气温变化结论范文1
2010年出现的这些极端天气气候事件具有范围广、强度大、致灾重的特点。
全球变暖惹的祸?
2007年，政府间气候变化专门委员会(IPCC)的第四次气候变化评估报告指出，由于全球变暖，已经观测到包括干旱、强降水、热浪和热带气旋强度在内的一些极端天气气候事件的出现频率和强度发生了变化，未来将有可能出现更多更严重的极端天气气候事件。在全球气候变暖的背景下，高温热浪事件对气候变暖的响应尤为突出，特别是自20世纪90年代以来，全球范围内极端高温热浪事件更是频繁发生，部分地区甚至年年都遭受高温热浪袭击，如欧洲极为罕见的在2003年、2006年、2007年和2010年接连出现高强度的高温热浪。美国在过去的近10年内出现的创纪录的高温天数是创纪录的低温天数的两倍以上。
2010年在全球各地出现的高温热浪、洪涝灾害事实似乎也从一个侧面佐证了IPCC的评估结论。在全球气候变暖的大背景下，极端天气气候事件为何频繁出现?
以气温的变化为例，如果某一地区的气温变化在多年平均条件下呈正态分布，那么从概率论上来讲，在平均温度处的天气气候状况出现的概率最大，偏冷和偏热天气出现的概率较小，极端偏冷或极端偏热天气出现的可能性更小。但是，由于全球气候变暖，该地气温的平均值增加了，这时偏热天气出现的概率将明显增加，并且原来很少出现的极热天气也可能会频繁出现，破历史纪录的极端高温等极端事件也有可能会发生。如果气温变化的波动范围保持不变，则这种情况下偏冷天气出现的概率会减小，不大可能出现极端偏冷天气；但如果气温变化的波动范围也增大了，那么极端偏冷天气仍然有可能出现，只是出现概率会比以前减小。
对于强降水的出现与全球气候变暖的关系，从气象学原理上可以这样解释：由于全球变暖使得地表气温升高，较高的温度引起水分蒸发加大，致使水循环速率加快，导致更多的降水在更短的时间内出现，这就有可能增加大暴雨等极端降水事件以及局部地区出现严重洪涝的频率。另外，由于植物、土壤、湖泊和水库的蒸发加快，水分耗损增加，再加上气温升高，一些地区将遭受更频繁、更持久或更严重的干旱。
质疑之声
虽然大多数的科学家都非常认可IPCC第四次评估报告中关于全球气候变暖的结论，仍然有一些科学家对IPCC评估报告提出质疑。
首先，一些科学家质疑全球变暖的趋势是不是仍然存在。2008年初我国南方地区出现持续的低温雨雪冰冻灾害；2009／2010年入冬以来北半球的北美、欧洲和东北亚等地气温异常偏低，冰雪灾害频发，这使得有人认为，全球气候变暖的总体趋势已经停止或发生了逆转，未来全球气候甚至可能会转而进入一个微冰河期。根据英国《每日邮报》2010年1月10日的报道，包括气候学家拉蒂夫(Latif)在内的多位气候变化研究领域的权威科学家宣称，英国当时的异常严寒天气仅仅是全球气候变冷趋势的开端；目前全球气候已经进入了一个“寒冷模式”，全球气温将呈现下降趋势，而且这一趋势至少会持续20～30年。由于海洋中的海水温度变化具有60～70年左右的自然循环周期，他们认为海水温度的这种自然变化可能对全球气温形成比预期要大的影响，海洋的周期性变冷可能会抵消一些全球变暖的效果，这可能导致对进入新世纪以来全球变暖效应的抵消，使全球变暖的趋势停止。
其次，一些科学家认为太阳活动等自然因子才是近百年来全球变暖的主要原因，人类活动并不能解释观测到的全球变暖。他们认为，IPCC报告中气候模式所显示的温室气体浓度升高和全球平均温度变化之间的一致性主要是通过调整计算机气候模式中的物理参数得到的，但这些物理参数的调整具有很大的随意性。另外，二氧化碳浓度和温度的相关性并不高，因此也不能支持是二氧化碳浓度升高引起温度变化的结论，如20世纪40年代之前二氧化碳浓度的上升并不迅速，但全球气温却存在_个变暖阶段；1940～1975年间二氧化碳浓度上升迅速，但这一时期的温度却在下降。IPCC的评估报告则认为，工业化革命以来太阳活动造成的直接辐射强度要比人类活动所造成的小一个量级，太阳活动在这一时期的气候变化中所起的作用很小。IPCC认为，如果仅考虑太阳活动等自然因子的作用，气候模式无法模拟出20世纪中叶以后的全球变暖；只有同时考虑了自然因子和温室气体的作用，才能够模拟出全球气候的变暖趋势，从而证明了近50年的全球气候变化主要是人类活动引起的。
由于IPCC得出人类活动导致全球气候变暖的主要证据来自于计算机模式对气候变化的模拟结果，因此还有一些科学家对计算机气候模式的可靠性提出了质疑，他们认为计算机气候模式的结果并不可信，这主要表现在以下四点：第一，气候模式没有考虑太阳变暗和变亮的影响，如1985年前到达地球表面的太阳辐射较少(全球变暗)，1985年后到达地球表面的太阳辐射较多(全球变亮)。但是，当前的计算机气候模式对此并没有考虑。第二，气候模式不能真实地模拟云和气溶胶的作用。各种不同模式的模拟结果之间之所以会存在很大的差异，主要就是由于不同的模式对云的处理和云参数化方案的选择不同。由于人类活动主要集中在北半球，这使得北半球比南半球分布着更多的硫酸盐气溶胶，从理论上讲由于气溶胶的“阳伞效应”使得一部分太阳辐射被反射回太空，因此北半球的变暖幅度应该比南半球更小，但观测结果恰恰相反，北半球的变暖幅度远高于南半球，这说明气候模式所模拟的温度变化趋势在纬度分布上的观测结果并不一致。第三，气候模式对区域尺度方面的气候变化，特别是对区域尺度上降水变化的预测非常差，有时不同的气候模式对同一区域降水变化的模拟结果可能会完全相反，因此不能依靠计算机气候模式对区域气候变化进行可靠的预测。第四，计算机气候模式也不能解释许多
观测到的气候特征，如极区温度变化，特别是南极的温度变化趋势与理论计算值不符。
全球变暖仍将持续
事实上，现有的观测证据表明，全球气候变暖的总体趋势并未停止或逆转，未来全球气候持续变暖的趋势还将持续下去。由于近百年来全球地表平均气温的变化并不是直线式上升的，人们平时所感知到的气候变化实际上是气候的趋势性变化与年际、年代际波动共同影响的结果，在全球气候以变暖为总体特征的变化趋势下并不排除在个别区域或个别时段出现气温下降的情况。例如，过去近百年来我国的全国地表平均气温升高了约1.1℃，但同期我国西南地区(包括云南东部、贵州大部、四川东部和重庆等地)却降低了0.45℃。又如，2010年4月全球地表平均气温比常年偏高0.76℃，为1880年以来同期的最高值，但我国陆地平均气温比常年同期偏低1.2℃，是1961年以来的最低值。因此，应当从全球范围和长时间尺度上来科学认识全球气候变暖。变暖并不意味着全球地表平均气温一定要一年比一年高，也不意味着地球上所有地区同步发生同样幅度的变暖现象。在全球气候呈现总体变暖的趋势下，在个别地区仍然会有可能出现个别较冷的时间段，但出现的次数会更少，冷的程度也不会那么剧烈。例如，2009～2010年的冬季，由于北极地区异常偏暖，暖空气进入加拿大，将冷空气向南推进，加拿大人度过了一个暖冬，但美国大西洋沿岸地区的天气则变得极端寒冷多雪；与此同时，其他一些地区则炎热得异乎寻常。因此，虽然个别地区或个别年份都有可能经历最冷或最热的天气，但作为一个整体，全球气候在最近的30年里一直沿着持续变暖的趋势在发展。
根据美国国家海洋大气管理局(NOAA)的最新观测资料，IPCC第四次评估报告以来的这3年(2007～2009年)全球平均气温也都处于有仪器记录以来的最暖10年之列，2010年3～6月是1880年以来最暖的几个月份，其中2010年6月是1985～3月以来连续第304个比20世纪平均温度偏高的月份。从今年的观测事实来看，2010年很有可能是1850年以来最热的年份。
目前，大气中温室气体二氧化碳的浓度仍然在以每年2个ppm左右的速度增加，2010年6月二氧化碳浓度已经超过392ppm；并且，由于海洋的热惯性作用，即使大气中温室气体的浓度能够保持稳定，未来一段时间内全球的气温仍然会继续上升。
难以准确预测的气候变化
大家都知道，在天文学中像日食、月食等天文现象是可以提前很多年就准确预报出来的，在海洋科学或水文科学中像是潮汐、洪峰等水文现象也可以提前作出准确预测，但对气候变化，人们却很难提前准确预测，只能预估出一个大致的趋势。
这是因为，在天文学中，太阳、地球和月球的运动是都可以作为一个质点来处理的，这些质点之间仅通过万有引力发生作用，万有引力的大小又仅取决于它们本身的质量和它们相互之间的距离；因此，决定这些质点运动状态的控制方程就非常简单，提前很多年就可以准确预测它们的运动状态。海洋中的海水流动虽然不能简单地作为质点来处理，但海水的运动也是遵从流体力学原理的，在已知的外力(如月球、太阳的引潮力)作用下，其运动状态也是容易预测的。
大气的运动就完全是另外一回事了。虽然大气从本质上看也是流体，但它是气体，气体是可压缩的(遵从气体状态方程)；大气的组成中除了成分相对稳定的氮气、氧气等气体外，还有状态多变的水汽，水汽在大气中存在多达几十种的相变方式，通过不同的相变来成云致雨，这些都决定了大气运动状态的控制方程组会非常复杂，再加上大气所受到的外力也是难以准确预测的，因此人们不可能通过风洞或水槽之类的实验设备来研究气候变化，只能通过计算机气候系统模式来模拟和预测。
就目前的科学发展水平来看，计算机气候系统模式是最重要的气候预测和预估工具，气候系统模式本身以及利用模式来预估未来气候变化的趋势都是可靠的，但却难以提前对气候变化作出十分精确的预测。
因为气候系统从本质上看是一个混沌系统，这决定了它的运动状态存在一个可预报的时间尺度，超过这个时间尺度之后，由于混沌系统内非线性的误差增长会超过初始信号的强度而使预测结果失去意义。发现大气具有混沌特性的洛伦兹曾经打过一个比喻：南美的一只蝴蝶拍一下翅膀，其产生的气流扰动经过放大，最后会引发纽约的一场风暴。也就是说，即使初始误差很小，这个误差经过非线性放大，最后也会达到惊人的地步。
另外，对于混沌系统的预测同样具有不可重复性，即使是在相同的初始条件下采取同样的计算方法和计算步骤，最后得出的结果也是不会完全相同的。这好比一个人在高山上滑雪，虽然他每次都是从山顶的同一个位置滑下来，但到达山底的位置每次都是不同的。
此外，地球的大气还受到大气以外的其他因子变化的影响，这些系统目前并没有被我们很好的认识，因此，在气候研究和模拟中要对未来气候状况作出像日食、月食或潮汐预报等那样精确的长期预测几乎是不可能的。
让时间来检验
