氧1938 年 2 月的星期三，盖伊·斯图尔特·卡伦达尔（Guy Stewart Callendar）——一位身材魁梧、说话轻声细语的蒸汽工程师，一周前刚满 40 岁——站在一群顶尖科学家（英国皇家气象学会成员）面前。 他有一个大胆的想法要分享：人类燃烧燃料正在使地球变暖。
根据卡伦达尔的计算，在过去的半个世纪里，人类增加了 150 十亿 吨二氧化碳2 到大气中，全球平均气温每十年升高约 0.03 摄氏度——他指出，这一趋势可能会加速。
卡伦达尔是一名工程师，他的日常工作与蒸汽机和涡轮机有关，他知道自己正在对抗主流科学智慧。 正如他在一开始所写的那样 报纸 在详细描述他的发现时，他很清楚很少有科学家“愿意承认人类的活动可能对如此大规模的现象产生任何影响”。1 但他冷静、有条不紊地继续前进。
果然，卡伦达尔的演讲立即遭到质疑。 即将担任皇家气象学会主席的著名科学家乔治·辛普森爵士驳斥了二氧化碳浓度上升与二氧化碳浓度上升之间的联系。2 水平和温度“相当巧合”。 他还暗示，非专家不可能充分了解大气过程来计算太阳辐射的影响，卡伦达尔声称太阳辐射被增加的二氧化碳大量吸收。2 在大气中。 其他人则指出了所谓的缺陷，例如卡伦达尔的数据被认为不可靠。
许多人认为人类不可能破坏看似稳定的自然或神命的行星秩序。
卡伦达尔清晰地回答了这些批评。 但按照现行的科学标准，他确实算不上专家。 他不是博士学位。 科学家，但持有工程学院的证书； 他不是在大型研究机构内分析气候，而是在他与妻子和两个年幼的女儿合住的家里单独工作。 但卡伦达尔并不完全是严格科学研究的局外人。 他是英国杰出物理学家休·卡伦达尔的儿子，休·卡伦达尔被诺贝尔奖获得者欧内斯特·卢瑟福称为“全能天才”。
休·卡伦达研究过辐射、气象学和许多其他学科。 通过他开发的改进型温度计，他还收集了有关蒸汽和蒸汽机的独特且广泛使用的数据。 他的儿子盖伊在一个“充满书籍和大量技术小玩意的家庭”中长大， 根据 盖伊的传记作者詹姆斯·罗杰·弗莱明。 1922 年，盖伊在伦敦帝国理工学院父亲的实验室当学徒，在那里，盖伊学会了如何进行艰苦的研究，他的科学教育得到了加速。 然而，他并没有选择学术界。 1930 年父亲去世后，他利用自己的蒸汽知识成为了一名蒸汽工程师。
有了这样的背景，年轻的卡伦达尔在物理学方面接受了出色的训练，并且成为了一名细心的研究员。 这让他准备好深入探索人类产生二氧化碳的可能性2 改变了全球气温，这一想法曾在 19 世纪被暗示过，但被拒绝了。
1856年，美国科学家尤尼斯·富特（Eunice Foote）首次提出 显示 大气中的CO2 和水蒸气强烈吸收阳光中的热量。2 后来，爱尔兰物理学家约翰·廷德尔证明了吸收发生在红外波长，从而发现了温室效应。 太阳光的热量以红外线的形式从地球表面辐射出来。 在热量逃逸到太空之前，它被二氧化碳吸收2 和水蒸气，积聚的热量使地球变暖。 水蒸气被认为比二氧化碳更重要2 在这个过程中。 但在 1896 年，未来的诺贝尔奖获得者斯万特·阿伦尼乌斯 (Svante Arrenius) 认为，CO2 可能会产生巨大的影响。 他计算出添加的CO2 燃烧煤炭可能会改变全球气温，尽管根据目前的工业生产，这需要几个世纪的时间。
然而，阿累尼乌斯的计算并没有说服力。 当时的科学并没有完全理解二氧化碳是如何产生的2 吸收红外线，许多科学家认为添加 CO2 永远不可能成为一个重要因素。 而且，计算纯粹是理论上的； 它没有得到二氧化碳上升的实际证据的支持2 水平或世界温度。 此外，许多人，无论是否是科学家，都认为人类不可能破坏看似稳定的自然或神圣的行星秩序。 由于这些原因，阿累尼乌斯的结果在很大程度上被忽视了。
卡伦达知道他正在对抗主流科学智慧。
然而，卡伦德尔提出了人为（即人类产生的）大气二氧化碳之间存在长期联系的真实证据2 变暖趋势发生在现在，而不是遥远的未来； 然后他用科学合理的理论解释了这一趋势。 尽管最初反响不佳，但他继续进行更多研究来支持他的结论。
卡伦达尔在面对可疑的科学界时的大胆坚持无疑是受到他在父亲的指导下接受的科学训练和判断力的信心的支持。
其中一项需求是良好的数据。 卡伦达尔通过收集广泛的大气二氧化碳早期测量报告发现了他所报告的趋势2 并通过深入研究数十年的数据 世界天气记录 正如他在 1938 年的论文中所描述的那样，它拥有“大量统计细节，包括数百万个准确且标准化的温度读数”。 他精心挑选了最可靠的CO2 数据并选择了 147 个站点来平衡地描述全球气温。 他费力地手工挖掘和分析这些数据集，这是科学家们现在在数字闪光中收集大量大数据的常规做法的前身。
第二个需要是解释观察到的趋势。 卡伦德尔使用基础物理学来模拟二氧化碳如何2 大气中的物质会改变地球表面的温度。 这个模型也是手工计算的，是现代基于计算机（可能最终基于人工智能）模拟的先驱，这对于气候研究和预测至关重要。
