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化石燃料助長全球暖化?石油公司早就知情!回顧溫室效應科學歷史

作者: 綠色和平國際辦公室共同創辦人 Rex Weyler

本文由綠色和平國際辦公室的創辦人之一Rex Weyler於 2019 年所寫,追溯溫室效應的科學歷史,揭露石油業界和化石能源生產者早就知道「化石燃料與二氧化碳排放的關係,以及對環境的損害」,撰文痛斥助長氣候變遷。


作者簡介:
Rex Weyler是原始綠色和平基金會的董事,組織的首位新聞傳播編輯,他也是1979年綠色和平國際組織的共同創辦人。Rex 透過文字,追溯並反思行動主義,環保主義以及綠色和平的過去、現在和未來。文中的意見純屬他個人立場。


何謂科學的精妙之處?過去 2,000 多年,科學家從容地研究,有條不紊地揭開物質、能量和生物關係的模式。大約在公元前 430 年,希臘博物學家德謨克利特(Democritus)提出不可分割的「原子論」,到 1911 年,實驗物理學家拉塞福(Ernest Rutherford)向金箔發射質子,人類學會了:物理世界是由微小的原子結構組成,而這些結合而成的分子,能夠吸收和釋放熱量。

溫室效應:科學研究歷史

2019年綠色和平行動者在德國科隆附近的褐煤發電廠附近,排列攝氏1.5度溫度計圖象,進行氣候倡議。
2019年綠色和平行動者在德國科隆附近的褐煤發電廠附近,排列攝氏1.5度溫度計圖象,進行氣候倡議。 © Greenpeace

1822 年,法國物理學家傅立葉(Joseph Fourier)發表了《熱學的解析理論》(Analytical Theory of Heat),其中他以溫室為例,說明地球大氣中的分子如何吸收來自地球和雲層反射的輻射,使地球保持溫暖。此外,他也提及了人類社會可以影響溫度

當時,大氣科學與女權主義在歷史上相交。1856 年,美國女科學家富特(Eunice Foote)在《美國科學藝術雜誌》(the American Journal of Science and Arts)發表了《影響太陽光熱度的因素》文章。然而,在紐約的美國科學家會議上,她不被允許親自讀出自己的論文,最終由一位男同事代替她。在 1848 年,富特簽署了《塞內卡福爾斯宣言》(Seneca Falls Declaration),並與女權運動先驅伊麗莎白‧凱迪‧斯坦頓(Elizabeth Cady Stanton)推動女性權益。

富特在特洛伊學院(the Troy Female Seminary)研究了大氣層對地球溫度的影響,發現吸收熱量的氣體,以及其吸收熱量的速度。其中,她發現二氧化碳是影響最嚴重的加熱劑,並寫道:「如果(地球)在歷史上某個時期,空氣混雜的比例比現在更嚴重的話,氣溫必定會上升。」1856 年,《科學人雜誌》(Scientific American)發表了富特此研究的重大意義,但至今她對大氣科學的貢獻仍然被忽略。

2017年,美國華盛頓民眾在「世界地球日」參與以科學為名的遊行,強調正視氣候變遷。
2017年,美國華盛頓民眾在「世界地球日」參與以科學為名的遊行,強調正視氣候變遷。 © Amanda J. Mason / Greenpeace

隨著富特的研究,愛爾蘭科學家廷德爾(John Tyndall)解釋了分子是如何吸收和釋放輻射熱量,並計算了甲烷(methane)和二氧化碳如何阻擋輻射,以及這兩種溫室氣體如何使大氣層升溫

1879 年代,奧地利物理學家波茲曼(Ludwig Boltzmann)率先提出熱力學(thermodynamics),這技術得以追蹤自然和機械系統是如何轉化能量轉化的。他與女數學家Henriette von Aigentler密切合作,雖然奧地利大學不錄取女性,但為了讓她能在課堂旁聽,波茲曼向格拉茲大學( University of Graz)提出上訴。最後,他們一起改變了能源科學。

