气候变化与可再生能源

听说过大黄蜂蝙蝠、双峰驼或长耳跳鼠吗?也许不是——这是伦敦动物学会(简称ZSL)在其新的“生存边缘”项目中选择的十大怪异生物中的两种——“边缘”指的是“进化上独特且全球受威胁的”物种。该项目关注的动物不仅需要立即采取保护行动以防止灭绝，而且它们也很奇怪，没有多少近亲，是真正独一无二的物种。为了弄清楚世界上所有不同的哺乳动物物种在进化上是如何不同的，ZSL的科学家以及美国弗吉尼亚大学和伦敦帝国理工学院的科学家们创建了一个所有哺乳动物物种的超级树。这就像人类的家谱，描绘出所有哺乳动物之间的关系。对于一个物种来说，要想在进化独特性上获得更高的分数，它们需要拥有更少的近亲，并且代表整个分支，而不仅仅是一根小树枝。他们的想法是，这些不寻常且鲜为人知的物种尤其重要，因为一旦它们消失，地球上就没有类似的物种了。然后，他们根据世界自然保护联盟濒危物种红色名录，将这些进化独特性或ED分数与每个物种的全球濒危程度评分结合起来。世界自然保护联盟濒危物种红色名录是对濒危物种程度的最全面评估，为每种哺乳动物提供了一个全面的边缘评分。他们发现了564种边缘物种，这些物种的ED得分高于平均水平，并且面临灭绝的威胁。其中，他们列出了十大最濒危的边缘物种，这些物种将首先从该计划中受益。 These include Attenborough's long-beaked echidna, which was named after Sir David Attenborough and is also known as the spiny anteater. It looks a bit like a large pale coloured hedgehog with a long nose and it lives in the rainforests of Papua New Guinea and is only known from one dead specimen found in 1961. Now a team of scientists will be in search of these elusive creatures and trying to work out how best to help protect their habitat which is being destroyed by mining and farming. If you want to find out more about these unique animals visit the ZSLs website atwww.edgeofexistence.org．他们还致力于支持这些哺乳动物所在国家的年轻科学家，使他们具备必要的技能，以便在未来继续监测和保护本国独特的边缘物种。

图1:气泡固定在冰上。这些可以告诉我们几千年来气体浓度是如何变化的。

很多人说所有的恶劣天气都是气候变化的证据。另一方面，有人说地球一直都有自然循环，这只是其中之一。你的脚在哪个阵营，证据是什么?

很明显，一个人的好或坏的一天并不能告诉你任何事情，你确实会遇到极端情况。所以你需要观察在很长一段时间内会发生什么。但我认为，关于全球变暖是否真实的争论取决于四个方面。第一个是物理学，它告诉我们，当大气中的二氧化碳增加时，它应该会变暖。第二个是大气中的二氧化碳是否真的增加了，这是我最擅长的，因为这是我们从冰芯中看到的。第三个问题是过去是否造成了气候变化。我们可以从冰芯中看到，至少在过去，每当二氧化碳变化时，它就会变暖。所以没有反证。第四个问题是，今天变暖了吗?这实际上是最难做到的，因为我们没有太多关于过去气候的详细证据。 And in a way it's the least relevant one because if we think the physics tells us that it's going to warm, and if we find out that in the past it's always warmed, then the fact that we can't quite see it yet doesn't matter. People often want to know if it's warmer now and it is but that's the hardest one to be sure about.

克里斯:你是如何用冰来计算过去发生的事情的?

埃里克-南极冰盖最厚的地方有3英里或4.5公里厚。如果你往里面钻，你实际上是在钻几十万年前的雪。我们研究过的最古老的地核有80万年的历史。所以我们钻出一个直径10厘米，长3公里的圆柱体冰，

克里斯:你是用环保的方式做的吗?

埃里克:我们尽可能用环保的方式来做。但是我恐怕不能否认的是，去南极本身并不是一件环保的事情，但是希望你能认为这样做是值得的。所以我们钻了这个圆筒状的冰，冰里有很多关于过去气候的证据;过去的降雪量是多少，温度是多少，也许最重要的是，我们在冰里发现了小气泡。雪压缩后形成固体冰，其中含有气泡。然后你可以把这些气泡敲开，把它们放进化学分析仪里，然后找出二氧化碳与氮气和氧气以及空气中所有其他成分的比例。

克里斯-所以这就像一个时间胶囊，可以回到几十万年前。你能把那钟上多远的发条?

到目前为止，我们已经回到了80万年前。我认为南极周围有更古老的冰，我们想看看它，但这是目前为止我们发现的最古老的冰。

图2:在南极洲钻探冰芯。

克里斯-这80万年告诉了你什么?