2010年2月23日，国际科学理事会(ICSU)了一份关于围绕IPCC第四次评估报告争论的声明，声明认为IPCC评估报告反映了当前对有关气候系统、演变过程以及未来预估的科学认识，肯定了IPCC评估报告是国际社会前所未有的、最全面的关于气候变化的科学评估结论。5月7日，美国《科学》杂志也刊登了255名美国科学院院士联名发表的公开信，信中对IPCC的评估结论给予明确支持，并指出科学结论总会有某些不确定性，科学永远不能绝对地证明任何事情；但最近的这些事件丝毫没有改变有关气候变化的根本结论。
气候变化是一门科学，其正确与否需要经过时间的检验。这让人们想起了有关爱因斯坦的一个故事，据说爱因斯坦的相对论发表以后，有100个教授签名联合反对相对论；爱因斯坦知道后说：如果能证明我错了，一个教授就足够了。
从这个意义上说，时间，也将会成为检验全球气候持续变暖论断正确与否的标准。尽管如此，面对频繁出现的极端天气气候事件，我们需要迅速行动起来，采取措施来降低气候变化对人类的威胁。
相关链接
“全球变暖”35年
35年前，也就是1975年8月8日，美国著名的气候学家、地球化学家华莱士・布勒克教授在《科学》杂志发表了题为“我们是不是处在全球变暖的紧要关头?”的文章。在文章中他预测，地球即将转入由于二氧化碳增加导致的全球变暖期。这篇文章的发表正式宣布了“全球变暖”概念的诞生。
气温变化结论范文2
【关键词】 毒热证；内涵；外延；病因病机；证候
经典古籍中关于毒热的论述，最早见于隋。巢元方《诸病源候论》“初受病时，毒热气盛”“毒热气渗溢经络”。儿科古籍论述较早见于《幼幼新书》收录的宋《婴童宝鉴》中的“胎中受毒热”“毒热兼风”“毒热胃中存”“热之甚为毒”。在疾病的发生发展过程中，热、毒既可单独作为致病因素存在，也可二者合而致病，同时反映病机变化过程，由热致毒，因毒生热，互为因果，贯穿于疾病发展始终。
1 从病因学角度认识毒热的内涵与外延
毒热是一类致病猛烈，具有火热性质，能引起机体功能严重失调、气机蕴结而产生剧烈阳热反应和火热症状的致病因素。其外延包括：外感火热邪气过极；温热毒邪；外感六淫邪气，郁而化火；疫疠之邪；脏腑失调，毒热内蕴。
1．1 外感火热邪气过极
外感火热邪气过极则为毒热。如《重订通俗伤寒论》言“火盛者必有毒”，也就是说火邪盛易于化毒。火热、温热邪气侵袭人体，与正气相争，发生一系列正邪交争，表现为热炽、热灼、热盛等病理改变。此由外来之温热邪气侵入人体，极易阻碍气机，便是“毒”产生的基础。
1.2 温热毒邪
温热毒邪是温病中引起机体发生各种急性热证的物质基础，是温病的共同致病因素。毒邪归属为温邪，毒是具有毒性明显、侵袭力强、易引起危重证候和局部特殊体征的致病物质，属温病的范畴，是达到一定程度的特殊温邪。
1.3 外感六淫邪气，郁而化火
“六气”发生异常、太过或不及，侵袭机体而发病，则为“六淫”；“六淫”过盛，达到一定程度，对机体造成严重损害，便成为“毒”。六淫过盛可为风毒、寒毒、暑毒、湿毒、燥毒、火毒，同时具备六淫的性质和毒的特点。一般情况下，六淫入侵机体后，蕴结不解，多先从火化，而后成热毒。如《素问·五常政大论》王冰注：“夫毒者，皆五行标盛暴烈之气所为也。”后者指外邪内侵，久而不除，往往蕴积成毒。《诸病源候论》指出：“风气相搏，变成热毒。”尤在泾在《金匮要略心典》中言：“毒，邪气蕴蓄不解之谓。”由此可见，邪气亢盛剧烈或蕴结日久可化为毒。又有伏邪为毒者，如王叔和在《伤寒论·序例》中言：“冬令伤寒……不即病者，寒毒藏于肌肤，后发为温病。”
1.4 疫疠之邪
疠气为病，其证多属火、属热，邪变为毒，多从火化。温热疫毒是疫病的重要致病因素，已为大家共识，而疫病在临床上也常表现为热毒炽盛。毒热致病表现复杂多变，具有致病力强、传变迅速、危害严重、极易致死的特点，病情多呈急、危之象，这与疫疠之邪的致病特点尤为相符。关于疫气即毒，主要为一些温疫学家的观点。明代吴又可《温疫论·应补诸症》认为，疫气即毒，“今感疫气者，乃天地之毒气也”。王孟英《温热经纬》曰：“疫证皆属热毒，不过有微甚之分耳。”“疫疟皆曰热毒。”余霖《疫疹一得》谓：“瘟即曰毒。”因此在温病学中常有“瘟疫”“疫毒”“温毒”的提法，说明了温、疫、毒三者有较密切的联系。
1.5 脏腑失调，毒热内生
外邪、七情、饮食、劳倦等均可导致机体脏腑功能紊乱、气血阴阳失调，机体生理代谢产物不能及时排出或病理产物蕴积郁滞日久化为内毒。《素问·六微旨大论》指出：“亢则害，承乃制，制则生化。”若承制失常，则亢盛为害，是为毒邪，损坏形体，生化衰竭。如“气有余，便是火”“五志化火”，是对机体脏腑气机运行失常导致“火毒”内生的表述。内生毒邪具有亢极或者蕴结的特性，而非完全亢烈性。
2 从证候角度认识毒热的内涵与外延
毒热证是指由具有强烈致病性的邪气侵袭机体，蕴结不解，从阳化火，火盛化毒而形成的具有火热性质的病证。其外延包括：外感毒热证；温毒；瘟疫；内伤毒热证。
2.1 外感毒热证
吴鞠通《温病条辨》所讲毒邪具体有风毒、热毒、火毒、湿毒、燥毒等不同，这表明了其所具有的证候属性。由温甚成热，热甚化火而致火热炽盛者称为“毒”，即“热毒”“火毒”之类。外感火热之邪炽盛，内犯脏腑，热盛则毒甚，可发展为热毒壅肺、心经热毒、肝胆火毒、皮肤壅毒等毒热之证。如气分热毒证见身热炽盛、口苦而渴、心烦尿赤，苔黄燥、舌红赤、脉弦数等。营血分热毒证见身体灼热、躁扰不安、神昏痉厥、吐血、便血、斑疹、舌红绛等。
2.2 温毒
温病是感受六气中的温热病邪，包括自然界“疠气”“毒气”等特异病邪所引起的以发热为主要表现的各种外感热性疾病。从证候学角度认识温毒的内涵，最初见于《伤寒论》：“阳脉洪数，阴脉实大者，遇温热，变为温毒。温毒为温病最重也。”成无己对此解释：“次前热未已，又感温热者也，阳主表，阴主里，洪数大实皆热也，两者相合，变为温毒，以其表里俱热，为最重。”温毒发病急骤，传变迅速，变证较多，证候凶险，及时诊治是很重要的。温毒多由火热炽盛而致，治疗时以清热解毒法较常用。
2.3 瘟疫
古代医家认识到瘟疫的病因不同于一般的外感六淫，但又不能完全认识了解，就命名为“毒”或“热毒”。明代吴又可《温疫论》始创“疫气”致病说，认识到疫病乃一种特异的致病因素所致，“温疫非风非寒，非暑非湿，乃天地间别有一种疫气所致”。明清时期的一些医家除重视疫毒致病外，也观察到了疾病的传染和流行与气候变化有一定关系。如吴鞠通在解释“温毒”的发病时说：“温毒者，诸温夹毒，秽浊之甚也。”意即六淫之“温”邪与疫毒之“毒”邪相合而发病，对疫病认识更加客观化。
2.4 内伤毒热证
外邪、七情、饮食、劳倦等导致机体的脏腑功能紊乱、气血阴阳失调引起的毒热证候，或病理产物蕴积郁滞日久可导致痰毒、瘀毒、尿毒、粪毒及五志化火所致之郁毒等证候。如中医论神昏有“产后结瘀，毒热攻心”“溺毒入血，毒热攻心”之因。毒热证候虽无传染性，但可加剧脏腑气血的功能失调、组织器官的实质损害，也为“外感之毒”的更易入侵提供了条件。这种内毒与外毒常相互作用，互为因果。
3 毒热与现代医学的联系
3.1 传染病
传染性非典型肺炎是新发现的一种急性传染病，中医历代文献无此记载，但从其具有传染性和主要临床症状如发热、干咳、头痛、关节酸痛、肌肉酸痛、乏力、腹泻，甚或出现呼吸急促等来分析，可归入中医“温病”“瘟疫”范畴，尤其是与“瘟疫”中的“温疫(热疫)”更为近似。盛增秀等[1]提出“邪毒致热说”，认为温病毒寓于邪，毒随邪入，热由毒生，毒不去则热不除，变必生。在中医治疗上十分重视“解毒”，主张解毒之法应贯穿温病治疗的全过程。这个观点的提出，使“清热解毒”法在急性传染病上的应用愈来愈引起人们的重视。
3.2 感染性疾病
白凌军〔2〕从毒热论治小儿病毒性肺炎，指出该病由外感风温邪毒而起，认为毒邪为小儿病毒性肺炎致病之关键，痰、瘀等病理产物之生、变均与热毒密切相关。小儿体属纯阳，风温邪毒侵袭人体，未能及时祛除则迅速入里化火成毒，致热毒内盛变生痰、瘀。热毒内蕴，易炼津成痰，痰成之后，又助毒势，痰毒胶结，使病情加重。
高志卿等[3]探讨了毒邪对急进性肾炎发病及治疗的意义。认为毒是一类不同于一般邪气的具有强烈危害性的致病因素，具有骤发性、酷烈性、火热性、内向性、顽固性的特点，是急进性肾炎发生发展的重要因素。从毒热论治急进性肾炎符合临床实际，在具体治疗方案中，围绕解毒原则，应将清热泻火、通腑泄浊、活血化瘀诸法并举，综合调理。
3.3 恶性肿瘤
恶性肿瘤是严重威胁人类健康的常见疾病，毒热是其重要的发病原因之一，在癌瘤发展过程中可出现热毒内蕴而耗伤阴液。周黛翰[4]认为癌瘤的发生发展及转归、邪毒的传变，与温病学说的论述每有殊途同归之表现。温病研究温邪毒邪引起的急性外感热病，由于外邪的胜复，常能化火，热邪传变，透营入血，耗气伤阴，又与癌症的发展转归雷同。温邪具阳热属性，根据“温者清之”原则，清热解毒法应贯穿于卫气营血病证传变的全过程。
3.4 皮肤疾病
刘巧等[5]认为，引起皮肤病发病的“毒邪”是蕴藏在普通食物、药物、动物、植物及自然界的六气之中，这些“毒邪”作用于人体后致气血凝滞，营卫失和，经络阻塞，毒邪久羁，毒气深沉，外发皮肤而成皮肤病。可见毒邪既是一种从外感受的特殊致病因素，如食物毒、药物毒、化妆品毒、虫兽毒、漆毒等，又是人体受某种致病因素作用后在疾病过程中所形成的病理产物，如热毒、血毒、风毒、湿毒等，这些病理产物形成之后，又能直接或间接作用于人体某一脏腑组织和皮肤，从而发生各种皮肤病证。
3.5 心脑血管疾病
杜武勋等[6]认为毒邪作为一种致病因素，有外来之毒和内生之毒之分。内生之毒常发生在内伤杂病的基础上，多由诸邪积、胶结凝集而成。毒邪易与火、热、痰、瘀、湿诸邪胶结，壅滞气血，毒邪内壅，气血不畅，气滞血瘀，损伤心脉，发为心痛。尤其毒邪最易与火相兼为病，且毒瘀更能郁而化火，灼伤血脉。急性心肌梗死血栓形成，心肌细胞缺血、损伤、坏死，并且损伤后导致一系列内分泌激素的释放，正是邪毒内蕴的表现。其有诸内必形诸外的表现为发热、心率增快、血沉增快、白细胞升高，这些表现与中医所说的毒邪致病有密切的关系。
李运伦等[7]根据古今文献，提出热毒证是原发性高血压的重要病理类型，认为体质是其形成的内在基础，五志过极、饮食失节是其主要促危因素，具有火热性、从化性、损伤广泛性、兼夹性、病情复杂多变性等特点。治疗当清热解毒，又分清心疏肝泻脾以绝毒源、清热泻火以减毒势、调气通腑以排毒、发散郁火以祛毒等治疗方法。归纳总结出初、中、末三期是原发性高血压热毒证演变的主要形式。初期见火热入气分，脏腑气机紊乱，气火冲逆于上，热盛为毒。中期见火热由气入血，血热妄行而为毒，瘀热是其主要的病理征象。后期见气血逆乱，热极毒盛，则耗伤阴津，肝肾阴伤，虚火上炎，甚至阴极阳竭而致阴阳两虚。
【参考文献】
[1]盛增秀，王英，江凌圳.运用中医温病瘟疫学说抗击非典型肺炎[J].浙江中医杂志，2003，38(6):232.