科學家有條不紊地勾勒出地球的大氣層如何調節溫度,也意識到使用蒸氣機和家用暖爐所燃燒的煤,將會排放碳至大氣中,然後自然地轉化為二氧化碳。1896 年,瑞典化學家阿瑞尼斯(Svante Arrhenius)計算出:當大氣中的二氧化碳濃度增加一倍,可導致地球溫度上升攝氏 5 至 6 度。以地球的現況來看,他的推算相當準確。阿瑞尼斯引用了傅立葉的溫室比喻,使用瑞典語單字「drivbänk」、「hothouse」(意即:溫床、溫室)。

瑞典氣象學家Nils Ekholm是阿瑞尼斯的同事,他在 1901 年發表了關於地球氣候歷史的論文,當中使用了「溫室」(greenhouse)一詞。1908 年,美國天文學家Frank Very寫了有關《溫室理論》的論文。1909 年,英國科學家坡印亭(J.H. Poynting)在一篇關於行星表面溫度的論文中,使用了「溫室效應」(Greenhouse Effect)一詞。

儘管大氣層中吸收和儲存熱量的方法略有不同,但「溫室效應」一詞以成為了貼切的隱喻。到了 20 世紀初,人類在科學界已經清楚明白到,增加大氣中的碳含量會導致地球升溫

1993年,綠色和平行動者於聯合國在日內瓦的辦公室外,倡議要求立即減少二氧化碳排放。
1993年,綠色和平行動者於聯合國在日內瓦的辦公室外,倡議要求立即減少二氧化碳排放。 © Greenpeace / Ex-Press / David Adair

石油公司早就知道!

早在 2,600 年前,中國已經開始開採石油,並使用竹管運輸。1859 年,美國出現了全球第一座現代油井,對此,通常世界上的軍事機構的反應是最快的。1912 年,第一次世界大戰前夕,英國首相邱吉爾宣告:「我們必須找到石油……在和平時定期且便宜地購買石油,以確保在戰爭期間可以供應穩定。」

而第二次世界大戰的成敗,很大部分也取決於是否能得到石油。戰爭期間,美國建造了世上最長的管道,從德州延伸到大西洋,並生產了約 63 億桶石油。相較之下,德國石油產量為 2 億桶,大約是美國產量的 3%。

1941 年,德國為了獲取利比亞和里海的油田,進入北非和俄羅斯。德國戰時生產部長施佩爾(Albert Speer)承認,石油是他們侵佔這些地區的「主要動機」,但實際上德軍耗盡了汽油,被迫將坦克棄置在埃及沙堆和俄羅斯泥地中。

2015年,綠色和平問責埃克森美孚石油公司(ExxonMobil),要求負起氣候責任,並將抗議布條於該企業位於美國達拉斯的總部上空。
2015年,綠色和平問責埃克森美孚石油公司(ExxonMobil),要求負起氣候責任,並將抗議布條於該企業位於美國達拉斯的總部上空。 © Ron Heflin / Greenpeace

戰爭結束後,美國、英國、法國和俄羅斯爭先恐後地想取得中東油田。當時,石油工程師就已經明白,如果碳排放不斷增加,會使地球的大氣層升溫。在 1950 年,美國石油學會(American Petroleum Institute,API)為時任總統詹森(Lyndon Johnson)的科學顧問委員會,展開研究碳排放對全球升溫的影響。

與此同時,俄羅斯氣候學家布迪科(Mikhail Budyko)出版了《地球表面的熱平衡》(The Heat Balance of the Earth's Surface)一書,警告人類:長期依賴化石燃料會導致冰川融化,改變地球的反照率,而反射特性是會加速暖化的反饋系統。1960年,美國科學家基林(Charles David Keeling)證實,大氣中二氧化碳的含量已明顯上升

1965 年,美國石油協會發布最終報告,協會總裁Frank Ikard表示:「面對污染帶來毀面性的後果,我們仍有時間拯救全球人民,但時間已經不多了。燃燒煤炭、石油和天然氣會增加大氣中的二氧化碳含量,以這種速率,到了 2000 年,熱量平衡會發生顯著變化,引發氣候變遷,屆時任何地方和國家都將無計可施。」