Eric -在那段时间里，我们知道地球经历了大约8个冰河时代。我说的意思是北欧和北美被冰覆盖。在英国，有时会向南延伸至诺福克，甚至更远一点。包括南极洲在内的整个地球也变得更冷。我们发现，每当地球变冷时，大气中的二氧化碳含量就会减少。在过去的一万年里，每当气候变暖一点，大气中的二氧化碳就会增加一点，但从来没有像过去几十年那样多。

克里斯:最近发生了多大的变化?

埃里克:我给你一些数字。在过去的80万年里，二氧化碳的含量在寒冷时期的180 ppm(百万分之一)到最温暖时期的300 ppm之间。现在是380 ppm。这已经比以往高出30%了。唯一可能的解释就是人类活动。还有其他证据。我们可以看看碳的同位素结构，它看起来像是来自化石燃料，而不是来自自然系统。我们也知道我们向大气中排放了多少物质，所有的计算都是有效的。我们正在为这一增长做出贡献。

Chris -虽然你可以证明大气中有大量的二氧化碳，但这并不意味着这是导致变暖的原因，对吗?因为还有很多其他的东西比二氧化碳更能引发温室效应。例如水和甲烷是更强的温室气体。

是的，最大的温室气体是水蒸气。但是我们对此没有任何控制，水蒸气在这个系统中只是作为一个反馈。我们真正能做的是减少二氧化碳。甲烷虽然在较低的浓度下更有效。但这也是过去65万年浓度的两倍。谈论其他气体并不能给人带来安慰。二氧化碳实际上增长得非常快，比我们在历史记录中看到的任何时候都快50倍。但你问我们怎么知道这就是导致变化的原因是对的。我们可以看到，在过去，每次我们走出冰河时代，二氧化碳就会增加。如果过去二氧化碳增加了，而气候没有变化，那么我们就有理由质疑我们是否知道我们在谈论什么。 But the fact that it did, although not proof for, is not negative proof, which is what we want. What people have done for the last 100 years is run climate models that understand the physics of the system. And if they put in things like volcanic eruptions which cause a cooling, or changes in solar activity, then they can reproduce more or less what happened in the first half of the 20th century. But only by adding in carbon dioxide can they reproduce what's happened in the second half of the 20th century.

克里斯:所以这是二氧化碳的棺材上的钉子。你之前提到你发现了一些冰河时期和暖循环。考虑到人类只存在了600万年，你怎么解释这一点?

Eric -气候当然有自然周期，没有人声称所有的气候变化都是人为造成的。在某种程度上，这种变化是人为的还是自然的几乎无关紧要。如果我们正走出冰河时代，你可能会住在现在英吉利海峡的一个村庄里。事实上，所有的气候变化都对人类有害。过去人们所做的是搬到更适合他们生活方式的地方。不幸的是，现在我们的星球非常拥挤，没有地方可供人们居住。所以我们要用另一种方法来解决这个问题。

艾丽西亚·韦伯与英国风能协会的艾莉森·希尔和海洋电力公司的马克斯·卡斯谈到了替代能源。

去年年底，当政府批准在泰晤士河入海处建造一个新的大型海上风力发电场时，阿里风能就上了新闻。它被称为伦敦阵列，它将有大约300个涡轮机，产生1000兆瓦的清洁电力。一个风力发电场的发电量将是目前整个英国发电量的一半，足以为大伦敦地区四分之一的家庭供电。我询问了英国风能协会的艾莉森·希尔。

伦敦阵列海上风力发电场无疑吸引了很多关注。这将是世界上最大的海上风力发电场，规模大约是原来的5倍。英国坚定地站在应对气候变化问题的最前沿，采取措施确保未来的能源供应和风力发电场是实现这一目标的好方法。

阿里:在泰晤士河口建一个巨大的风力发电场会有环境成本吗?

没有一项技术是没有影响的。伦敦阵列显然已经进行了好几年非常详细的环境评估。后果是不可避免的，但这个项目的设计尽可能地减少了这些影响。我们刚刚发表了丹麦海上经验的报告，该报告研究了目前世界上最大的两个海上风电场8年来对环境的影响。这些都清楚地表明，风力发电场确实与当地环境和谐相处。

阿里-人们屋顶上的小型风力涡轮机在视觉上影响较小。它们的工作方式和大型风力发电场一样吗?你认为它们可行吗?