[2]白凌军.从毒论治小儿病毒性肺炎[J].新中医，2008，40（1）:102.
[3]高志卿，陈玉龙，高志敏.试论急进性肾炎从毒论治[J].新中医，2006，38（10）：1.
[4]周岱翰.温病学说在恶性肿瘤治疗中的应用[J].中医杂志，2004，45（9）:73.
[5]刘巧，张永杰.从毒论治银屑病100例临床研究[J].中医杂志，2001，42（9）:550.
气温变化结论范文3
本文从10个方面概括了在气候变化和地球变暖问题上，什么已经成为科学的组成部分――因此需要我们遵循事实，什么却是流行的认识误区――因此需要我们改变看法。
结论①：全球变暖已经成为毋庸置疑的事实，而不是蛊惑人心的伪命题。
科学的依据：IPCC(联合国政府间气候变化专业委员会）是由联合国环境规划署和世界气象组织于1988年创建的科学组织，这个专门委员会汇集了包括中国在内的130多个国家的2500多名专家。AR4是这个专门委员会花了6年时间的研究成果，被认为是迄今为止对全球变暖问题最权威的科学报告。在这个报告中，支持地球变暖的科学证据被认为来自地球温度上升、海平面上升、大范围冰川和积雪融化3个方面的一致性。证据一，在1906～2005年的100年时间里，全球地表平均温度已经升高了0.74摄氏度，主要的变暖阶段是最近50年；证据二，过去100多年来，地球的海平面总体上已经上升了17厘米，事实表明，全球海洋已经并且正在吸收80％以上被增添到气候系统的地球热量，这样的增暖导致了海水膨胀并造成海平面上升；证据三，过去100多年来，南极大陆、格陵兰岛以及南北半球的山地冰川和积雪在单向度地退缩和融化，特别是1979年以来北极的冰川已经融化了20%。
流行的误区：相当长时间来，社会上流行着一些否认地球变暖的说法，甚至把地球变暖说成是环保分子蛊惑人心的新花样。现在已经证明这样的说法是严重不科学的。说法一，认为有些地区的气温没有升高。事实上，地球变暖指的是由于温室气体增多而造成整个地球表面的平均温度在增高。由于气候是个复杂系统，因此气候变化的影响不会在所有地方都一样。地球上的有些地方例如北欧，可能实际上是变得更冷了，但是这不能否认地球表面温度整体上在上升，海洋温度也是这样。说法二，认为南极洲和格陵兰岛的冰川不是在缩小而是在扩大，因此有人提出地球是在变冷而不是变热。然而最新的调查研究表明，虽然南极大陆上个别地方的冰川是在扩大，但是南极洲冰川的总体是在缩小。从世界范围来看，85%以上的冰川都是在不断缩小之中。
结论②：全球变暖是工业化以来的人类活动所造成的，而不是地球自身自然驱动的结果。
科学的依据:过去100多年来地球温度的上升，是与以二氧化碳为主的温室气体排放的增加密切相关的。温室气体主要包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氢氟烃、全氟化碳、六氟化硫等，其中二氧化碳是最重要的人为温室气体。科学证明自1750年以来，这些温室气体在大气层中的浓度发生了惊人的增长，远远超过了工业化前几千年中的浓度值。例如，地球大气中二氧化碳的浓度已经从18世纪前的280ppmv（即每百万份体积的大气中含有280份二氧化碳），增加到了2005年的379ppmv左右，为65万年来最高。由于这些温室气体主要与人类活动有关，因此说地球变暖的原因很大程度上与人类活动有关。IPCC第四次评估报告指出：“最近50年的气候变化是由人类活动产生的”这一结论的可信度，已经由2001年第三次评估报告得出的66％以上可能性，提高到了目前的90％以上可能性。结论也由“过去50年观测到的大部分气候变暖‘可能（likely)’归因于人类活动”变成“人类活动‘很可能（most likely)’是气候变暖的主要原因”。
流行的误区：很长一段时间来，有些企业以及政治方面的人士竭力否认地球变暖是由人类活动所引起的。他们试图让人们相信，即使有气候变暖存在，也是地球自身的原因所驱动的。误导一，认为地球气候随着时间推移会自然地发生变化，所以我们现在看到的地球变暖实质是地球自然变化的结果。然而，从南极冰块深处取出的冰芯显示，现在的二氧化碳浓度比过去65万年的任何时候都要高许多。这证明了我们当今的气候变化已经超出了地球自然变化的正常范围。误导二，认为地球变暖是由于20世纪初一块陨石撞击西伯利亚而造成的。事实上，一块陨石的影响很大程度上就像一场火山爆发，这样的影响是短期的而不是长时间的。其他如认为城市热岛效应造成地球变暖的看法也是荒谬的，因为这类局部事件对地球变暖的影响几乎可以忽略不计。
结论③：全球变暖对水资源、食物、健康、土地、环境与生态、灾害等有着严重影响。
科学的依据：2006年，世界银行前首席经济学家、英国政府气候变化顾问施特恩（Stern)发表了有影响的报告――《气候变化的经济学》。这是另外一份有关气候变化的重要文献。按照这份报告的概括，地球变暖对人类社会经济可观察到的重大影响涉及以下6个方面：
一是在水资源方面，全球气候变暖将导致水资源时空分布失衡的矛盾更加突出，部分地区旱者愈旱、涝者愈涝。在高纬度和一些热带地区，降水量可能会增加10%～40%，而在一些中纬度和热带干燥地区，则可能减少10％～30%。
二是在农业与食物方面，全球气候变暖将导致农业和林业生产自然风险加大，大范围严重饥荒出现的概率增大。
三是在人类健康方面，全球气候变暖将导致热带常见流行病的发生范围向高纬度地区扩展；由此造成的鸟类迁徙路径和动物生活习性的变化，将导致应对人禽、人畜共患疾病的难度加大;高温热浪、雾、霾等极端气候事件的增多，将威胁老人、儿童、病患等弱势群体的身心健康，甚至导致死亡人数增多。
四是在土地与海岸线方面，全球气候变暖必然导致海平面上升，使沿海地区遭受洪涝、风暴、咸潮以及其他自然灾害的频率加大。人口密集和经济不发达地区面临的风险更大。
五是在地球环境与生态系统方面，若全球平均温度增幅超过1.5～2.5摄氏度，将有约20％～30％的物种灭绝。二氧化碳浓度的增加将导致海水酸化，影响海洋生态平衡和可持续发展。又如地球变暖打乱了不同物种间处于微妙平衡中的生态关系，使得许多地区外来物种入侵的数量急剧上升。
六是在大规模灾害方面，全球气候变暖会导致风暴洪水来势更猛。例如，2005年在美国造成重大损失的“卡特里娜飓风”；2005年在欧洲大陆包括瑞士造成重大损失的特大洪水;2005年在印度孟买和中国四川形成的严重洪灾。
流行的误区：长期以来，许多人认为地球变暖是太远的事情，它们还没有影响到我们身边的生活。因此在关注环境问题方面，国内有人强调我们应该更多地关注自己所在城市的水污染、大气污染、垃圾污染等地方性问题，而不是全球变暖这样的全球性问题。1997年我曾受有关国际组织的委托，就参加气候变化问题的京都会议，联系国内有关城市的官员，得到的回答就是这样的。实际上，地球变暖正对我们身边的生活发生着越来越直接的影响。例如，上海城市的海平面上升、风暴潮加剧、最近的天气变得奇热等，就是全球变暖对我们的直接影响。
结论④：温室气体排放的强度受到人口增长、经济增长、技术革新等因素的影响。
科学的依据：首先在人口方面，在工业化的条件下，人口增加通常伴随化石能源消耗的增加，因此人口增加与温室气体排放增加有一定的正相关性。显然，人口减少是有利于温室气体的减少的。如果到2100年地球的人口总量延续当前的持续增长趋势，那么人口总量的增加势必导致温室气体的相应增加。
其次，在经济方面，人均收入增加与能源消耗和二氧化碳排放之间，一般有一个先增长后减少的关系。经验数据表明大约在人均收入达到8000美元以后，人均二氧化碳和碳排放强度才有可能明显地下降。对于世界来说，由于未来很长一段时间穷人的经济状况需要改善，因此由此导致的温室气体排放也将增加。但是对于那些已经实现工业化的国家来说，通过经济增长规模、速度以及发展模式的转变，减少温室气体的排放将是可能的。
最后，在科学技术与相应的政策方面，通过节约和替代能源以及增加自然对碳排放的吸收等科学技术变革，可以有效地消减社会经济活动的温室气体排放。但是，这需要我们变革科学技术的发展方向，使之从高碳的科学技术转变为低碳的甚至零碳的科学技术。例如，从传统的燃油汽车转变成为新的燃料电池汽车。
流行的误区：有人认为面对温室气体增加导致的人类气候危机，我们已经无能为力了。这是有关气候变暖问题的最为消极的一种误导。事实上，在减缓气候变暖的问题上我们有很多事情可以去做。虽然我们不可能扭转长时间以来温室气体排放导致的地球变暖趋势，但是却可以通过人口控制、经济转型以及调节经济增长的速度与规模、加快科技变革等手段，有成效地减少对化石燃料的利用，尽可能地将温室气体的排放控制在人类可以接受的程度与区间。
结论⑤：与工业化以前相比，21世纪末全球平均地表温度可能会升高1.1～6.4 摄氏度。
科学的依据：IPCC在研究气候变暖的进程中，组织各国专家对未来的气候变化进行了情景分析，研究结果从2000年开始以排放情景特别报告（称为“SRES排放情景”）的形式。这个报告以全球化与地方化、增长优先与环境优先为向度，设计了4种情况、6种情景，由此可以分析可能有的温室气体排放规模以及相应的地球温度上升。IPCC从中得出的最新结论是：到2100年，地球温度相对于2000年最有可能升高的范围是1.8～4.0摄氏度，很有可能升高的范围是1.1～6.4摄氏度。
流行的误区：社会上常常有人认为这方面的预测是不准确的，理由是科学家对此意见不一。事实上，科学界在人类活动改变全球气候的结论上一直是有共识的，对以上的结果也是认同的。过去多年来，对这个问题有严重怀疑和抵制情绪的主要是美国的一些政治家和企业家，他们的怀疑不是出自科学的理由，而是出自商业和政治的理由。但是我们注意到，自从2007年IPCC公布有关气候变化的新的权威性科学报告以来，美国的一些政治家和企业家的态度开始变得收敛和低调了。
结论⑥：在地球升温超过2～3摄氏度的情况下，气候变化将给人类带来净的负面影响。
科学的依据：如上所述，IPCC的科学家认为在未来的100年里地球气温将升高1.4～6.4摄氏度。科学家认为，在地球升温超过1990年2～3摄氏度的情况下，气候变化对人类所有方面的影响都是负面的。英国科学家莱纳斯在他最近出版的《6度：我们在一个更热的星球上的前途》一书中，详细地讨论了地球未来升温对水资源、食物、健康、土地与海岸、环境与生态、以及突发性大规模事件的影响。总的结论是，在地球未来升温不超过1990年水平2～3摄氏度的情况下，某些地区、某些方面也许会得到一些好处；但是在超过2～3摄氏度的情况下，地球变暖的状况会持续恶化，并且对地球上所有地区只有净的负面影响。因为当温度升高超过2摄氏度时，全球遭遇沿海洪涝、饥饿、疟疾、水短缺的人数将大大增加。
