第一章 變化大夢初醒
如果你讀報紙、聽廣播或日常瀏覽部落格，幾乎一定會碰到有關全球暖化的報導，下列例子出自各種來源：
過去十年是有紀錄以來最溫暖的一次。
最難堪的是：全球暖化有十好幾年沒有出現了。
北極熊可能在一個世紀內滅絕。
全球暖化的說法是騙局。
格陵蘭冰層融解速度創下新紀錄。
全球暖化今天顯然深受矚目，同樣明顯的是，全球暖化是真是假、重不重要、對人類社會有什麼意義等問題卻議論紛紛。有識之士從這些互相矛盾的訊息中，應該得出什麼結論？如果答案是全球真的在暖化，那麼這件事有多重要？在我們面臨和關心的眾多問題，如持續性失業、公共債務飛升、低強度戰爭、核武擴散等議題中，我們對全球暖化的關注應該排在第幾位？
簡單的答案是：全球暖化對人類和自然界是重大威脅。我要把這件事比喻成我們正進入「氣候賭局」，我這樣說，意思是經濟成長在無意中，為氣候和地球系統帶來危險的變化，這種變化會導致無法預見、很可能又相當危險的後果。我們正冒著孤注一擲的風險，拿氣候來豪賭，後果會令人驚訝，有些後果還可能帶來危害。但是我們才剛剛進入氣候賭局，還有時間轉頭退出。本書意在描述其中牽涉的科學、經濟和政治因素──以及消除我們所造共業的必要手段。
我們未來要走的路
全球暖化是這個時代的決定性議題，跟暴力戰爭和經濟蕭條等量齊觀，是未來會無限期左右人類和自然景觀的力量。全球暖化也是複雜的課題，涵蓋從基本氣候科學、生態學、工程學，到經濟學、政治學和國際關係等學門，結果是產生一本篇章浩繁的書籍。讀者在展開漫長的旅程前，或許會發現，看看未來要走的路，可能會有幫助，下面要說明本書五個篇章所探討的主題。
第一篇要檢視全球暖化科學，氣候學是蓬勃發展的科學，但基本因素在20世紀地球科學家的發展下，已經確立不移。
全球暖化的終極來源是燃燒化石（或碳基）燃料，如煤炭、石油和天然氣，造成二氧化碳排放。二氧化碳之類的氣體叫做溫室氣體，會積聚在大氣層中，長久留存。大氣層中溫室氣體濃度升高，會導致陸地與海洋表面升溫。最初的暖化效應會藉著回饋效應，在大氣層、海洋、冰層和生物系統中放大，產生的衝擊包括溫度變化、衝擊極端溫度、降雨型態、風暴位置與頻率、積雪、徑流量、供水量和冰層，其中每一件事情，對於對氣候敏感的生物與人類活動，都有深遠的衝擊。
過去地球氣候在無冰到雪封之間變化，推動變化的力量是天然因素，現在氣候變遷卻日漸受到人類活動的左右，全球暖化的主要推手是燃燒化石燃料排放的二氧化碳。1750年時，大氣中二氧化碳濃度為百萬分之二百八十（280 ppm），今天已經升高到390 ppm，除非我們採取有力行動，減少利用化石燃料，預期到2100年，大氣中二氧化碳的濃度會升到700至900 ppm。根據氣候模型，到時候這樣屆時會造成全球平均升溫攝氏3到5度，然後還會進一步大幅升溫。因此，除非經濟成長大幅減緩，或採取強力行動，急劇抑制二氧化碳排放，否則預期排放到大氣層中的二氧化碳會繼續積聚，帶來全球暖化造成的一切後果。
第二篇要分析氣候變遷的衝擊，本篇關切的重點不是氣溫本身，而是對人類與自然系統造成的衝擊，分析衝擊時的核心觀念是：人類是否能夠管理某種系統。高所得國家的非農業部門受到嚴格管理，這種特色至少會在幾十年內，讓非農業部門用相當低的成本，因應氣候變遷。
然而，很多人類與自然系統沒有人管理，或是無法管理，非常容易受到未來氣候變遷的危害。雖然有些部門或國家可能從氣候變化中得到好處，有些地區卻因為緊密結合對氣候敏感的物理系統，可能受到重大破壞，潛在的破壞最可能集中在低所得和熱帶地區，如熱帶非洲、拉丁美洲、濱海國家和印度次大陸。容易受害的系統包括靠天吃飯的「雨養農業」、季節性積雪、海岸社區、徑流量和自然生態系統，這些地區可能受到嚴重衝擊。
科學家特別關心地球眾多系統的「臨界點」，臨界點涉及系統跨越門檻時、發生突然或無可挽回變化的過程。很多系統以極大的規模運作，以致於人類無法用現有科技有效的管理。四大全球性臨界點包括大片冰層（如格陵蘭）快速溶化、墨西哥灣流之類海洋環流的大規模變化、暖化造成更多暖化的回饋程序、以及長期暖化的增強。這些臨界點特別危險，因為這些臨界點一旦觸發，就不容易逆轉。
