2020趨勢與洞見
20200220，這個日期值得敲響一記警鐘。
2020鼠年，自然災害頻發(fā)的庚子年，全球無一幸免。
2020年，是新千世紀的第一個庚子年，中國二千年歷史中記錄了39個“庚子大災之年”。這39個庚子年，絕大部分處于亂世之中，所以庚子年在老一輩人口中就是不太平的年份。
疫情、蝗災、雪災、干旱、火山爆發(fā)、颶風、海嘯、洪水肆虐、熱死人、永久凍土層解凍、甲烷之海、珊瑚礁死亡、南北極動物棲息地消失、澳大利亞的大蝙蝠咬人、海上運輸癱瘓、因氣候和能源威脅不斷涌現(xiàn)的人禍……皆隨著全球變暖加劇，將人類逼進真正的“命運共同體”，為吾輩性命強加了一把時間鎖。
2020年真是開年不利，且不說澳洲大火和東非與南亞的蝗災，但就說瘟疫，全世界就有好幾場，在我國的新冠肺炎疫情之外，還有美國肆虐了幾個月的季節(jié)性流感，非洲尼日利亞等國的拉沙熱疫情等，近日，多家世界級媒體又連續(xù)報道南美洲爆發(fā)了登革熱疫情。
科學家：在青藏高原冰核樣本中發(fā)現(xiàn)古老病毒存在證據(jù)；凍結(jié)在土壤中的未知病原體，可能會因氣候變暖而再次蘇醒。
中國新型冠狀病毒肺炎疫情尚在持續(xù)，俄亥俄州立大學科學家又在青藏高原冰核樣本中發(fā)現(xiàn)古老病毒存在的證據(jù)，萬里之外的巴西也發(fā)現(xiàn)了神秘病毒，90%基因根本無法識別。另外，東非的埃塞俄比亞、肯尼亞以及南亞的巴基斯坦和印度遭受蝗災入侵，聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）向全球預警，蝗災會帶來嚴重的食物短缺，上百萬人將需要食物救濟。更早時，2019年9月澳大利亞爆發(fā)罕見山火，燃燒4個多月致33人死亡， 1170萬公頃土地被燒毀，約10億動物死亡。
此外，2020年1月17日加拿大東北部遭受嚴重雪災，打破1999年4月創(chuàng)下的單日降水紀錄；1月12日菲律賓塔阿爾火山大規(guī)模爆發(fā)，迫使成千上萬人緊急疏散；2月17日，澳大利亞多地區(qū)又迎降雨和颶風，多個城市受影響；同時的英國，一場風暴強降雨導致多地爆發(fā)洪水。此前數(shù)年，美國墨西哥灣一場颶風導致該處海上運輸癱瘓。2018年北極圈附近出現(xiàn)一個約20個足球場大的湖面，和葡萄柚一般大的甲烷泡從水中冒出，像一口沸騰的巨鍋；還有，據(jù)BBC報道，因氣候變暖，全球已有一半以上的珊瑚因白化而死亡。2019年印度持續(xù)高溫，致數(shù)十人被熱死；全球變暖導致冰川融化，增加釀成大海嘯風險；而極地冰川融化，永久凍土層解凍，同時南北極動物棲息地也逐漸消失。2020年2月初，澳大利亞山火引發(fā)70萬只澳洲蝙蝠侵入城市，該蝙蝠體型巨大，還能將人咬傷。
一切災害背后，指向的是同一個并不新鮮的萬惡之源——全球變暖。今年的暖冬，眼下提前入春的氣溫，你感覺到了嗎？！
氣象與農(nóng)業(yè)災害與全球變暖搭上關(guān)系容易理解，病毒，為何也歸咎于全球變暖？
這一提法并非無中生有。
早在2014年，法國一項研究提取了一種被封存在永凍層中長達3萬年的病毒，并在實驗室對其重新加熱，病毒迅速復活。參與研究的科學家提出警告：凍結(jié)在土壤中的未知病原體，可能會因氣候變暖而再次蘇醒。