流行的误区：有人对地球变暖给人类社会造成的影响还存在着这样那样的幻想，说地球变暖对地球的影响并不总是负的。例如它能够帮助我们摆脱寒冷的冬天，还可以使作物生长得更快等等。确实，地球变暖的影响对各地是不同的，在一些特定的地区，甚至冬天的气候还会变得比现在舒适。但是，气候变暖对地球总体的负面影响大大超过了它对某些地区带来的好处。在地球变暖整体负面影响增加的情况下，即使那些少数可以得到更舒适气候的人们，恐怕以后也只能在几乎面目全非的地球环境中孤零零地享受所谓的“舒适”了。
结论⑦：减少碳排放的目标，是使地球变暖相对于工业化以前不超过2摄氏度。
科学的依据：IPCC在公布了上述SRES的排放情景研究报告后，进一步开展了减缓和稳定二氧化碳排放情景的研究，称为“后SRES减缓情景报告”。如果人类保持现有二氧化碳排放速度，到2100年大气中的二氧化碳浓度将达到850ppmv，届时地球将升温5～6摄氏度，这样的未来对人类可能是毁灭性的。因此，研究报告提出减缓的目标是到2100年，地球大气中的二氧化碳浓度不超过475ppmv（相对于现在有100ppmv左右的升高）。这意味着到2020年相对于1990～2000年需要减少二氧化碳排放10%～20%，到2050年相对于1990～2000年需要减排50%，到2100年需要减少排放75%。显然，如果未来世界的发展是可持续的模式，那么减排的压力就比较小；如果未来世界的发展是纯经济增长的模式，那么减排的压力就比较大。
流行的误区:许多人对地球变暖持有单方面的悲观态度，认为在地球变暖及其影响面前，人类只能遭受败落的困境，已经不可救药了。但是IPCC的情景分析表明，通过人口控制、经济转型、科技变革等手段，减少二氧化碳排放的可能性是存在的，将地球温度升高控制在不超过2摄氏度的范围内是完全可能的。
结论⑧：低成本地减少和稳定温室气体排放的技术与政策是可以得到的。
科学的依据：研究表明，虽然在未来的10～20年中，提高传统能源的使用效率仍然是减缓全球变暖的最主要的技术和政策手段，但是从长远来看，随着新能源技术的开发与相关政策的推进，以比较低的成本进一步降低全球能源消费和温室气体排放，是有巨大的技术经济潜力的。
根据2001年IPCC减缓气候变化工作组对2010年和2020年温室气体减排潜力进行的估算，各个产业部门或者经济部门均有可能以较低的成本甚至是净收益来实现较大幅度的减排。其中，建筑部门可以通过提高电器、设备和建筑结构等能源效率的技术与政策，减排15%～30%；工业部门通过提高能源效率和原材料效率等技术与政策，到2010年可以减排300～700MtC/a（即每年300百万～700百万吨碳），到2020年可以减排700～1500MtC/a；交通部门通过轻型汽车能源效率技术的改进（包括混合动力汽车等），到2010年可以减排5％～15%，到2020年可以减排15％～30%。总体上看，到2010年行业部门温室气体低成本减排的技术潜力可以达到1900～2600MtC/a，到2020年可以达到3600～5050，相当于同期排放总量预测值的20％～30%。
流行的误区:有人认为控制温室气体对社会经济发展的影响太大。但是有关气候变化的经济学研究认为，不采取对策比采取对策所要支付的成本大得多，而且越早采取有效的减缓措施，经济成本就越低，减缓效果就越好。在具体方法上，科学家认为，给碳排放定价等市场机制，能够有效推动低碳产品和技术的开发利用。2030年之前把碳价提高到每吨二氧化碳当量20～80美元，2050年之前提高到每吨二氧化碳当量30～155美元，能够使2100年的大气温室气体浓度控制在550ppmv左右。
结论⑨：在分担温室气体减排的任务上，需要强调共同而有区别的责任。
科学的依据：可以将承担不同减排义务的国家分为3类：一是必须马上行动的国家，指那些具备较大的现实和历史责任（义务）、较强的资源和支付能力、较多的减排机会的国家，许多发达国家属于这个类型;二是等状况改善后才可能采取行动的国家，指那些具备较小的现实、历史与未来责任（义务）、较弱的支付能力、较少的减排机会的国家，许多极低收入的发展中国家属于这样的类型；三是应该马上行动但是承担有区别义务的国家，指介于以上两者之间，有一项或者两项指标但不是全部指标超过全球水平的国家，包括中国、印度、巴西等在内的大多数发展中国家属于这个类型。
中国当前的温室气体总量排放虽然很高，但是人均排放量仍然低于世界平均值，因此不属于以上第一类需要马上采取行动的国家。如果中国的未来发展能够通过经济增长方式的转变以及国际间的合作，使得人均排放水平低于世界的临界值，那么既是对控制地球变暖的重大贡献，也是中国实现科学发展和和谐社会的重大成就。
流行的误区：目前发达国家讨论温室气体减排的时候，有一种无视以上“共同而有区别的责任”的倾向。例如，前面提到的英国学者施特恩在他的报告中，要求包括中国的发展中国家从现在起就承担足够的减排责任，就是对中国的不科学要求，限制了中国应该有的发展空间。首先，中国的快速工业化进程至少延续到2020年，温室气体排放估计在2050年之前都不可能停止增长，相比1990年排放水平可能需要增长数倍。中国之所以发展，是因为迫切需要解决几千万人的脱贫问题以及从整体上提高人民的生活水平问题；其次，中国要向低碳经济转型，减排成本远不会像施特恩报告估计的可控制在GDP的1％那样乐观；第三，施特恩报告所倡导的国际碳税以及国际碳市场等手段，不能使中国从国际清洁发展市场（CDM）中获得更大的收益；最后，施特恩报告对碳捕获与存储等技术进步的估计太过乐观，对中国而言，这种技术在短期内成本太高，而且处理过程中还需要消耗大量能源。
结论⑩：人类同时需要采取适应性对策，以减少地球变暖带来的负面影响。
科学的依据：IPCC的研究表明，虽然温室气体的排放是可以控制的，但是地球温度的上升将是不可回避的。因此，在地球变暖成为不可逆转的趋势下，我们需要采取减排与适应并重的对策。即：一方面，减缓温室气体的排放是必要和可能的，例如在长途旅行的时候只要有可能就应该优先选择火车而不是飞机，就是减缓性的对策。另一方面，提高适应地球变暖的能力也是必要和可能的。例如，我们需要从现在起就着手培育能够适应气候变暖的农产品，设计能够适应气候变化的建筑物等等。
气温变化结论范文4
关键词：多晶硅；压阻特性；纳米薄膜；应变系数
引言
多晶硅薄膜在半导体器件和集成电路中应用广泛，多晶硅材料可制作MOS器件的栅极材料，牺牲层材料，太阳能电池和各种光电子器件。伴随MEMS（微电子机械系统）技术的飞速发展，多晶硅薄膜在压阻式压力传感器中应用广泛，同时多晶硅纳米薄膜的压阻特性比普通多晶硅更加优越。因此受到了广大研究者的关注。多晶硅薄膜与单晶硅薄膜相比更容易与IC工艺兼容，多晶硅薄膜具有良好的高温特性，高温器件中无p-n结隔离问题。多晶硅薄膜也可制作牺牲层材料，易于微机械加工，该材料的应变系数可达单晶硅的三分之二左右，重掺杂时，多晶硅纳米薄膜的应变系数比单晶硅材料的还要高。
多晶硅薄膜工艺的制备主要分高温工艺，工艺温度高于600℃，可在高温石英管中热分解工艺气体制得，制备工艺简单。此外还有低温工艺，加工工艺温度低于600℃，可寻找成本较低的玻璃作为衬底材料，适合批量生产，制备工艺相对复杂。
1 多晶硅薄膜制备
多晶硅薄膜的制备工艺有多种，包括：真空蒸发、磁控溅射，化学气相沉积等，其中化学气相沉积法（CVD）是多晶硅薄膜最常用的制备方法，该方法将工艺需要气体在等离子体（PECVD）增强沉积法、催化作用、HWCVD（热化学气相沉积）等不同工艺条件下分解制作多晶硅薄膜。此外还包括低压化学气相淀积法、固相晶化（SPC）法、准分子激光晶化法、超高真空化学气相淀积（HV/CVD）、快速热退火、电子束蒸发等[2]。
化学气相沉积工艺中一种为PECVD（等离子增强化学气相沉积），该工艺是利用辉光放电的电子或等离子体来激活化学气相沉积反应，经过一系列的迁移、脱氢等过程，在衬底表面沉积成膜的方法。工艺中SiH4气体和H2混合后经辉光分解成等离子体，或者直接通入纯SiH4，纯硅烷气体分解沉积薄膜为非晶硅薄膜。一般多晶硅薄膜工艺中SiH4气体在辉光放电条件下，设备中高能电子与SiH4气体发生撞击，气体分解成离子团，其主要反应式如下所示：
SiH4SiH2+H2
SiH4SiH3+H2
SiH4Si+H2
气体分子与离子团的自由行程小于反映腔室内的尺寸，分子向衬底扩散，分子与离子团相互撞击进行反应，主要反应式如下所示：
SiH2++SiH4Si2H6
Si2H6++SiH2Si3H8
工艺腔室内各种反应离子团扩散、碰撞，不同反应活性和浓度的离子团，沉积到达衬底底部。SiH3基团活性较小不容易达到衬底成膜。
沉积过程为薄膜成膜的第一步，接着就是沉积气体分子或基团在表面的解吸过程，在此过程中表面生产脱H，同时各种基团可反应形成Si-Si键，薄膜进一步生长。
脱H过程是薄膜成膜重要的阶段。H可通过气体分子从表面释放，从真空系统抽走，也可通过与表面基团反应形成气态分子而移除。在等离子体增强化学气相沉积多晶硅薄膜过程中，只有当硅烷浓度达到临界值时，才能产生多种Si颗粒，颗粒附着在衬底表面发生进一步反应，薄膜逐渐生产。
LPCVD（低压化学气相沉积）工艺，主要原理为在低压条件下。一般在1个大气压以下，将反应气体通入密闭的真空卧室或立式可加热石英管中，工艺气体经热分解，分解成各种基团或副产物，基团附着在衬底表面形成硅膜，该工艺需要较低的工艺腔室压力和适宜的工艺温度来控制反应工艺气体及副产物的形成。同时，各种工艺气体的比例不同，工艺成膜的效果和薄膜的应力也不尽相同。通常应用LPCVD沉积多晶硅薄膜的晶粒尺寸小于500nm，应用LPCVD沉积多晶硅时，需要衬底洁净度高，同时改变工艺温度，工艺炉体内压力，均可制作不同薄膜特性的材料。低压化学气相沉积设备与一般的常压热壁式装置的主要区别在于它需要一套真空泵系统维持整个系统的工作气压。下图为典型LPCVD装置示意图：
图1 典型LPCVD装置示意图
综上所述，化学气相沉积多晶硅薄膜是个物理和化学混合的工艺过程，工艺过程中首先反应气体通入沉积腔室经过辉光放电或热分解扩散成离子团或气体分子，接着反应物分子附着在衬底表面，其中有部分反应物可继续进行一系列的化学反应，在衬底表面碰撞、迁移、沉积，同时副产物解吸附变成可由真空系统抽走的气体反应物。