卡伦达尔大胆论文中的主张在随后八个十年的科学发展中得到了证实。 他是第一个发现人类燃烧化石燃料已经增加了大气二氧化碳含量的真实证据的人2 （在过去的半个世纪里增加了 6%）——并确定同期温度的平行上升。 他的计算是第一个证明 多少 二氧化碳浓度上升2 实际上改变了温度。 卡伦德还确定，大部分人类添加的二氧化碳2 不会被通过地球系统输送碳的自然循环消除，因此他认为人为大气中的二氧化碳2 将继续上涨。
还有更多。 他预测了气候带将移动多远，计算出 20 世纪和 22 世纪极地地区分别退缩约 22 英里和 79 英里。 他指出了数据中的一个趋势：海拔较高的地区比接近海平面的地区变暖得更快。 他解释了城市地区在研究期间随着城市地区的增长和发展而增加的“热岛”效应。 （因此，他确定最高质量的读数来自格陵兰岛乌佩尼维克和萨摩亚阿皮亚等偏远地区。）为了进一步挑战自己的想法，他回顾了地质时期，调查了最后的冰河时代和变暖时期，看看类似的自然力量是否会在他的时代发挥作用，但无法提出合理的理由。
因此，卡伦达尔总结道，“化石燃料的燃烧，无论是地表的泥炭还是地下 10,000 英尺的石油”是全球气温上升的原因。 尽管他有坚实的论据来支持这一点，但一篇研究论文很难说服怀疑其整个前提的科学界。 然而，仅仅提出了后来被称为“卡伦达尔效应”的东西，及其引发的问题和批评，就推动了其他人和卡伦达尔本人的研究。 在后来的近三打论文中，他改进了 1938 年引用的一些数据，但从未改变他的总体主张。
到 1964 年卡伦达尔去世时，科学家们还没有广泛接受人类导致变暖的现实，尽管他活着看到了这种转变的最初迹象。 1960 年，斯克里普斯海洋研究所的查尔斯·基林 (Charles Keeling) 开始 出版 来自南极洲和后来夏威夷莫纳罗亚火山原始空气的数据清楚地揭示了二氧化碳水平的不断上升2 （他在 1958 年表明该浓度为百万分之 315；今天为 421 ppm；在工业化前的 19 世纪，该浓度一直保持在 280 ppm 左右）。3 其他证据不断涌现，1990 年左右出现了一个转折点，当时联合国政府间气候变化专门委员会、科学协会和研究人员开始达成共识，认为人为造成的变暖正在发生，并将造成可怕的影响，就像现在正在发生的那样。
一篇研究论文很难说服怀疑其整个前提的科学界。
现代评论表明，卡伦达尔的著作比其批评者更加准确和有先见之明。 在 2013年75th 1938 年论文发表周年纪念日，并再次于 2021年，卡伦达尔引用的 1880 年至 1935 年的气温与新的、更全面的数据非常吻合。 另一篇论文在 2016年 检查过 阿伦尼乌斯和卡伦达尔开创性的温度计算。4 卡伦达尔被认为使用了更好的数据和更现实的大气模型，但与阿伦尼乌斯一样，他低估了大气温室气体的增长率。 对此进行修正后，作者发现，卡伦达尔的方法预测到 2000 年 62 年后，全球气温将上升 0.52 摄氏度，非常接近测量值 0.6 摄氏度。 这些评论称卡伦达尔的工作“细致”和“非凡”，并指出他使用的物理学仍然是现代气候模型的核心。
卡伦达尔 1938 年的论文现在被大量引用，以至于它已成为经典，但在卡伦达尔的一生中，它几乎没有被引用。 根据卡伦达尔的说法 传，他因得不到认可而感到有些沮丧。 1960年，他列出了卡伦达尔效应在顶尖气候科学家中不受欢迎的原因，他将最后一个原因称为“他们自己没有想到这一点！” 然而，这种感觉并没有阻止卡伦达坚定地继续阐述他的观点。
1938 年，当盖伊·卡伦达 (Guy Callendar) 站在英国皇家气象学会面前时，他开始了一场关于人类对地球影响的思考革命，而且这场革命仍在持续。 其他科学家最终也加入了进来，但正是卡伦达尔让这场革命持续了数十年。 他被描述为一个平衡、谦逊、致力于工作和家庭的人，他可能永远不会称自己为煽动者。 今天，我们终于清楚地听到并欣赏到了那个安静的声音。 
主要图片：Everett Collection / Shutterstock
参考
1. Callendar, GS 二氧化碳的人工生产及其对温度的影响。 英国皇家气象学会季刊 64，223-240（1938）。
2. Foote, E.影响太阳光线热量的环境。 美国艺术与科学杂志 22，382-383（1856）。
3. Keeling, CD 大气中二氧化碳的浓度和同位素丰度。 地球 12，121-241（1960）。
4. 安德森 (TR)、霍金斯 (E.) 和琼斯 (PD CO)2、温室效应和全球变暖：从阿累尼乌斯和卡伦达尔的开创性工作到当今的地球系统模型。 奋进 40，178-187（2016）。
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2024-04-16 20:17:22
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