如今，這一警告的應驗速度，斜率正在變大。全球變暖正在導致世界各地冰川縮小，并可能釋放被冰封了數(shù)萬年的微生物和病毒。
除政府和學界外，一些全球科技領(lǐng)袖也開始關(guān)注全球變暖。
美國時間本周一（2月17日），亞馬遜首席執(zhí)行官杰夫·貝索斯（Jeff Bezos）宣布，他將通過一項名為貝索斯地球基金（Bezos Earth Fund）的新基金投入100億美元來應對氣候變化；此前，馬云、比爾·蓋茨、馬克扎克伯格在內(nèi)的全球頂尖科技公司創(chuàng)始人也曾發(fā)起清潔能源研究計劃，擬從技術(shù)上阻止氣候變暖。
此刻，匹夫有責。
本次，我們邀請了騰風集團CEO、工程熱力學專家靳普從工程熱力學和溫室氣體排放的角度，用不一樣的視角看極地細菌、病毒背后的全球變暖，并提出可能的“可逆”方案。
1.二氧化碳濃度上升了近50%
我的一個投資人朋友，滿世界跑的那種人，他曾親自在北極插了把尺子，每年去看一看，得出的結(jié)果是：北極的冰蓋確實在不斷變化，變化很明顯。
加速融化的極地冰川
很早之前人們就觀測到地球變暖的趨勢了，但沒發(fā)生有傳播效果的事件。那會兒就是講一堆數(shù)據(jù)，列一堆光譜圖，告訴大家二氧化碳濃度的變化，南北極站點數(shù)據(jù)的變化——這些數(shù)據(jù)和現(xiàn)實距離太遠，人們不關(guān)心。
現(xiàn)在，全球變暖在加速進行，我們現(xiàn)在還沒能力讓它不變暖，只是先讓變暖的速度慢下來。
為什么變暖的速度會加快？
這里先普及一下基本原理：太陽短波輻射到達地面，地表受熱后向外放出大量長波熱輻射線被大氣吸收，低層大氣溫度升高，作用類似于栽培農(nóng)作物的溫室，因此也稱“溫室效應”。
地球溫室效應圖
打個比方，這就像微波爐加熱——太陽相當于微波爐，它的光是輻射熱，照射到地球就是給地球加溫；大氣層就像微波爐壁，捂住熱量。
當然，形成溫室效應的氣體，不只是二氧化碳，還有甲烷、一氧化氮等30多種氣體。其中二氧化碳約占75%，是最主要氣體。
植物又可通過光合作用吸收二氧化碳，在一排一吸之間，大氣中二氧化碳的濃度保持近乎平衡。
然而，人口急劇增加，人們生產(chǎn)、生活產(chǎn)生的二氧化碳越來越多；森林被大量砍伐，植物可吸收的二氧化碳越來越少。平衡被打破，自然溫室效應便不斷增強。
全球變暖的形勢，正越來越嚴峻：
九個已識別的氣候臨界點：
1.亞馬孫熱帶雨林經(jīng)常性干旱
2.北極海冰面積減少
3.大西洋環(huán)流自1950年以來放緩
4.北美的北方森林火災和蟲害
5.全球珊瑚礁大規(guī)模死亡
6.格陵蘭冰蓋加速消融、失冰
7.永久凍土層解凍
8.南極西部冰蓋加速消融、失冰
9.南極洲東部正在加速消融
氣候達到的臨界點越多，意味著全球變暖的速度越快，越會造成不可逆的損失。
來源：《自然》雜志
有個統(tǒng)計，工業(yè)革命時期，地球表面空氣中二氧化碳濃度約為280ppm（百萬分比濃度）；而現(xiàn)在濃度已超過400ppm，上升了近50%。