此外还可以采用RF-PECVD（射频等离子增强化学气相沉积）制作多晶硅薄膜，该工艺在低温下沉积，采用SiH4气体和H2气体混合，工艺沉积速率太低。采用VHF-PECVD（甚高频等离子增强化学气相沉积）来提高沉积速率。该工艺主要由于VHF激发的等离子体比常规工艺电子温度低、密度大、活性高。
快速热化学气相沉积（RTCVD）依据光或射频感应加热衬底，使工艺温度达到反应要求。该工艺反应室内壁温度较低，与其他高温沉积工艺相比该设备相对简单，沉积速率高。制备薄膜先用CVD或者蒸发制得非晶硅薄膜，经固相晶化技术（SPC）技术，使非晶硅薄膜硅原子再次激活、重组，将非晶薄膜发生晶化变成多晶硅薄膜。太阳能电池多晶硅薄膜，采用成本较低的材料做衬底，以硅烷气体为原料，应用等离子增强方法制备非晶硅薄膜，用退火热处理方法将非晶硅转化为多晶硅薄膜。该方法适合批量生产、工艺简单、成本低。常规高温炉退火、快速热退火、金属诱导晶化、微波诱导晶化等都属于固相晶化的范畴。
2 多晶硅薄膜的压阻特性
多晶硅薄膜材料一般由许多小晶粒组成，在晶粒内部原子成周期性有序地排列，把每个晶粒看作小的单晶块，不同晶向的小颗粒由晶粒间界连接。晶粒间界结构复杂，原子无序排列。最先报道多晶硅压阻特性的是日本的Onuma和Sekiga。他们研究多晶硅压阻效应主要是由晶粒内部迁移率、晶粒表面、晶粒间界迁移率引起的。他们称此为迁移率模型，多晶硅薄膜应变因子表示为：
G=■ （1）
上式中， Gg为晶粒内部迁移率变化引起的应变因子，Gb为晶粒间界迁移率变化引起的应变因子，Gs为表面迁移率引起的应变因子，α=μg/μb，β=μg/μs。该理论认为制备应变因子较大的多晶硅薄膜需要增大晶粒度、提高结晶度，可以减少晶粒间界的陷阱密度。
在1984年French和Evens给出了多晶硅薄膜压阻效应模型。该模型采用将所有可能晶粒取向上求平均的方法计算薄膜应变因子。该模型计算结果与试验结果一致。他们采用陷阱模型描述了多晶硅薄膜晶粒的状态，他们拟认为晶粒边界和耗尽区对应变不敏感，结合晶粒的中性区和晶粒边界势垒区压阻效应，得出结论中性区压阻效应比势垒区强一倍，薄膜晶粒度越小，势垒区越大，压阻效应越弱。该理论被许多实验证实。
图2表示多晶硅薄膜陷阱模型的示意图。在一维的情况下，多晶硅的电阻率ρ被看成是晶界电阻率和晶粒中性区电阻率的串联平均电阻率，
？籽=■？籽g+■？籽b （2）
式中L是平均晶粒度；W为晶粒耗尽区宽度；ρg晶粒中性区的电阻率；ρb耗尽区的电阻率。如果ρb对应变不敏感，有
■=■・■ （3）
由式（2）和式（3）可知，多晶硅压阻效应主要来源于单晶晶粒，势垒区电阻也会引起应变因子较大变化，耗尽区电阻率越大，多晶硅薄膜应变因子越小。
图2 多晶硅薄膜晶粒单元的一维模型
上述多晶硅压阻效应模型认为应变引起热电子发射电流变化，使势垒区压阻效应增强。哈尔滨工业大学刘晓为教授利用热电子发射理论得出应变因子公式，试验表明晶粒间界势垒区压阻系数与晶粒压阻系数成正比，但中性区压阻效应占主导。多晶硅薄膜一般由晶粒中性区和势垒区构成，多晶硅压阻特性单元应变因子可表示为：
GC=■+■ （4）
上式Gg、Rg分别为晶粒中性区的应变因子和电阻，Gb、Rb分别为势垒区的应变因子和电阻。
通常Gg、Gb定义为常数，Gg>Gb，上述表示多晶硅应变因子随势垒区与中性区电阻值比值减小而增大。掺杂浓度越高，势垒区高度和宽度越小，势垒区电阻与中性区电阻的比值也下降。因此，单位应变因子随掺杂浓度增加而增大[4]，如图3所示掺杂浓度与应变因子的关系。上图可与P型单晶硅应变因子与掺杂浓度关系图结合，可知多晶硅应变因子G与浓度间的关系，如图4所示：
经上述分析，多晶硅薄膜厚度和晶粒度在几百纳米以上，压阻特性的研究和进展已经成熟。现有理论压阻特性与薄膜结构间的关系为：晶粒中性区的压阻效应较大，晶粒边界势垒区小，薄膜晶粒度越小，压阻效应就越弱。
为了提高多晶硅薄膜的压阻特性，需要提高薄膜晶粒度和结晶度。通常膜厚越薄，晶粒度越小。现有多晶硅模型没有对纳米尺寸效应对压阻特性影响。Schubert等人计算了随机织构多晶硅的应变因子，应用晶粒度120nm，掺杂浓度 2.5×1019cm-3，实验所得应变因子为24.6。现有压阻特性理论，晶粒越小，应变因子越小，实验对于晶粒度较小的纳米薄膜，应变因子反而30以上，甚至更大，LeBerre等人对膜厚50nm，晶粒度20nm多晶硅纳米薄膜进行实际测试，测试应变因子达到30以上。这表面现有的压阻特性理论存在缺陷。近年来研究者利用量子力学隧道效应的原理并结合半导体能带理论[5]，分析多晶硅纳米薄膜的导电机构，从而发现隧道电流随应变而变化，产生压阻效应，这就是隧道压阻效应。经过实验，多晶硅薄膜在重掺杂条件下，这种势垒区的压阻效应非常显著，因此多晶硅纳米薄膜具有更好的压阻特性。
3 多晶硅纳米薄膜工艺
针对现有的多晶硅压阻特性理论进行了LPCVD纳米薄膜工艺试验，该工艺采用4英寸〈100〉晶向单晶硅片为衬底，硅片厚度500um。在衬底上氧化200nm，作为绝缘层，沉积工艺气体压力100kpa以下，硅烷流量为100sccm。沉积厚度为60nm的多晶硅薄膜。应用离子注入浓度为2.3×1020cm-3的硼，在1080度退火30分钟。经微机械平面工艺光刻、蒸发铝等，结合压阻式压力传感器制作工艺，制作4个压敏电阻。经电极连接制作惠斯通电桥，下图为典型多晶体压力传感器示意图。
图5 典型的多晶硅压力传感器
本实验主要研究淀积温度对沉积薄膜结构的压阻特性的影响，实验在不同温度下制作纳米薄膜，制作工艺参数如下表：
验在不同淀积温度条件下制备了多晶硅纳米薄膜（膜厚60nm），衬底采用〈100〉晶向单晶硅片。具体工艺参数如表1所示。下列工艺中沉积纳米薄膜的厚度一致，掺杂浓度相同，只考虑沉积温度对纳米薄膜的影响。
表1 不同淀积温度多晶硅纳米薄膜的工艺参数
4 实验结果
经上述工艺试验，得出不同沉积温度下的纳米薄膜，工艺考虑了从560度到670度的温度工艺，结合图6中SEM纳米薄膜照片可知，温度在低于600℃时，多晶硅纳米薄膜晶粒较小，纳米薄膜呈无定形状态；当沉积温度高于600℃时，多晶硅薄膜晶粒度显著，部分薄膜出现多晶态。因此薄膜从600度开始从无定性态开始转变为多晶态。当沉积温度670度时，样品晶粒度较大，沉积温度620度时，晶粒度几乎同670度近似，如此可见晶粒度与工艺薄膜沉积温度无关。
多晶硅薄膜不同晶态结构对薄膜的压阻特性影响明显。在高掺杂浓度时对该工艺薄膜进行压阻特性测试。常温下应变系数与淀积温度的关系如图7所示。
在制作不同温度下制作多晶硅薄膜，经微机械工艺制作敏感电阻，给出了不同温度下多晶硅压敏电阻的电阻率的关系图，如图8所示。
5 结论
结合现有工艺手段制作多晶硅纳米薄膜，应用最新的压阻特性理论对纳米薄膜进行了实验和数据分析，根据图7和图8可知，淀积温度为560℃和580℃的薄膜虽然具有大的应变系数，但其电阻率较高，薄膜稳定性差，不适合制作压敏电阻，主要是纳米薄膜内晶粒呈无定形态硅较多，对于淀积温度为600℃、620℃和670℃的薄膜，它们的电学特性都比较稳定，淀积温度为620℃的薄膜应变系数较大，因此依据纳米薄膜的稳定性和应变系数参数来说，多晶硅纳米薄膜沉积温度在620度时，薄膜压阻特性最优。
6 应用发展
多晶硅薄膜已在压阻式压力传感器中得到广泛的应用。通常典型的多晶硅压力传感器大都利用单晶硅做衬底，采用硅杯结构应用LPCVD沉积多晶硅薄膜作压敏电阻，用离子注入掺杂硼元素。还有的压力弹性膜以外延生长硅层制作，极少多晶硅压力传感器采用非硅材料，80年代美国通用研究金属上多晶硅应变传感器 ，实验选用金属钼作为衬底，利用氮化硅和PSG制作绝缘层，采用CVD沉积1um厚多晶硅薄膜。上述结构压力感器具有制作工艺简单、灵敏度高和一定的高温特性等特点。2007年，哈尔滨工业大学的刘晓为等人在PNTF压阻特性的研究中发现，重掺杂可将PNTF的GF提高到34，并且TCR及TCGF也会降低近一个数量级。为了解释该现象，隧道压阻模型被建立并得出重掺杂下晶界的压阻系数要高于晶粒中性区的结论，其理论值与实验结果也相吻合。他们将该技术应用到多晶硅压力传感器的制作中，研究者还研究出不同纳米薄膜制作工艺参数对压阻特性的影响，包括薄膜厚度，掺杂浓度不同，沉积温度等[6]。
随着纳米薄膜技术的发展，该薄膜具有良好的压阻特性，重掺杂浓度下多晶硅纳米薄膜具有比普通多晶硅薄膜更优越的压阻特性[7]。能在保证较高应变系数的前提下，降低其温度系数，有利于提高多晶硅压力传感器的性能，对于发展高灵敏、低温漂、宽工作温度范围的低成本压力传感器具有重要的应用价值。
参考文献
[1]Malhaire C，Barbier D.Design of a polysilicon-on-insulator pressure sensor with original polysilicon layout for harsh environment . Thin Solid Film，2003，427 ：362.
[2]吴嘉丽，李仁锋，谭刚，等.LPCVD多晶硅薄膜制备技术；第六届全国表面工程学术会议论文集.2006：439-441.
[3]Liu Xiaowei，Huo Mingxue，Chen Weiping，et al.“Theoretical research on piezoresistive coefficients of polysilicon films”.Chinese Journal of semiconductors，2004，25（3）：292.
[4]揣荣岩，刘晓为，霍明学等.掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜应变系数的影响[J].半导体学报，2006，27（6）：25-30.
[5]揣荣岩，刘晓为，潘慧艳等.不同淀积温度多晶硅纳米薄膜的压阻特性[J].传感技术学报，2006，19（5）：1810-1814.
[6]Xiaowei Liu，Xuebin Lu，Rongyan Chuai，Huiyan Pan，Xilian Wang，Jinfeng Li，“The influence of doping concentration on piezoresistive temperature characteristics of polysilicon nanofilms，” in Proc. of SPIE，6423，Harbin，2007，pp. 2NI-2N7.
