为了给地球“算命”，我们建了这座大科学装置｜朱江( 二 ) 关注风云之声提升思维层次导

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全球平均海平面变化
与此同时，科学家还从海岛、海岸上的潮汐观测站中获取数据，以及后来又发射了很多卫星，来观测海面高度的变化。把这些数据综合起来，我们又可以画一条线来看海平面是不是在上升。大家可以看到，从上世纪初到现在，海平面上升了20厘米。

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全球平均大气温室气体浓度
在海平面上升的过程中，人类的二氧化碳排放是在增加的。尤其是从工业革命以来，大量的燃煤、烧油等活动使得大气中二氧化碳浓度不断地增加。
二氧化碳是只是温室气体的一种，还有另外两种很重要的温室气体甲烷和氧化亚氮，以及更多种贡献比较小的温室气体。这些温室气体的浓度为什么会增加？现在我们基本上可以确定，它们是因为人类排放而增加的。
全球平均温室气体排放
这张图表明了这些年来温室气体的排放主要来自于燃煤、烧油发电，另外还要制造钢铁和水泥，这些方面形成了主要的部分。
排出来的温室气体并不是都留在大气中，我们也想知道有多少会被陆地吸收，以及有多少被海洋吸收。
陆地吸收很容易计算，大家可以想想，一棵树为什么能长起来？就是因为从空气中吸收了碳。所以，我们可以调查有多少棵树，以及长了多少，就可以算出陆地吸收的温室气体。我们发现，全球温室气体的排放扣掉陆地吸收的温室气体以后，基本上就可以导致全球平均大气温室气体浓度的增加。
这就引出来一个很关键的科学问题，实际上也是我们搞气侯研究的科学家几十年来要回答的首要问题：近百年来温度的增加是不是人类活动造成的？有没有办法来证明这件事呢？
最严格的证明方式就是我们重新回到过去、回到工业革命前，让我们再活一辈子或者几辈子。在这个过程中人类不排二氧化碳，不排温室气体，但其他的条件都不变，必须要一致，否则有可能是其他原因造成的温度增加。
如果重复了这个过程再观测温度，如果温度没有增加，那我们就可以判断二氧化碳等温室气体的增加是原因。
但这不可能做到，实际上研究地球科学、甚至包括天文学很多时候都会面临这样的问题，而物理和化学就可以在实验室里精确地做这样的对比实验。
思想晚餐
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数值模拟的方法怎么用？
【为了给地球“算命”，我们建了这座大科学装置｜朱江】那怎么办？我们可以先看一个视频。
视频中是我的老师曾庆存院士，他也是我们国家2019年度国家最高科技奖的获得者，他说了一个很重要的方法——数值模拟。什么是数值模拟呢？我给大家看一个动画。
这是两张云图，一张是我们用计算机模拟算出来的，另一张是由我国风云四号卫星观测的。大家能不能看出它们的区别？其实左边是我们模拟的，右边是观测到的。仔细看的话，会发现卫星的观测有日夜变化的那条明暗线。
下面左图是美国的阿波罗11号在1969年7月从月球上拍摄的地球照片。这张照片在当时很有影响，因为人类此前从来没有从月球上看到我们的家园是什么样的。但是，后来有些怀疑论者说登月计划是假的，是在演播室里造出来的。

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在前几年，欧洲中期数值天气预报中心的一些科学家想了一个办法：利用当时的气象数据来重构云图。那时候还没有气象卫星，只有通过放气球测量的气压以及观测站记录的数据，再用数值模拟方法来重构。右图就是重构出来的当时地球上云的分布。