近20年，全球氣溫紀錄逐年刷新：1998年的全球平均氣溫，被世界氣象組織宣布是自1860年開始保存完整氣象記錄以來最高的；十年之后有科學家認為，2007年的全球氣溫可能超過1998年，成為地球最熱的一年；2013年，世界氣象組織報告再次得出結(jié)論，2001至2010年是自1850年現(xiàn)代氣象測量開始以來地球最熱的十年，其中2010年的氣溫打破了之前所有的氣候記錄；就在2020年1月，美國宇航局聯(lián)合美國國家海洋和大氣局宣布了最新全球氣溫情況，2019年是有記錄以來第二熱的一年，而第一熱的年份是2016年。
全球年平均氣溫趨勢圖
《自然》雜志曾發(fā)表一篇研究，目前人類活動造成的碳含量增長速度，是五千萬年前地球最熱時期的20倍。不過，當時大氣中碳含量的增加是在較長時間內(nèi)完成的，讓大多數(shù)物種可以適應氣候或者通過遷移來避免滅絕。如今，地球面臨的問題顯然更殘酷。
2.遠古病毒逃出
全球變暖給人類帶來的挑戰(zhàn)，首先可能是瘟疫。
2020年才過去不到兩個月，各種不明病毒肆虐事件已接二連三發(fā)生。
年初，國內(nèi)新型冠狀病毒肺炎疫情爆發(fā)，至今已造成累計7萬多人確診；1月7日，發(fā)表在bioRxiv的論文指出，俄亥俄州立大學科學家在青藏高原冰核樣本中發(fā)現(xiàn)古老病毒存在證據(jù)，其中28種是新病毒；同時在遙遠的巴西，也發(fā)現(xiàn)了神秘病毒，這種名為雅拉病毒的超級病毒，由將近80個納米大小的顆粒（正常病毒大小）構(gòu)成，可以說是巨病毒，而且其僅有6個與現(xiàn)有基因相同，90%的基因沒有同源基因，根本無法識別。
這和全球變暖有啥關(guān)系？
實際上，南北極冰蓋里面凍著很多遠古細菌和病毒。一旦冰川融化，它們就可以隨海水、洋流飄到世界各地，可能帶來可怕的疾病。而且，它們千萬年以來沒跟著人一起進化，我們的抗生素、抗細菌藥有可能對它們是無效的，甚至我們的免疫系統(tǒng)也可能沒法對它們做出正常反應，不能有效識別它、阻擊它。
此外，極端氣候會引發(fā)自然災害。山火、極度干旱、洪水泛濫，均為全球變暖帶來極端氣候的后果。
2019年9月，澳大利亞維多利亞州和新南威爾士州發(fā)生大面積山火；由于當?shù)卣凳⑾?，山火不斷蔓延并至今已持續(xù)燃燒了4個月，直逼首都堪培拉。山火已導致33人死亡、2500棟民居被燒、超過10億動物葬身火海，直至近日當?shù)匾粓龀掷m(xù)降雨才將火勢控制。山火持續(xù)的原因被認為主要與高溫天氣和干旱氣候有關(guān)。此次澳大利亞山火產(chǎn)生了約4億噸二氧化碳，而整個澳大利亞2018年碳排放量才5.32億噸。
信息源：騰訊新聞
澳大利亞山火
另一個嚴重問題是，南北極凍土層消融時，那些從遠古時代就被永久封存的有機碳，會在微生物作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己图淄椋ㄌ烊粴猓?strong>一分子甲烷造成的溫室效應將是一分子二氧化碳的28-36倍，它會加速全球變暖。
以前，南北極覆蓋著大量冰層，它就像地球頭頂上的大鏡子，把照在冰蓋上約90%的太陽光照都反射回去了。但是如果南北極的冰融化變成一片海水，水吸收光的比例達到90%，就會導致南北極蒸發(fā)出大量的水蒸氣。