气温变化结论范文5
摘要：在阐述自组织原理的基础上，从自组织原理的四个必要条件出发探讨了气候变暖的原因，指出开放系统和远离平衡态是其前提条件，随机涨落是其诱发因素，非线性相互作用是其驱动力。
关键词:系统；自组织；气候变暖
自组织理论是20世纪六七十年代开始建立并发展起来的一种系统理论。它集中探讨了系统的演化问题。气候作为一个系统是人类生存和发展息息相关的要素，而如今气候变暖严重影响了人类的生存、生产、生活、国家的经济建设和发展以及整个地球的生态平衡。这就有必要运用自组织理论研究气候变暖的原因，以便从系统的角度宏观看待导致气候变暖的原因，帮助人们从系统视角制定气候变暖的对策。
一、自组织原理和气候变暖的内涵
（一）自组织原理的内涵
系统的有序结构，是从无序状态中产生的。所谓自组织，就是系统自己从无序走向有序结构的行为，具有这种行为的系统，称作自组织系统。一个系统，它可以与外界进行物质、能量和信息的交换，但不需要外界的命令和组织模式，内部要素自动地协调起来，自发地构成某种有序结构。即这种有序结构的形成，完全依赖于内部的要素，系统内部要素的质量、数量、运动量等的变化，都会引起自组织的现象。
它的研究对象主要是复杂自组织系统（生命系统、社会系统）的形成和发展机制问题，即在一定条件下，系统是如何自动地由无序走向有序，由低级有序走向高级有序的。自组织理论的演化条件为：1.系统必须是开放系统2.系统远离平衡态3.随机涨落4.非线性相互作用。它主要有三个部分组成：耗散结构理论、协同学、突变论。
（二）气候变暖内涵
全球变暖指的是在一段时间中，地球大气和海洋温度上升的现象，主要是指人为因素造成的温度上升。人们焚烧化石矿物生成的能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体，这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线,也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。
二、气候变暖原因自组织机理
根据自组织原理的四个演化条件探讨气候变暖的原因，以下是具体分析：
（一）气候变暖的前提条件：开放系统及系统远离平衡态
自组织原理指出：开放系统不是静态的、而是一个动态的系统。只有开放系统，不断与外界进行物质、能量和信息的交换，使系统处于远离平衡的状态，使系统向 减（负 ）方向即有序方向演化。
开放的系统和远离平衡态是气候变暖的前提条件，气候作为一个系统，不断和人类改造客观物质世界的活动及结果进行物质、能量和信息的交换。人类实践活动要从自然界获取原材料等资源，以满足人类的各种需求。但是对于自然资源的过度需求，导致人类无节制的开采利用自然资源，比如人类为获取木材而过度砍伐森林、开垦土地用于农业生产以及过度放牧等活动。当自然界遭到如此对待和掠夺后，就会出现水土流失、土地出现贫瘠和沙漠化以及土地盐碱化等现象，生态环境失衡。生态环境远离平衡的状态给气候带来了严重的影响，于是气候变暖的现象出现。同时气候系统是开放性的，就不免要接受人类生产活动产出带来的物质、能量和信息。比如：人类燃烧煤、油、天然气和树木，产生大量二氧化碳和甲烷进入大气层后使地球升温，使碳循环失衡，改变了地球生物圈的能量转换形式，导致气候变暖。
自组织演化的另一个条件是非平衡态。耗散结构理论表明“非平衡是有序之源”，这里的非平衡是指系统内部微观的差异性、分化性、不均等性等状态。
（二）气候变暖诱发因素：随机涨落
根据自组织理论，系统从无序走向有序的演变是通过随机涨落实现的。在远离平衡的非线性区，一个微小的涨落，就会通过相干作用而得到放大，形成宏观整体的“巨涨落”，使系统由不稳定态进入一个新的有序稳定状态。气候变暖的过程中，有很多涨落因素，有的来自内部，有的则来自外部，正是这二者的组合形成“巨涨落”，使气候系统进行演化。
诱发气候变暖的内部因素主要有：①地球周期性公转轨迹变动。地球周期性公转轨迹由椭圆形变为圆形轨迹，距离太阳更近。根据某科学家的研究地球的温度曾经出现过高温和低温的交替，是有一定的规律性的。②全球正在处于温暖期。
诱发气候变暖的外部因素主要有：①人口剧增、大气环境污染。近年来人口的剧增是导致全球变暖的主要因素之一，每年仅人类自身排放的二氧化碳就是一惊人的数字，其结果就将直接导致大气中二氧化碳的含量不断地增加，这样形成的二氧化碳“温室效应”将直接影响着地球表面气候变化。②海洋生态环境恶化因素。陆地活动场所产生的大量有毒性化学废料和固体废物等不断地排入海洋；发生在海水中的重大泄(漏)油事件等以及由人类活动而引发的沿海地区生态环境的破坏等都是导致海水生态环境遭破坏的主要因素。③土地遭侵蚀、沙化等破坏因素、森林资源锐减因素、物种加速灭绝因素。④酸雨危害因素。酸雨给生态环境所带来的影响已越来越受到全世界的关注。酸雨能毁坏森林，酸化湖泊，危及生物等。
（三）气候变暖的驱动力：非线性相互作用
自组织原理指出：系统在远离平衡态的非线性区，内部结构出现了个体协作的相干性（协同性），个体间的相互作用，不再是线性相加，而是非线性的协同，从而导致无序到有序的转变。 开放的气候系统内部各要素之间存在许多非线性的相互作用，这是气候变暖的驱动力。
气候变暖是不同主体相互作用的结果，不是线性的，而是系统内部各要素互动和反馈的结果。气候变暖的过程包括物理过程也包括化学过程，包括人为因素也包括自然界自身因素。它是整个自然界内部各要素之间的非线性相互作用和相互反馈的结果，说明导致气候变暖原因的复杂多样性。
气候变暖的非线性作用体现在气候与人类活动的协同和双方的负反馈上。气候系统和人类两个主体通过人类的实践活动为媒介达到物质、能量和信息的交换。这些物质、能量和信息中的负面部分导致气候变暖，而气候变暖又对人类生产、生活产生阻碍甚至破坏作用。在双方的负反馈中，一方面为气候系统创造远离平衡态的演化条件；另一方面使气候系统走向有序结构。
三、结论
运用系统科学方法论中自组织原理分析了气候变暖的原因，以全新的角度阐释气候变暖自组织机理。气候变暖是一个向有序方向演化的自组织过程，是气候系统和外部环境相互作用的基础上，气候和人类重新协调的过程。
参考文献:
[1]高志亮.系统工程方法论.[M].西安：西北工业大学出版社,2005 ,60—71
气温变化结论范文6
关键词 气候变化；时间偏好；不确定性；技术变迁
中图分类号 F062 文献标识码 A
文章编号 1002-2104（2012）11-0019-07 doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2012.11.004
大量科学研究发现，人类的许多活动，如发电、交通运输、砍伐森林、工农业生产等都是温室气体的重要来源。由于许多温室气体包括二氧化碳可在大气中残留长达一个多世纪的时间，它对气候的影响具有极大的滞后性。即使温室气体排放量未来能逐步稳定下来，其对全球温度的影响也将是巨大的。因此，温室气体排放及其引致的气候变化、全球变暖等问题成为全球面临的共同挑战。由于气候变化与经济系统之间密切的内在联系，气候变化的经济学分析自然成为了众多经济学家的研究热点。
从经济学本质来看，气候变化问题主要涉及外部性。标准的外部性理论指出在确定性条件、完全竞争以及单一政府的前提下，可以通过征收庇古税、采取科斯提出的产权分配以及直接管制等手段加以解决。但全球气候变暖是在较大不确定性和市场失灵条件下的跨期国际间协调的集体行动问题，该问题涉及面广、跨度长，且更加复杂。
气候变化问题作为一项全球性挑战，同时存在明显的不均衡性。从温室气体排放量来看，发达国家与发展中国家对温室气体排放所承担的历史责任不同。发达国家现期排放量所占比重较大，而发展中国家的温室气体排放量将可能随着经济发展而大幅增长。从气候变化的未来影响来看，如不对温室气体加以控制，环境恶化问题会对各国产生深远的影响，其中发展中国家的情形更为糟糕。因为受到低收入和资本有限的约束，发展中国家要平衡增长与气候变化的关系面临着更大的挑战。因此，要遏制全球气候进一步变暖，发达国家与发展中国家的共同参与和合作是必需的。而要推行一种有效的国际合作机制，避免“搭便车”现象出现，就要在气候变暖的后果、各方的责任、激励机制等问题上达到共识。为形成有效可行的国际协定，所有国家必须了解减缓气候变化对于其增长、产业竞争力、安全、公共财政及环境的影响，尤其是减排成本对增长可能带来的冲击，减少其对各国尤其是发展中国家的增长前景的负面影响[1]。可见，气候变化的经济学研究进展对于各国制定可行的减排政策，促进气候政策的国际间协调，有效平衡经济增长与气候恶化提供了重要的理论依据。
1 国外关于气候变化经济学分析的研究概述
从20世纪90年代起，经济学界就开始对是否要采取经济手段来减缓气候恶化、全球变暖展开了一系列讨论。他们通过建立不同的经济模型来比较减排成本和不采取减排措施气候变化对经济造成的损害，从而提出不同的政策结论和主张，形成了一些有代表性的、甚至针锋相对的几派观点。其中主要包括以前世界银行首席经济学家、英国首相经济顾问尼古拉斯·斯特恩（Nicholas Stern）为代表的“激进派”；以美国耶鲁大学经济学教授威廉·诺德豪斯（William D. Nordhaus）和哈佛大学经济学教授马丁·魏茨曼（Martin L. Weitzman）为代表的相对“保守派”；以克拉克奖获得者、麻省理工学院经济学教授戴龙·阿西墨格鲁（Daron Acemoglu）为代表的学者引入了导向性技术变迁因素，得出更为系统的结论，估且称为“综合派”。
2006年10月，受英国政府的委托，由斯特恩主持的团队历经一年的调研时间，了一份关于全球气候变化的详实报告（The Economics of Climate Change： The Stern Review，下文简称为Stern报告），全面阐述了气候变化对社会、经济、环境等带来的影响，引起了各界人士的高度关注。Stern报告围绕气候变化问题，运用经济增长理论框架采用成本—收益方法展开了详尽的经济学分析，系统剖析了气候变化与增长的关系，平衡减排成本与气候损害的政策决策，遏制气候变化的政策手段以及国际合作的开展等，得出了许多有益的结论。该报告最重要的主张是与不采取减排行动可能带来的未来损害相比，各国立即采取强有力的减排行动是必要的、合适的[2-3]。
Stern报告以后，引起了众多学者的批判与质疑，其中较为有影响的是威廉·诺德豪斯教授William D. Nordhaus的研究。他对Stern报告的分析提出了强烈质疑，指出该报告提出的应立即采取有力减排措施的结论，很大程度上依赖于近似为零的时间贴现因子和特定的效用函数假设。如果根据当前的市场真实利率和储蓄水平而改变假设条件，则该报告较为激进的结论不再成立[4]。马丁·魏茨曼教授Martin L. Weitzman也对Stern报告较为激进的结论提出了质疑。他指出该结论主要依赖于低贴现率的假定以及分析过程中对难以量化的不确定性的忽略。如果对这两大因素重新加以考量，得出的气候政策主张将会明显不同[5]。美国经济学家肯尼斯·约瑟夫·阿罗Kenneth J.Arrow也同样针对Stern报告中对未来远期进行近似于零的贴现因子的设定提出了质疑，但他仍基本认同该报告的主要结论，认为各国应迅速采取行动减少温室气体的排放，而不要甘冒气候变化可能带来的巨大的未来损害的风险[6]。
大多经济学家对气候变化问题的争论及其政策主张的分歧主要源于时间贴现因子的设定及对气候变化损害的不确定性的考量上，而对于技术进步对气候政策的内生性回应没有予以充分考虑。戴龙·阿西墨格鲁Daron Acemoglu等学者引入导向性技术变迁（directed technical change），从全新的视角分析了气候变化政策。他们在环境约束和有限资源条件下将内生的、导向性的技术进步引入到增长模型中，基于不同类型技术（清洁型技术和污染型技术）对环境政策的内生性回应，对不同环境政策的成本与收益进行分析。首先建立一个两部门（污染型投入品和清洁型投入品）的导向性技术进步模型，然后在污染投入品生产中引入可耗尽资源进行均衡分析，最后从单一经济扩展到两国模型；从而得出有关遏制气候灾难发生的政策类型，最优气候政策的结构及其对长期经济增长的影响，延迟实施环境管制的代价，生产污染型投入品是否使用可耗尽能源所带来的影响以及国际技术联系、国际贸易对国际间气候政策协调必要性的影响等重要结论。他们认为在两种投入品替代性强度不同的情况下，气候政策主张截然不同[7]。因此，该研究结论更加系统、全面，并对气候政策的国际协调提供了初步的理论依据。