2004年位於亞塞拜然的油井。
2004年位於亞塞拜然的油井。 © Karsten Smid / Greenpeace

報告列出了各種生態危機,包括「暖化、冰蓋融化、海平面上升、海洋暖化,以及淡水酸化」。工業科學家清楚明白「化石燃料是目前二氧化碳加諸到海洋、大氣和生物圈系統的唯一來源」,而且「在短短的幾個世紀之內,我們釋放大量的碳在空氣中,需要花上五億年,植物才能慢慢吸收大部分的碳」。科學家也預測到溫度會上升「攝氏 0.6 至 4 度」。

早在 1982 年,在石油公司開始否認碳排放的影響之前,埃克森美孚(ExxonMobil)發布了一份描述溫室效應的內部工程報告,並準確預測「二氧化碳會在大氣層中積累,而造成溫度變化」。如今的狀況正如當年預測,自工業革命以來,大氣中的二氧化碳濃度約為百萬分之四百一十五,溫度上升超過攝氏 1 度。

埃克森美孚發布的報告中,圖表顯示:「隨著時間增加,大氣中二氧化碳和全球平均溫度升高」預測。
埃克森美孚發布的報告中,圖表顯示:「隨著時間增加,大氣中二氧化碳和全球平均溫度升高」預測。

然而,到了 1990 年代,美國國會開始就此議題舉行聽證會,環保組織也開始採取行動減緩碳排放,但埃克森美孚和其他石油公司隱瞞了工程報告,並藉由資助「全球氣候聯盟」(Global Climate Coalition),質疑全球暖化的問題。「全球氣候聯盟」運用傳統廣告、假環團以及右翼的「智庫」,製造錯誤的印象,使人們質疑物理學和大氣科學的可信度。

全球進入氣候會議時代

於德國波昂舉行的的聯合國第23屆氣候締約國大會(COP23)。
於德國波昂舉行的的聯合國第23屆氣候締約國大會(COP23)。 © Bernd Lauter / Greenpeace

1969 年,北大西洋公約組織(NATO)針對兩個重大的生態挑戰成立研究小組:酸雨及全球暖化。

1972 年,在瑞典斯德哥爾摩舉辦的第一次聯合國環境會議上,討論了這兩個議題。同年,著名的大氣科學家John Sawyer在《自然》雜誌(Nature)上發表了《人為的二氧化碳和溫室效應》(Man-made Carbon Dioxide and the Greenhouse Effect)文章,並在「羅馬俱樂部」組織(Club of Rome)發布《增長的極限》(Limits to Growth)研究報告,提出警告:人類造成的碳排放會導致氣溫上升。

1979 年,世界氣象組織在日內瓦召開第一次國際氣候會議,指出美國國家研究委員會的報告估計:如果大氣中的二氧化碳含量比工業化前的水平增加 1 倍,地球的溫度會升高攝氏 2 至 3.5 度

1985 年,聯合國召開了第二次全球會議,3年後於 1988 年,世界科學家在多倫多召開會議,警告人類,全球升溫對「國際安全構成重大威脅」。美國太空總署科學家漢森(James Hansen)在美國國會上表示:「我們可以非常肯定,溫室效應和暖化問題之間存在因果關係。」同年,聯合國成立了「政府間氣候變遷專門委員會」(IPCC),並召開了第四次世界會議,旨在減少全球碳排放。

2019 年的政府間氣候變遷專門委員會會議,是過去 40 年間的第 33 屆國際氣候會議。40多年來,人類每年的碳排放量已增加超過一倍,從 1979 年的約 50 億噸,到 2019 年已增加至 110 億噸。與此同時,由於部分碳匯(碳儲庫)如海洋和森林,正面臨滿載或萎縮的問題,大氣中二氧化碳含量的年度增長率已增加近三倍。從 1979 年的每年百萬分之一(ppm),增至現在每年的百萬分之三(ppm)。