艾莉森——不管你是在陆上、海上、屋顶上还是在花园后面的电线杆上，利用风力发电的原理都是一样的。你会发现这些小型的家用涡轮机并不一定像商业上的同类风力涡轮机那样高效。但研究表明，在某些情况下，你可以看到你的能源账单减少多达四分之一，甚至可能更重要;我们发现，当人们安装了小型风力涡轮机后，他们实际上变得更有能源意识。通过看到他们的电表在他们发电时滴答作响，在他们用电时也滴答作响，他们变得更加意识到他们用了多少电。所以当他们离开房间时，他们会关掉灯，他们不会让电视处于待机状态，这实际上会对减少二氧化碳排放产生巨大的影响。

因此，安装小型风力涡轮机不仅有助于你的家庭用电，还能改变你的态度。

艾莉森:这可能是考虑微型发电技术最重要的一点。它们是我们在日常生活中接触到的东西，确实会让我们的日常生活变得更好。

阿里-我今天问你的最后一个问题是，艾莉森·希尔，你会住在风力发电场旁边吗?

艾莉森-我很想住在风力发电场旁边，真的。我在苏格兰的父母正在买一套新房子，当他们不得不卖掉旧房子时，我母亲非常沮丧，因为从她家厨房的窗户可以看到一个美丽的风力发电场。她说她觉得洗碗的时候最舒服。在英国，有很多人有意购买可以俯瞰风力发电场的房子，也有农民在他们的项目中使用涡轮机作为天气标志。所以，风能，我认为，是一个美丽的东西。我很高兴住在风力发电场旁边，英国有成千上万甚至数百万人同意我的观点。

阿里:好的，我们已经简要地了解了风力发电，这是一项相当成熟的技术，现在我们都很熟悉了。可再生能源技术的下一步是什么?苏格兰的一家公司发明了一种非常酷的新机器，它通过漂浮在波浪上发电，看起来就像一条巨大的红色蠕虫。就在去年10月底，他们建造了世界上第一个商业波浪农场。它位于葡萄牙海岸附近，由三台这样的机器组成，每台机器的发电能力为750千瓦，总共足够几千个家庭使用。我问海洋电力公司的马克斯·卡斯它们是如何工作的。

麦克斯-首先，描述一下它的样子。如果你想象四节火车车厢在海上，那就有点像机器的形状和大小。这台机器的机头被系住了。它指向迎面而来的波浪的方向。它可以自由地摆动和指向那些波浪。波沿着机器的长度传播，这样一来，每个“火车车厢”都可以上下、左右衔接。这种运动受到液压闸板的抑制，有点像大型自行车泵，它通过液压马达泵出高压液压流体，液压马达带动发电机。

这些机器会对环境造成什么影响?

麦克斯:我们当然认为我们的足迹很小。我们没有液体或润滑脂与海水直接接触，水中也没有快速移动的设备。公平地说，我们当然是有偏见的，但我们认为我们对环境的影响实际上是所有主要发电技术中最小的。

那比较成本呢?

Max -现阶段成本较高，但这是因为技术相对不成熟。就像所有这些技术一样，你必须生产一些东西，并将其批量生产，以降低成本。给我们带来巨大希望的是，我们的运营成本大大低于20或25年前风电开始的水平，也大大低于目前太阳能光伏发电的成本。因此，所有的预测都是，如果我们真的能进入这个市场，那么波浪能就有可能成为最便宜的发电方式之一。

阿里:为什么你认为波浪能的发展远远落后于风力发电的发展?

麦克斯-我觉得这是多种原因造成的。挑战有三个方面。它们是技术性的，要制造出可靠的东西，能够应对各种条件，它们是商业性的，要找到合适的合作伙伴，但更重要的是，它们是政治性的。我们要做的是任何商学院都会告诉你不要做的在商品市场上推出新产品。电只是一种商品，从插座里出来的东西，你无法真正区分。人们不会向他们的朋友吹嘘波浪能电力，而是对奥克尼海岸的工匠波浪能工程师制造的电子充满热情。在能源技术领域，真正需要的，也是一直以来都是这样的，是能够让这些事情向前发展的支线市场。如果我们能做到这一点，我们也可以建立一个主要的产业。如果你看看风力涡轮机，它在全世界雇佣了成千上万的人，但遗憾的是，在英国没有这么多，因为我们真的错过了这条船。所以我们不要错过波能。

氯氟烃实际上在大气中无处不在，而不仅仅是在两极上空。但在氟氯烃最冷的两极，你会得到冰粒，这使得臭氧消耗反应发生。所以并不是氟氯烃的浓度不同，而是它们发生了什么变化。因为南极洲是完全孤立的，并且被海洋包围，所以那里的大气会产生漩涡效应，产生集中效应。因此，消耗殆尽的臭氧不会与大气中的其他物质混合在一起。

从火山喷发进入大气的颗粒确实会导致冷却，但这种冷却只会持续几年，然后这些颗粒就会全部掉回背景水平。只有非常大的火山一直喷发到高层大气中才能产生这样的影响。