可见，气候变化的经济学分析关注的焦点包括：用模型来刻画增长对温室气体排放的影响，对技术选择进行经济学分析和建模，计算碳的社会成本以及探讨碳税、市场机制及其它政策安排等方面。而分析的关键在于探讨如何平衡减排成本和不采取减排行动的风险的战略，即对采取不同环境政策所带来的遏制环境退化的收益以及减缓经济增长的成本两方面的权衡比较。因此，面对全球变暖的威胁，国际社会应当作出多大程度、多快的反应，是当前经济学家分析的首要问题。目前国外学者对于各国是否应立即采取大幅度的减排行动，仍存在较大分歧。通过梳理相关最新的研究成果，我们能厘清不同政策主张背后的原因以及当前研究存在的不足，为国际社会制定更合理的气候变化政策提供有力的理论基础，并为今后的研究指明方向。
2 国外关于气候变化经济学分析的争论焦点
不同经济学家从各自的政治立场和价值观念出发，基于不同的假设条件、考量因素和模型设定，围绕气候变化问题进行系统的经济学分析，从而得出不尽相同的结论。总体来看，相关研究争论的主要焦点在于政策主张（包括减排目标、减排行动的快慢、减排的阶段性安排等）以及减排措施等方面，而政策结论存在分歧的主要原因在于时间贴现因子和特定效用函数的设定两大关键假设，对不确定性因素以及技术变迁因素的考量等方面。
2.1 政策主张
Stern报告率先提出了较为激进的气候政策主张。报告中指出要遏制气候变化的恶劣影响，各国必须迅速采取有力的大幅度的减排措施。该报告收集了大量关于气候变化的影响及其经济成本的证据，并用不同的手段评估了成本和风险，并得出尽早采取有力行动的收益远远超出不行动的经济成本的重要结论。基于标准经济模型的结果，报告估计如果不采取减排行动，气候变化的整体成本和风险相当于每年全球GDP至少损失5%。如果将更大范围的风险和影响考虑进来，损失估计会上升到20%甚至更多。而从减少温室气体排放的成本来看，将大气中温室气体浓度稳定在450-550 ppm二氧化碳等价物水平CO2e（当前水平为430 ppm二氧化碳等价物，工业革命前仅为280 ppm二氧化碳等价物），气候变化恶劣影响的风险会大幅降低，即意味着要在2050年前将温室气体排放量在目前水平上至少降低25%。如果当前立即采取有效减排措施，实现稳定温室气体浓度目标的成本可控制在每年全球GDP的1%左右。如果考虑到效率的提高以及控制环境污染的其它收益，成本还会有所降低。因此，尽管采取长期持续的措施来实施减排，控制气候变化的成本较高，但是从成本和收益的对比可看出立即采取有力的行为是十分必要的。
另一方面，根据该报告的测算，若对温室气体排放不加以控制，气候变化将会对增长和发展产生严重影响。据测算，如果当前不采取减排措施，大气中温室气体浓度在2035年可能会达到前工业时代水平的两倍，即全球平均气温至少升高2℃多。长期来看，气温甚至有50%的可能性会升高5℃。这无疑会对自然地理、人们的生产生活产生不可估量的影响。即使处在温和变暖的水平上，所有关于气候变化对各地区、部门影响的研究以及其对全球影响的经济模型估算，均表明气候变化将对全球产出、人类生活以及环境造成恶劣影响。显然，所有国家都会受到气候变化的影响，而最不发达国家和发展中国家受其影响最深，尽管它们前期排放的温室气体比重较小。由于气候变化是不可遏制的，各国只能尽可能在一定程度上减轻其对经济社会的影响，因此提高对气候变化的适应性至关重要，比如进行更有效的规划，培育更能抵抗气候变化的作物和推进基础设施建设等。
可见不论从成本—收益的对比，还是从对气候变化不加以遏制可能带来的未来损害程度来看，Stern报告都认为各国迅速采取强有力的减排行动势在必行，延迟行动的代价极大。
而该结论与许多早期的经济模型包括DICE模型（Dynamic Integrated model of Climate and the Economy ）、RICE模型（Regional Integrated model of Climate and the Economy）等得出的结论大相径庭[8-10]，大多经济模型均支持“气候政策斜坡理论”（climate policy ramp）。Nordhaus认为采取渐进性的全球减排路径是最优的，即起初实施缓慢温和的减排政策，随后在中长期加大减排力度，减缓全球变暖的政策是逐渐紧缩的，最后将温室气体浓度稳定在650-700 ppmCO2e水平上（这与Stern报告中设定的温室气体浓度的稳定目标450-550 ppmCO2e水平相距甚远）[11-12]。其原因在于资本回报率的变化，目前回报率较高的投资主要在于有形的、技术和人力资本投资，而随着时间的推移，气候变化带来的损害预计将远超过产出，因而转向更为集约型的减排投资更加有效。实施减排的组合方式及时机则取决于成本、气候变化带来的损害程度等。相类似地，Weitzman也不赞同Stern报告较为激进的政策主张，认为减排并非一个紧急性的行动。
尽管许多批评者认为由于全球气候变化的成本和损害程度存在极大不确定性，而且这种成本和损害将发生在遥远的未来，因此Stern所倡导的迅速有力的温室气体减排行动是不成立的；但Arrow认为即使Stern报告中的假设条件存在缺陷，但报告的基本结论仍是合适的。他指出在进行气候变化的经济学分析时，要特别注意以下两方面：温室气体排放的影响通常是不可逆的，且在大气中存留的时间长达数万年；气候变化问题具有全球范围的外部性。因此，现期进行大幅减排与当前不采取行动而遭受可能的风险和损害相比较是福利改进的。
Acemoglu等学者通过引入导向性技术变迁的视角，设立两部门模型，得出当清洁型投入品和污染型投入品的替代性强度不同时，气候政策也随之变化的结论。他们认为当清洁型投入品和污染型投入品有较强替代性时，只要对污染型投入品的生产征收暂时性的碳税（或对清洁部门补贴）就可实现经济的可持续长期增长，这一结论比Nordhaus更加乐观；当两部门的替代性不够高时，与Stern的观点类似，要避免气候灾难需要永久性的政策干预；但当两部门生产的投入品是互补品时，要阻止气候持续恶化的发生必须以牺牲经济长期增长为代价。同时Acemoglu等也认同Stern报告中，延迟政策干预的代价十分昂贵的观点。他们指出政策反应速度越快，低速增长的转换期就越短，但代价高昂的原因不仅是由于直接的环境损害（与Stern报告类似），更重要是因为政策干预的延迟进一步扩大了清洁型和污染型两部门间的差距，延缓了从污染型技术导向清洁型技术的转变。
2.2 减排措施
在减缓气候变化的措施手段方面，不同学者也有不尽相同的主张。Stern报告提倡全面、多种减排手段并用，并对气候变化的国际合作协议框架的主要内容进行了阐述。
Stern报告指出由于温室气体主要来源于能源消耗、
① 贴现（discount）包含两个相关但易混淆的概念，其一指货物贴现率，即衡量不同时点上货物的相对价格，又称作资本实际回报率、实际利率或资本的机会成本；其二指随时间推移不同家户或不同代人经济福利的相对权重，又称为时间偏好或时间贴现因子。本文提到的贴现率主要指后者。
农业和森林砍伐，因此有效的减排治理也应从这三大主要领域着手。首先，要减少能源消耗引起的温室气体排放可通过提高能源利用效率，改变需求以及推广清洁能源、电力、交通运输技术来实现，这需要各国共同采取有力而审慎的政策手段来进行有效激励。为实现大气中温室气体浓度的稳定目标，全球电力部门需要在2050年以前去二氧化碳化率达到至少60%，运输部门同样需要进行温室气体的减排处理。即使可再生能源能广泛地推广应用，预计到2050年化石燃料仍然将占据全球能源供应的一半以上，因而碳捕获和碳储存的广泛应用显得十分必要。其次，非能源消耗，如森林砍伐、工农业环节等引起的温室气体排放的减排也同样重要。对于许多相关节能减排技术的开发和应用，私人部门起到主要作用，而这需要清晰、长期可靠的市场结构和激励政策。有效的政策选择主要包括三大方面：通过碳税、基于产权分配的贸易或管制手段进行碳的合理定价；推行鼓励低碳技术创新和应用的政策；采取措施减少影响能源效率的壁垒，并通过教育宣传手段告知大众应对气候变化的方式，通过信息交流、讨论和教育手段来改变人们的偏好和行为。
同时，气候变化作为一个全球性问题，各国应作出集体回应，应对气候变化的国际性合作应基于各国对长期目标设定和行动协议框架的共识。《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》为国际性合作奠定了一定基础，但各国间仍需对气候变化的长期目标达成国际性共识，并形成更积极的合作协议框架。该框架主要包括以下几方面：①碳排放交易，扩大全球性碳排放交易是一种实现减排的有效手段，同时能为发展中国家向低碳发展转型提供资助；②技术合作，通过非正式的协调和正式协议均能提高全球创新投资的有效性，产品标准的国际性合作也是提高能源效率的重要手段；③减少森林砍伐，由于森林砍伐导致的温室气体排放比运输部门更多，管制森林砍伐是减少温室气体排放的高效手段，应推行大规模的国际性试点计划来探讨有效的管制手段。④提高适应能力，由于最不发达国家受气候变化的影响最大，发达国家应遵守承诺通过海外发展援助基金为这些国家提供资助，加深他们对气候变化影响的认识，并资助那些更抗洪涝灾害的新作物物种等研究。
尽管Nordhaus对于Stern报告激进的政策主张持怀疑态度，但他仍肯定了Stern报告的主要贡献在于选择气候变化政策时综合考虑了经济目标和环境目标，从原则上纠正了《京都议定书》的致命缺陷。对于该报告中提及的多种减排手段，他更侧重于提倡征收碳税的手段。他认为，与总量管制以及《京都议定书》中减排机制安排等数量导向性的手段相比，运用价格导向机制，提高碳排放定价，建立透明可比的全球性碳价信号（碳税等），对于温室气体排放的社会成本内部化以及激励低碳技术的研发十分关键。
Acemoglu等人的研究发现，最优的减排手段包括碳税和对清洁型投入品的研发补贴两部分，因为仅仅依靠碳税来减少碳排放并影响研究投入的方向，会导致过度的扭曲，因此碳税的过度使用是可以避免的。他们通过数值较准，在合理的参数设定以及两种投入品间的替代率足够高时，进一步验证了通过有效的减排措施迅速将技术进步导向清洁技术是最优的，而且最优的气候政策不会减缓经济的长期增长的结论。这一研究对于有些学者关于征收碳税会产生过度扭曲，并对经济增长产生负面影响的观点给予了有力的回应。
此外，他们将一国模型扩展为两国模型，研究发现当世界范围内仅存在国际技术联系而无国际贸易发生时，且两部门投入品间是高度可替代性的，仅仅发达国家（北方）实施环境管制就足以遏制气候灾难的发生。但在自由贸易条件下，若没有全球政策协调，发展中国家（南方）将沦为“污染天堂”，从而导致气候的加速恶化。这无疑为世界各国进行气候变化政策的积极合作与协调提供了有力的理论依据。
2.3 贴现率和效用函数的假设
在假设条件方面，Stern报告运用R—K—C最优经济增长模型，分析社会决策者最大化无限期内贴现后的消费效用，即社会福利函数的经济路径选择。在该分析框架下，Stern报告设定了近似为零的贴现率和效用函数中的消费边际效用不变弹性，并充分反映了英国当局“政府大厦”功利主义（Government House utilitarianism）色彩，作为全世界的社会计划者，决定着全球应对气候变暖风险的方式。而这种分析用于指导各国家进行气候变化磋商谈判显然不太合适。事实上，各国在进行商讨温室气体减排和责任分摊的磋商谈判过程中，会充分权衡自我收益以及减排投资与其它投资的收益比较。
显然，Stern报告激进结论与其它研究的分歧主要源于贴现率①的假设。零贴现率意味着无限远期的未来世代的经济福利与当代人同等对待；而正贴现率指未来世代的福利与当代人福利相对是缩减的（discounted）。时间偏好无疑是气候变化的经济学分析的焦点问题。Stern报告认为设定正贴现率意味着忽略遥远未来的巨大成本，在此假设前提下进行长期决策是不可靠的，因而将实际时间贴现因子设定为每年0.1%。近似为零的时间贴现因子实际上代表着基本的伦理道德标准所提倡的代际中立（intergenerational neutrality），同样是英国政策功利主义传统的体现。而Nordhaus指出零贴现率使得分析气候变化问题时将大多发生在遥远未来的气候变暖损害的贴现值夸大，现期决定对于未来不确定性事件变得更为敏感，从而导致牺牲现期较多的收入（消费）以小幅度地增加未来收入（消费）。从伦理学出发，对代际间时间偏好的设定也有不同的观点，比如Rawlsian （minimax） welfare function劳斯福利函数等，而该报告对其它可能的选择并未加以提及和比较。
同时Nordhaus对于Stern报告中设定的对数效用函数及消费边际效用不变弹性，即不变相对风险规避系数（弹性设为1）也提出了质疑。在有限时期内，人们等量的消费可视作为拥有相同的福利水平，但研究气候变化问题时我们考虑的是无限远期，不同代人的消费效用存在着极大不确定性。未来世代的各种偏好，比如不同消费的效用水平，与老一代人消费的差别，对不同消费（物质或精神追求）的不同偏好等，为我们建模分析气候变化政策提出了巨大的挑战。