2021年3月,綠色和平行動者在以色列特拉維夫(Tel Aviv)進行倡議,針對2月中以色列一帶地中海的漏油事件,拉起「石油罪行=摧毀未來」布條。
2021年3月,綠色和平行動者在以色列特拉維夫(Tel Aviv)進行倡議,針對2月中以色列一帶地中海的漏油事件,拉起「石油罪行=摧毀未來」布條。 © Greenpeace

經過 200 年科學蓬勃發展,以及 40 年探討那些科學研究的全球會議,人類在減少碳排,甚至只是穩定碳排放量,進展可說是零。歷史告訴我們,全球暖化考驗我們的不是科學,而是工業的謊言、政府的失職、主流媒體的懦弱,以及對於更舒適、消費、快速、短期便利等毫無節制的欲望。

參考資料:

“The Analytical Theory of Heat,” Joseph Fourier, 1822, translated by A. Freeman, Cambridge University Press. “Théorie Analytique de la Chaleur,” Paris: Chez Firmin Didot, Pere et Fils.

“On the Temperatures of the Terrestrial Sphere and Interplanetary Space,” J. Fourier, 1827, Mémoires de l’Académie Royale Des Sciences, translation by Ray Pierrehumbert.

Eunice Foote published “Circumstances affecting the Heat of the Sun’s Rays,” American Journal of Science and Arts, 1856.

Gender and Climate Change: An Introduction, ed. Irene Dankelman, Routledge/Earthscan 2010.

Eunice Foote: “This Lady Scientist Defined the Greenhouse Effect But Didn’t Get the Credit Because of Sexism, Smithsonian, Leila McNeill, 2016.

“Scientific Ladies: Experiments with Condensed Gases,” Scientific American, September 13, 1856.

“The Bakerian Lecture: On the Absorption and Radiation of Heat by Gases and Vapours, and on the Physical Connexion of Radiation, Absorption, and Conduction,” John Tyndall, Royal Society of London, Vol. 151, 1861.

Fleming, J. R., Joseph Fourier, the “greenhouse effect”, and the quest for a universal theory of terrestrial temperatures. Endeavour, 1999.

Arrhenius, S. (1896). On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground. Philosophical Magazine and Journal of Science, 41(251).

Ekholm, N. (1901). On The Variations Of The Climate Of The Geological And Historical Past And Their Causes. Journal of the Royal Meteorological Society, 27(117), 1–62.

Poynting, J. H. (1907). On Prof. Lowell’s Method for Evaluating the Surface-temperatures of the Planets; with an Attempt to Represent the Effect of Day and Night on the Temperature of the Earth. Philosophical Magazine, 14(84), 749–760.

“Who first coined the term ‘Greenhouse Effect’? Steve Easterbrook, Serendipity, 2015
Very, F. W. (1908). The Greenhouse Theory and Planetary Temperatures. Philosophical Magazine, 16(93), 462–480.

“1965 President’s Science Advisory Committee Report on Atmospheric Carbon Dioxide,” The Climate File.

Mikhail Budyko, “The Heat Balance of the Earth’s Surface,” Gidrometeoizdat journal, Leningrad, 1956.

“Growth of Atmospheric CO2 and Average Global Temperature Increase as a Function of Time,” Exxon Research and Engineering, 1982, reproduced by Inside Climate News.

Leta Dickinson, “Carbon dioxide levels just hit 415 ppm. Who saw this coming? Exxon Mobil,” Grist, May 15, 2019

John Cushman, “Harvard Study Finds Exxon Misled Public about Climate Change,” Inside Climate News, 2017.

“Exxon: The Road Not Taken,” Neela Banerjee, John H. Cushman Jr., et al, Kindle, e-book, Inside Climate News, 2015.

2007, S. Sawyer: “Man-made carbon dioxide and the ‘greenhouse’ effect,” Nature 239, 23–26; 1972; reference in Neville Nicholls, “Sawyer predicted rate of warming in 1972,” Nature volume 448, 2007.

Carbon emission rates and CO2 concentration growth rates can be found and/or calculated from data found at CO2.Earth, World Resources Institute, Our World Data, and at NOAA, the US National Oceanic and Atmospheric Administration.

延伸閱讀:

原文:The oil companies knew all along

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