第三篇要從經濟角度，探討減緩氣候變遷的策略，有好幾個策略可以減緩氣候變遷，但最有希望的策略是「減緩」、或減少二氧化碳和其他溫室氣體的排放。不幸的是，這種方法代價高昂。研究指出，即使以效能良好的方式推動，要達成國際氣候目標，每年要耗費世界所得的1%到2％（以今天的水準來算，每年要動用6000億到1.2兆美元）。我們可以想像，科學家可能會找到若干神奇的科技突破，急劇降低這種成本，但專家認為，最近的將來不可能出現這種突破。
氣候變化經濟學簡單而明白，我們燃燒化石燃料時，會在不經意之間，把二氧化碳排放到大氣層中，形成很多可能有害的衝擊。這種過程是一種「外部性」，外部性會發生，是因為排碳的人沒有為這種特權行為支付代價、受到傷害的人沒有得到補償。經濟學的一大教訓是：混亂的市場不能有效應付有害的外部性。在排碳這個事情上面，混亂的市場會產生太多的二氧化碳，因為排碳造成的外部傷害代價為０。全球暖化是特別棘手的外部性，原因在於這一點是全球性問題，又是會延展到未來幾十年的問題。
經濟學說明了一個跟氣候變化有關、但大家都不願面對的真相，就是任何政策要有效，都必須提高二氧化碳和其他溫室氣體排放的市場價格。為排放訂價會矯正市場上外部性訂價過低的弊病，要提高訂價有兩種方法，一是針對容許排放的數量，訂出法定的交易限制（碳交易），二是針對碳的排放徵稅（碳稅）。經濟史的核心教訓是誘因很有力量，要減緩氣候變遷，必須提供誘因給每一個人──幾百萬家企業和支出以數兆美元計算的幾十億消費人口，促使他們逐漸用低碳活動，取代現有靠化石燃料推動的消費行為，最有效的誘因是高昂的碳價。
提高碳價會達成四個目標：第一是發信號給消費者，告訴他們，應該減少使用哪些碳密集的產品與服務。第二是發信號給生產商，告訴他們哪些輸入因素具有碳密集屬性（煤炭和石油就是例子），哪些輸入因素屬於低碳或無碳屬性（例如天然氣或風力發電），從而誘導企業改採低碳科技。第三是提供市場誘因給發明家、創新者和投資銀行，讓他們發明、資助、開發和引進新的低碳產品與製程。最後，碳價會讓推動所有這些任務所需要的資訊，得到有效利用。
第四篇要檢視氣候變化政策的核心問題，包括各國減排二氧化碳和其他溫室氣體的作法應該多急劇？減排時程表應該如何安排？在不同產業和國家之間應該如何分配減排？什麼政策工具最有效？是租稅、以市場為基礎的排放上限，還是法規或補貼？
根據氣候歷史或生態原則，把氣候目標訂為硬性目標，是很吸引人的作法，這種簡單目標的方法忽視達成目標的成本，因此行不通。經濟學家支持一種叫做成本效益分析、藉著權衡成本和效益來擇定目標的方法。
因為氣候變遷與衝擊涉及的機制極為複雜，經濟學家和科學家要依靠電腦化的綜合評估模型（IAM），來預測趨勢、評估政策和計算成本效益。綜合評估模型的一個重大發現是：減緩排放的政策應該儘快推出。最有效的政策是把每個部門、每個國家減排的遞增或邊際成本均等化的政策。有效的政策應該具有最高的「參與率」，也就是說，應該儘快拉攏最多的部門和國家參與，同時，應該攔阻搭便車的行為。此外，長期間逐漸升級的政策才是有效的政策，這樣才能讓大家有時間適應高碳價，也有時間逐漸加強管制碳排放。
雖然所有方法都同意三大核心原則──普遍參與、任何年度所有用途的邊際成本均一化、長期日趨嚴格──分析師對於政策的嚴格程度看法卻大相逕庭。我們的分析顯示，政策應該根據成本、參與率和折現率，把限制氣溫升高的目標，訂為比工業化前的水準（這裡認定為公元1900年的氣溫）高出攝氏2到3度；如果成本低落、參與率很高、對未來經濟衝擊的折現率低落，就適於選擇上述較低的目標；如果成本高昂、參與率低落、折現率居高，就應該選擇較高的目標。
政策要有效，涵蓋範圍必須廣及全球，京都議定書之類過去的公約所以會無效，是因為沒有提供鼓勵參與的誘因，各國因而具有搭便車、享受其他國家努力成果的強烈誘因，因為減排具有局部性，成本高昂，效益卻在廣遠的空間和時間上分散開來、隱而不顯。有效的全球協商需要有效的機制，以便鼓勵參與、阻止搭便車。最有希望的方法是針對非參與國的產品與服務開徵進口關稅，使負擔變成重到足以鼓勵大多數國家參與國際氣候體制。
第五篇要討論的是：務實的評估必須承認有效延緩全球暖化的政策前途多艱，即使氣候學家在瞭解基本趨勢上，已經獲得長足進展，事實卻證明，延緩氣候變遷的政策實施起來還是困難重重。