Nordhaus进而指出Stern报告中贴现率和效用函数的两大假设与现实市场利率水平是严重脱节的。从资本实际回报率角度来看，在最优增长模型框架中，该实际回报率是内生决定于时间贴现因子，消费边际效用弹性和人均产出增长率的。根据Stern报告的相关假定（人均产出长期增长率1.3%），实际利率的均衡水平仅为每年1.4%，与现实实际利率水平不太匹配，相应的全球最优净储蓄率也为现实水平的两倍。事实上，减排决定是基于当前减排边际消费成本与未来减少的气候变化损害的贴现后的边际消费收益的平衡作出的，其中资本实际回报率起着关键作用，但该报告对这种内在联系也并未考虑。
为进一步证实Stern报告两大关键假设的不合理性，Nordhaus通过不同的贴现率和消费弹性设定通过DICE模型进行了校准，证实了Stern报告所得出的激进结论主要依赖于贴现率和消费弹性两大关键假定，进而通过资本实际回报率来产生影响的。其它学者运用模型进行校准的结果也较为类似。例如PAGE模型的发明者Chris Hope根据他的假定条件和贴现因子，模型得出的碳平均社会成本为$43/t（Stern报告测算出的碳社会成本为$350/t），而将0.1%的贴现率带入PAGE模型后，碳成本便提高到$364/t[13-14]。Mityakov运用另外一个关于气候变暖的校准模型，发现Stern报告关于贴现率的假定使得气候变暖损害的现值夸大了8-16倍[15]。
Arrow同样对Stern报告中贴现率的设定提出了质疑，但其观点略有不同。他认为对成本—收益进行估算时，要适当地权衡未来影响与现期影响间的关系，其中时间偏好是关键因素。他同样也指出Stern报告中所采用的近似为零的贴现因子与现实观察到的储蓄率和利率水平不太匹配，但他利用Stern报告中的成本、收益方面的数据，将边际消费弹性设定为2（与当前大多经验证据一致），发现只要时间贴现因子低于8.5%，减排取得的收益（相当于避免气候变化的损害）都会超过气候变化的成本。因此他认为支持立即进行强有力的减排措施以控制二氧化碳（及其等价物）水平的结论对时间贴现因子的取值并不敏感。实际上，贴现因子和边际消费弹性两大假设是通过共同影响资本实际回报率来起作用的，因此，他的观点与Nordhaus的质疑并无矛盾。
2.4 不确定性的考量
由于气候变化损害发生在未来远期，而且存在极大不确定性。Weitzman指出Stern报告的激进主张主要源于低贴现率的假定以及未充分考虑不确定性。同时他认为对气候变化问题进行贴现还存在很多未解决的问题；关于气候变化政策的研究没有充分考虑到小概率的气候变暖损害的影响，而收集更多关于具有厚尾型概率分布的不确定性的信息，对结构性参数不确定性进行更好的量化是当前研究的首要问题。因此他认为将遏制气候变暖问题简单地概念化成一种最优的消费平滑（consumption smoothing），相当于购买保险来抵消一种小概率的可能发生的大灾难的行为是不妥当的，要将气候变化的不确定性正式纳入分析框架进行考虑。
Arrow也同样指出对减排收益和气候变化的成本进行估算时，要考虑到气候变化恶劣影响的不确定性及体现风险规避倾向的行为（偏好）影响，尤其是对不确定的未来损害的态度。因此，对气候变化的未来损害的不确定性进行更精准的刻画和模拟，将有效弥补当前大多研究气候变化经济模型的不足，更准确地拟合出气候变化与增长的动态变化，为气候政策的设定与协调提供更切实有力的依据。
3 研究述评与展望
气候变化政策研究是一个十分复杂的问题，其假设条件的设定，各国利益的平衡，效用函数的设定、科学数据的处理、模型的选取与运用、遏制气候变暖政策的未来成本和收益的确定、未来学习与技术进步的前景等方面都会影响决策结果。因此单凭某一个经济模型或相关设定，不可能制定出客观合理的全球气候变化政策，而需要对不同的情境、假定条件和模型设定进行比较和稳健性分析，尽可能较全面地反映气候变化问题的本质。
当前国外关于气候变化的政策主张争论的核心问题主要在于时间贴现因子和效用函数的设定、对未来损害不确定性的处理以及内生的导向性技术变迁等（见表1）。
时间偏好的高低直接反映人们对当前世代福利与未来世代福利的权衡，低时间贴现因子的设定使得无限远期不确定性的气候变化的损害被无限扩大，从而得出Stern报告中较为激进的结论：立即进行更加广泛且及时的干预是必要的，而且这些干预必须长期存在，从而会减缓经济的长期增长。但以Nordhaus为代表的其它经济学家对其近似为零的时间贴现因子提出了质疑，指出Stern报告中关于时间贴现因子以及消费边际效用弹性（弹性为1）的设定得出的均衡利率水平与实际市场利率极不相符，从而动摇了结论的可靠性。Nordhaus的分析得出了较为乐观的结论：有限度的、渐进式的干预政策是必要的，而且最优的管制政策对经济长期增长减缓的影响有限。Arrow虽然支持Stern报告中要立即采取大幅减排行动的结论，但在模型验证中仍修正了消费边际效用弹性的假设，以保证资本回报率与现实水平相一致。
不确定性是气候变化问题的另一个重要方面。评估各种决策的有效性必须充分考虑不确定性程度，较长的时间跨度和可能的各种结果。因此，气候变化的科学、经济及社会后果的综合不确定性使得各国要达成温室气体排放目标的一致意见十分具有挑战性。同样地，不确定性也会影响税收、产权分配和管制手段等政策工具的选择。例如，存在不确定性和信息不对称时价格工具或数量工具（税收或配额）的取舍。因此，不确定性的普遍存在意味着采用简单的方式进行未来贴现和效用函数的设定可能有误导性。
导向性技术变迁的引入，使得进行气候变化政策的成本—收益分析时，充分考虑到了传统污染型技术和清洁型技术的未来演进路径与导向性选择，从而得出了更为乐观的结论：在两种投入品替代性较高条件下（较符合现实情境），只要及时对污染型生产采取有效的环境管制政策（征收碳税或对清洁型生产给予补贴），仍可保持经济的长期增长，实现经济增长与环境的良性循环。这一研究不仅对鼓励各国，尤其是发展中国家积极采取减排行动起到了推动作用；而且为进一步研究气候政策的国际协调引入了全新的视角和方向。
通过对当前国外气候变化经济学研究的最新进展进行梳理和比较，发现该领域目前仍存在许多待解决的问题，今后的研究方向主要包括以下几方面：对于时间偏好的设定进行经验验证，使其与市场实际利率与储蓄率水平相匹配；试图将内生性时间偏好引入气候变化问题的成本—收益分析框架中；选取合适的概率分布引入随机变量来刻画气候变暖问题的不确定性，进一步量化环境损害的未来成本或自我修复能力的不确定性；引入内生的导向性技术变迁来深入分析最优气候政策及其对经济增长的影响，并试图运用微观、宏观数据对污染型和清洁型投入品的替代弹性进行估计；建立更为全面合理的两国或多国模型，分析各国气候政策的协调合作，为减缓气候变暖的国际协定的达成奠定理论基础。
参考文献（References）
[1]
Stern N. Background to Stern Review on the Economics of Climate Change [N/OL]. Stern Review Web Page， 2007[2011-9-30].http：//hmtreasury.gov.uk/independent_reviews/stern_review_economics_climate_change/sternreview_backgroundtoreview.cfm.
[2]Stern N. What is the Economics of Climate Change？ [J]. World Economics， 2006， 7（2）：1-10.
[3]Stern N. The Economics of Climate Change： The Stern Review [M]. Cambridge and New York： Cambridge University Press， 2007.
[4]Nordhaus W D.A Review of the Stern Review on the Economics of Climate Change [J]. Journal of Economic Literature， 2007， 45（3）： 686-702.
[5]Weitzman M L. A Review of the Stern Review on the Economics of Climate Change [J].Journal of Economic Literature， 2007， 45（3）： 703-724.
[6]Arrow K J.Global Climate Change： A Challenge to Policy [J]. Economists’ Voice， 2007， 7： 1-5.
[7]Acemoglu D，Aghion P，Bursztyn L，et al. The Environment and Directed Technical Change [J]. American Economic Review，2012，102（1）：131-166.
[8]Arrow K J， Cline W， Maler K G， et al. Intertemporal Equity， Discounting and Economic Efficiency[A]Bruce J P，Lee H，Haites E.F. Climate Change 1995：
Economic and Social Dimensions of Climate Change[M].Cambridge， New York and Melbourne： Cambridge University Press for the Intergovernmental Panel on Climate Change， 1996：125-144.
[9]Nordhaus W D. Managing the Global Commons： The Economics of Climate Change [M]. Cambridge， Mass. and London： MIT Press， 1994.
[10]Nordhaus W D， Yang Z L. A Regional Dynamic GeneralEquilibrium Model of Alternative ClimateChange Strategies[J].American Economic Review， 1996， 86（4）：741-765.
[11]Nordhaus W D， Boyer J. Warming the World： Economic Models of Global Warming [M]. Cambridge， Mass and London： MIT Press， 2000.
[12]Nordhaus W D. Climate Change： Global Warming Economics [J]. Science，2001， 294（5545）：1283-1284.
[13]Hope C. The Marginal Impact of CO2 from PAGE2002 [J].Integrated Assessment Journal，2006，6（1）：19-56.
[14]Hope C. The Marginal Impact of CO2 from PAGE2002： An Integrated Assessment Model Incorporating the IPCC’s Five Reasons for Concern [J]. Integrated Assessment， 2006， 6（1）： 19-56.
[15]Mityakov S. Small Numbers， Large Meaning： A Sensitivity Analysis of the Stern Review on Climate Change[A]. Working Paper， 2007.
Economic Analysis of Climate Change： Review on the Latest Progress in Foreign Researches
ZHANG Juan1，2
（1.School of Economics， Huazhong University of Science and Technology， Wuhan Hubei 430074，China；
2.School of Economics， SouthCentral University for Nationalities， Wuhan Hubei 430074， China）
Abstract