2018年12月，美國國家航空航天局一調(diào)查顯示，南極洲東部海岸1/8的冰川群此前被認為不會受到全球氣候變化的影響，但研究顯示最近10年該冰川群已經(jīng)開始融化，這將導致世界大洋發(fā)生變化。研究人員發(fā)現(xiàn)，溫暖的海水已經(jīng)開始融化南極洲東部最大的冰川——托滕冰川。數(shù)據(jù)顯示，位于托滕冰川以西的4個冰川，其高度自2008年來已縮減約3米，而在2008年前未有融冰記錄；托滕冰川以東的多個冰川高度縮減速度是2009年的兩倍，其高度以每年0.3米的速度退減，目前已減少2.5米。
信息源：美國國家航空航天局官網(wǎng)
這形成了一個惡性循環(huán)：
全球氣溫越高，排放溫室氣體越多，更加速了氣溫上升。
這些水蒸氣向外散開，有可能會改變地球的熱平衡；熱平衡變了，地球的洋流體系也會隨之變化，進而加劇了自然災害的發(fā)生；甚至依靠洋流的海上運輸也會癱瘓。
空氣中水蒸氣增加，還會給人體帶來直接的危害。人的身體是通過汗腺排放熱量的，所以夏天只要多喝水、多排汗，人的身體就不會被熱壞。但在大面積濕熱的情況下，汗水是排不出來的，就會出現(xiàn)熱死人的現(xiàn)象。
這種情況下，受災的城市甚至面臨關(guān)停的境地，人們的生產(chǎn)、生活難以維持。
這些是可以根據(jù)已有理論預見到的一些后果——但真正發(fā)生災害的時候，往往許多后果是人們無法預料到的，更談不上提前應對。
3.利益與道德的博弈：要環(huán)保，還是要發(fā)展
在溫室氣體排放中，工業(yè)毫無疑問是大頭；其次是交通，包括汽車、輪船、飛機等所有交通工具；此外還有生活領(lǐng)域，包括供暖、燃煤的排放。
另外，還有一個有意思的碳排放，就是牛的屁。
牛的胃，其實就像一個發(fā)酵池，它吃進的雜草在胃里發(fā)酵會產(chǎn)生甲烷、氨等氣體。曾經(jīng)聯(lián)合國糧農(nóng)組織發(fā)表過一份報告，全球10.5億頭牛排放的二氧化碳占全球溫室氣體總排放量的18%，甚至超越了人類交通工具等的二氧化碳排放量。
為了減少碳排放，我們也在采取一些措施。比如工業(yè)領(lǐng)域，國家對工業(yè)企業(yè)有排放達標的行政要求；在生活領(lǐng)域，很多地方政府鼓勵實施煤改氣、氣改電，并對這些進行一定的補貼；在交通領(lǐng)域，汽車尾氣排放中，通過三元催化器處理汽車尾氣。
但說白了，這些措施帶有很強的行政性，它不是人們自愿的。
熱力學圈子里有一個非常重要的觀點，就是在特定時間段里面（不去跨世紀比較），人的幸福感和生活質(zhì)量，其實就是能在一段時間里支配的能量。但凡我們?nèi)庋鬯姷纳唐泛头眨己吞枷嚓P(guān)，碳排放，就相當于消耗能量。
誰會愿意主動為了那看不見、摸不著、表面上又跟自己沒有直接關(guān)系的事，主動降低生活質(zhì)量？誰先減排，意味著誰主動降低自己的生活質(zhì)量和發(fā)展權(quán)。
所以早期只有政府和環(huán)境學圈子里的科學家，以及能源巨頭企業(yè)在關(guān)心全球變暖。所以你看到，每次簽的協(xié)議都是在國家之間進行的，比如《京都議定書》、《巴黎協(xié)定》等。
簽這樣的協(xié)議很困難。事實上，最早我國簽《巴黎協(xié)定》時，還有一些反對的聲音。一些產(chǎn)業(yè)界的人認為，一旦加入?yún)f(xié)定，事實上就承諾損害我們的發(fā)展權(quán)，因為現(xiàn)在人們的生產(chǎn)和生活還離不開化石能源，現(xiàn)在的技術(shù)手段決定了只要使用化石能源就會有碳排放。
