全球暖化是否存在？
近年來有些說話很大聲的陰謀論者宣揚全球暖化是假議題，今天就來回答一下為什麼「全球暖化正在發生」以及「人類活動是主導因素」。先說結論：暖化正在發生，因為這是我的研究工作之一，否定我就失業了。開玩笑的啦！以下讓我們來回顧一下歷史，看看人類是怎麼發現溫室效應（Greenhouse Effect）的，還不知道溫室效應是什麼的小夥伴可以點我先前的文章。
第一個意識到地球大氣層有保溫作用的人是1824年的Joseph Fourier（1768-1830），沒錯！就那位折磨理工生不償命的那位傅立葉，他計算出僅靠輻射散熱，地表溫度應該更冷，因此推測出大氣層就像一個溫室、玻璃罩，能讓陽光進入同時能阻擋熱量逸散，這是溫室效應的概念起點。
在1856年，Eunice Newton Foote（1819-1888）將不同氣體注入玻璃圓筒，放在陽光下觀察溫度的變化，她發現充滿二氧化碳的圓筒升溫最快且散熱最慢，她也在論文中做出了大膽的預言：「若大氣中混入較高比例的這種氣體（二氧化碳），必將導致地球溫度升高。」值得注意的是，這是美國女性物理學家所發表的第一篇科學論文，在當時的時空背景下真的是很不容易啊！
三年後的1859年，John Tyndall（1820-1893）做了類似但更精細的實驗，使用分光儀分離出紅外線，並觀察各種氣體對紅外線的反應，他發現大氣中的氮氣和氧氣幾乎不吸收熱輻射，反而是含量較少的水氣、甲烷和二氧化碳等有強大的吸熱能力，證實了溫室效應的存在！雖然在三年前Foote已經發表了，可稱為第一人，但她使用直接日照，並未區分紅外線，John Tyndall的實驗可謂更進一步。另外著名的廷得耳效應（Tyndall effect）也是這位廷得耳發現的。
到19世紀中葉，人們知道了溫室效應──大氣中有些氣體特別喜歡吸收紅外線，可能會讓地球升溫，具體是升溫幾度呢？Svante Arrhenius（1857-1927）在1896年給出了量化的答案，他認為人類的工業活動所排放的二氧化碳會促使地球升溫，在那個沒有電腦的年代，這傢伙很有毅力地算了出了若二氧化碳含量翻倍，地球約升溫5-6°C，略高於現代模式的預測，但在100多年前能手動算出這個量級，已然是神技。有趣的是，他對「暖化」還算樂觀，認為西伯利亞永凍土解凍後能提升糧食產量，養活更多的人。另外這傢伙也是物理化學的奠基者之一，比起全球暖化，他更常出現在高中的化學課本裡；至於他這個機掰人是如何利用諾貝爾獎委員的身分去排擠門德烈夫，那又是另外一段故事了。
到了20世紀中葉，科學家不再滿足於簡單的公式計算，而是想知道整個大氣層垂直流動的複雜真相，1960年代，Syukuro Manabe（1931-）在想如何在有限的運算資源內最好的去模擬地球的氣候，此問題換言之：究竟哪個物理過程是最重要的？
毫無疑問，輻射（Radiation）過程當之無愧，但當時的科學家只考慮輻射過程，並未很好的模擬地球的氣候；在這基礎之上，他選擇將對流（Convection）加了進來，開發了輻射對流模式（Radiative convective equilibrium model），他在 1967 年發表的論文中精確地指出，當二氧化碳濃度翻倍時，全球氣溫將上升約 2.3°C。這個數字與我們現在最先進的電腦模擬結果極為接近。這也讓他在高齡90歲時獲得了2021 年的諾貝爾物理學獎，是首個大氣科學領域的獲獎者。
順帶一提，Manabe也是我指導教授的指導教授的指導教授的指導教授，我是他學術上的玄孫，這也是我這輩子離諾貝爾獎最接近的一次（無誤）。
OK，到此先喘口氣，我們已經知道了溫室氣體增加，地球就會變暖！那我們有證據嗎？是時候該提到偉大的Charles Keeling（1928-2005）了，他從1958年開始就在夏威夷的Mauna Loa天文台，開始了人類史上最精確的大氣二氧化碳監測，1967發表了論文，包含那著名的基林曲線（Keeling Curve），簡單、直觀地告訴大家二氧化碳濃度正以前所未有的速度逐年攀升。2005年老基林去世後，觀測任務並未中斷，而是由他的兒子Ralph Keeling（1959-）接手，這條二氧化碳濃度曲線已經從1958年的315ppm來到了2024年的425ppm。
此網站即時追蹤並公開由夏威夷 Mauna Loa 天文台以及全球各觀測站彙整的數據
再回到開頭的問題，全球暖化是否正在發生？
我認為否認的人，是在挑戰過去兩百年來人類最嚴謹的物理與化學成就。
這可以拆分成兩個問題：溫室氣體增加是否導致全球暖化？人類活動是否大量排放溫室氣體？對於前者，從19世紀中葉Foote的玻璃筒實驗到現代的氣候模式都已證實，後者則有基林曲線作為鐵證，答案已呼之欲出。
人類之所以能發展高等文明統治地球，正是因為我們有語言、文字能夠傳承知識，過去的人們窮盡一生只能在黑暗中摸索出一點物理規律，現在的我們幾個小時就能讀完並了解他們的成果，這絕對是生物界最強大最BUG的能力，偏偏有人想無腦反對前人的貢獻，我只能說，那些人作為人類真的好可惜。
以下來幾個簡短的QA收尾吧：
Q1：冬天還是很冷啊！前幾年還有「霸王級寒流」。
A1：氣候講求長期平均，你怎麼不說從中午到午夜氣溫在12小時內下降了15度？
Q2：說不定暖化只是太陽活動增強了啊？
A2：數據顯示近幾十年太陽活動趨於穩定甚至微降，地表溫度卻持續飆升。
Q3：現在確實有暖化，但那只是自然週期啦！
A3：確實在地質歷史上地球有過多次冷暖交替，但短短百年內二氧化碳濃度從 280 ppm 到超過 420 ppm，氣溫升溫超過1度是從未有過的。
Q4：升溫1度很多嗎？從25°C到26、27°C我又沒差！
A4：對你家客廳來說沒差，但全球平均升溫 1°C，代表整個大氣與海洋系統多吸收了龐大到難以想像的能量。
Q5：不是啊？我們日夜循環就10°C起跳了，冬天夏天可以差到20度，1點多度很嚴重逆？
A5：當下的氣溫是是多重物理訊號疊加的結果，當中包括日夜循環、季節循環、自然震盪（如聖嬰、反聖嬰），以及由溫室氣體驅動的「長期趨勢」，前三者是波動、後者是基準的位移。從統計的角度來看，全球平均升溫 1°C 代表整個機率密度函數（PDF）向高溫端發生了偏移。這看似微小的位移，會導致 PDF 尾端的「極端高溫事件」發生機率呈指數級增長。換句話說，均溫上升 1°C，對應的是原本「百年一遇」的熱浪變成「十年一遇」。更別提升溫造成的大氣穩定度改變、洋流變化、融冰等反應，可謂牽一髮動全身，再者這 1°C 的升溫並非空間上均勻，總之不是你想的那麼簡單，再講下去就脫離科普的範圍需要翻論文了。