這就是為什么有些國家會主動退出這些協(xié)定，但這樣的做法無疑損害了其他人。
《聯(lián)合國氣候變化框架公約》下有兩份具有法律約束力的氣候協(xié)議——1997年通過的《京都議定書》和2015年達成的《巴黎協(xié)定》。然而，2001年3月，布什政府以“減少溫室氣體排放將會影響美國經(jīng)濟發(fā)展”和“發(fā)展中國家也應該承擔減排和限排溫室氣體的義務”為借口，宣布拒絕批準《京都議定書》。此后2017年6月，美國總統(tǒng)特朗普宣布美國將退出《巴黎協(xié)定》，并稱退出有利美國經(jīng)濟?！畔⒃矗盒戮﹫?/p>
節(jié)能意味著更高的技術(shù)、更貴的成本、更好的設(shè)備、更復雜的裝置，這意味著人會缺少積極性去主動改變。
4.從熱力學看碳排放：不靠人性，靠科技
人性的東西是不好解決的，那科技能否解決全球變暖？
為了應對全球變暖，國外近年興起了一種新的二氧化碳收集技術(shù)，叫碳捕集。
碳捕集與封存（簡稱CCS，也被譯作碳捕獲與埋存、碳收集與儲存等）是指將大型發(fā)電廠所產(chǎn)生的二氧化碳（CO2）收集起來，并用各種方法儲存以避免其排放到大氣中的一種技術(shù)。這種技術(shù)被認為是未來大規(guī)模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖的一種方法。2012年8月6日，中國曾實施首個二氧化碳封存至咸水層項目?！畔⒃矗喊俣劝倏?/p>
這種方式，目前看是理論上可行，工程上也可行，但經(jīng)濟上不可行。
某碳捕集純化示范項目
首先，把二氧化碳從大氣中分離出來，需要一個大型空氣分離器，它要達到每秒鐘數(shù)噸的空氣流量。要滿足這樣的條件，裝置得足夠大，大到堪比一個工業(yè)園區(qū)，有可能這個裝置上僅管道就接近一間房屋那么粗。而且這種大型機器的運轉(zhuǎn)需要消耗大量電能，甚至消耗能量的成本會大于捕捉二氧化碳的價值。
其次，即使通過這種方式捕捉了二氧化碳，目前并未找到處理二氧化碳的方式。有一種說法是把捕捉的二氧化碳排放到地下，因為地下經(jīng)過石油、天然氣開采形成了許多空洞，用二氧化碳正好填充這些洞，來方便石油開采。但如果稍微思考一下就會覺得這種方式不太靠譜，因為埋到地下的二氧化碳也需要加壓，不但需要消耗能量，同時儲存在地下的高壓二氧化碳也給人們帶來安全隱患；而且就算一年兩年能把二氧化碳封存在地下，那十年二十年之后，很難保證封存的二氧化碳不會泄漏——一旦泄露就意味著前功盡棄。
科學家還曾想出一種二氧化碳的處理方式，把二氧化碳固體化，然后排到深海。這個方法也讓人深表懷疑，即便把二氧化碳做成液態(tài)也需要非常大的壓力和極低的溫度，更何況固態(tài)的二氧化碳，它需要極大的壓力和超低溫，幾乎可以拿來做冷凍炸藥了。
解決不了二氧化碳封存的問題，光去分離二氧化碳是沒用的。
如果不考慮經(jīng)濟成本，真要處理這些捕捉二氧化碳，其實有一種可行的技術(shù)，就是把捕捉到二氧化碳跟氫氣結(jié)合制成天然氣，或者跟水制成甲醇，再或者跟一些藻類制生物制柴油能源，這就實現(xiàn)碳的循環(huán)——在此過程中，二氧化碳就變成了能量的載體。
這是人們探索處理已經(jīng)排放的二氧化碳的一些方式。但目前我們當務之急，是如何減少二氧化碳的排放。
目前，全球25%的碳排放來自于發(fā)電和產(chǎn)熱，14%的碳排放來自交通領(lǐng)域，解決這些領(lǐng)域碳排放，需要用可再生能源、生物質(zhì)燃料替代化石燃料能源。
生物質(zhì)能源（燃料），可以理解為海藻、玉米秸稈、甘蔗、木薯、甚至一些專門用來做燃料的能量草。把這些植物做成燃料酒精、生物質(zhì)汽柴油或者是天然氣、沼氣，這種情況下，它的碳排放就是負的。
如果植物燃料能大規(guī)模應用，理論上既解決了碳排放問題，還不會阻礙生活質(zhì)量和發(fā)展權(quán)。因為生物質(zhì)燃料需求越多，就會刺激越多的貧困農(nóng)民的生產(chǎn)，然后開墾荒田，提高生物質(zhì)燃料作物的產(chǎn)量。
從環(huán)保角度講，生物質(zhì)燃料太完美了；但對發(fā)動機工程師來講，將其作為燃料就是噩夢。
從整個工業(yè)史上看，幾百年來只發(fā)明了三種發(fā)動機——蒸汽機（外燃機）、活塞式內(nèi)燃機和燃氣輪機（航空發(fā)動機）。
傳統(tǒng)發(fā)動機是無法燃燒生物質(zhì)燃料的。
以酒精為例：酒精的氣化潛熱非常的低，當酒精噴進發(fā)動機缸里，它就會變成氣態(tài)酒精，在點燃之前，它要先吸熱，這就改變了原來缸內(nèi)溫度和壓力的分布，由于酒精火焰?zhèn)鞑サ臓顩r跟原來的（汽油燃燒狀態(tài)下）燃燒機理不同，便出現(xiàn)無法燃燒的情況。
而且酒精極易溶于水，如果活塞發(fā)動機燒帶水的酒精，很容易當場報廢；即便純酒精，在發(fā)動機缸里燃燒后，會發(fā)生反應變成乙酸（醋），乙酸在高溫高壓下的腐蝕性非常強，會直接把缸體腐蝕出一個個坑，發(fā)動機報廢。
在熱力學界，大家公認：微型燃氣輪機是人類有史以來各種熱力學設(shè)備里尾氣排放最低的。更重要的是它打破了傳統(tǒng)內(nèi)燃機對燃料的限制，既可以燃燒汽油、柴油，也可以燃燒甲醇、乙醇、沼氣等生物質(zhì)燃料。
但燃氣輪機的缺點，是研發(fā)難度和生產(chǎn)精度太高，高昂的制造成本和維修保養(yǎng)限制了其大規(guī)模應用。
而我們努力10年堅持不懈風雨無阻，就是為了把微型燃氣輪機做到便宜、簡單，可批量生產(chǎn)，向大眾普及，使大家有條件使用生物質(zhì)燃料。
除此之外，對個人而言，也可以身體力行為減少碳排放做貢獻。比如減少浪費，盡量不浪費糧食和生活用品；避免空運物品，減少航空運輸排放的二氧化碳；減少肉食和奶制品消費，尤其是牛羊肉。
這些措施會讓每個人平均可減少2噸的碳排放量。
一些全球的富豪們也開始把目光投向全球變暖的治理。
美國時間本周一，世界首富、亞馬遜首席執(zhí)行官杰夫·貝索斯（Jeff Bezos）宣布，他將通過一項名為貝索斯地球基金（Bezos Earth Fund）的新基金投入100億美元來應對氣候變化，該基金完全專注于慈善捐贈。貝索斯是越來越多的億萬富翁中的一員，他們將大量資金用于應對全球變暖的影響。
這是一個好的兆頭，行動是解決問題最好的方法。人類不能再對全球變暖持佛系態(tài)度了。