進展這麼緩慢，一大原因是國家民族本位主義導致搭便車的困境──不參與全球減排協議的國家可以搭便車，享受其他國家耗費巨資締造的減排成果。這種誘因造成不合作的搭便車均衡，其中只有少數國家推動強而有力的氣候變遷政策，這種情形很像目前的國際政策環境，聲勢浩大，卻完全沒有懲罰。透過國際貿易關稅處罰非參與國的作法，應該會減輕搭便車的重大弊病。
此外，現在還有一種目前世代搭便車，把處理氣候變遷成本推到後代身上的傾向，大家會搶搭世代便車，是因為今天減排的大部分好處，要到未來很多年後才能收穫。
利益團體從中攪和、混水摸魚，提供誤導大家的氣候科學和經濟成本分析，使雙重搭便車的問題更為惡化。這些反對派強調異常和尚未解決的科學問題，忽視強而有力的證據支持氣候變遷的基礎科學和現行預測。在美國要制定有效政策特別困難，因為科學上的憂心雖然日益嚴重，意識形態上的反對卻愈來愈堅決。
今天的三大步驟
有識之士自然想知道我們現在應該怎麼做，才能延緩全球暖化的進程，這一點是涉及公眾、經濟和科技的繁複過程，我要強調我們應該把重點放在三個特殊項目上。
第一、世人必須瞭解和接受全球暖化衝擊人類與自然界的嚴重性，科學家必須從科學、生態學到經濟、國際關係等所有層面，繼續深入研究。世人對反對派捏造的說法應該保持警覺，他們會找出上千個理由，要大家等待幾十年後，才採取適當行動。
第二、各國必須建立政策，提高二氧化碳和其他溫室氣體的排放價格。這種作法就像我們討厭吃味道噁心的藥品一樣，一定會遭到大家的抗拒，卻是控制排放、促進低碳科技、促使地球免於遭到暖化失控威脅的根本要素。此外，我們需要確保大家推動全球性的行動，而不只是推動限於一國的國內行動。雖然政治可能具有局部性，而且反對採取強力行動、延緩暖化的態度出自國家民族本位主義，延緩氣候變遷卻需要協調一致的全球性行動。
第三、情形清楚顯示，能源部門的科技快速變化，對轉型為低碳經濟很重要。目前的低碳科技無法取代化石燃料，在經濟上又不能嚴厲懲罰碳排放，開發經濟實惠的低碳科技會降低我們達成氣候目標的成本。此外，如果其他政策失效，低碳科技是我們達成氣候目標的最後寄託。因此，政府和民間部門必須盡力追求低碳、零碳、甚至負碳科技。
提高公共意識、為碳和其他溫室氣體排放訂價、加速進行「經濟去碳科技」研究三種主題，會貫穿整本書。
氣候變遷、衝擊與政策的循環流動
我們從圖1可以想見本書探討的內容，圖中顯示合乎邏輯的循環流動是從排放到衝擊，最後回到排放，結束整個循環流動。
大家值得花一分鐘時間，檢視圖1的邏輯。全球暖化問題始於左上方格，即經濟成長和市場發出的扭曲價格信號，造成排放到大氣層中的二氧化碳快速升高。然後箭頭移到右上方格，顯示二氧化碳濃度和其他力量，導致氣候系統的重大變化。
右下方格顯示氣候變遷對人類與自然系統產生衝擊。最後，左下方格顯示社會對氣候變化威脅的反應。
圖1的箭頭代表「經濟─氣候─衝擊─政治─經濟」連結中不同部分的關係。然而，最後兩個箭頭是用虛線表示，還加上問號，代表其間的關係還不存在。到2013年為止，限制二氧化碳和其他溫室氣體排放的有效國際協議尚未出現。如果我們繼續走在幾乎毫無政策的現行道路上，那麼虛線箭頭會消失，全球會繼續走在全球暖化不受限制的危險道路上。
第二章 兩座湖泊的故事
雖然我們的世界十分碩大，似乎不受人類粗魯對待的影響，其實地球上的生命系統很脆弱，地球上充滿了有機體（organism），彼此靠著繁複的關係網路，連結在一起，太陽的溫暖和大氣層的保護是這一切能夠安然存在的原因。我們只需要看看接受的太陽輻射量和地球相同的月球，就可以看出地球眾多系統的偶然機遇；要不是大氣層罩著我們，地球應該會像月球一樣淒慘。生命系統或許會在宇宙的其他地方發展出來，但是看來像我們地球這樣的生命系統，包括我們的動植物、人類和人類文明，非常不可能在任何其他地方發現，地球上出現生命的戲碼只會上演一次。
我可以用兩座湖泊的故事來說明地球上的生命有多麼脆弱。第一座湖泊是一小串鹹水池（salt pond），位在美東的新英格蘭（New England）南部，是我夏天愛去的地方。2萬年前的上次冰河期（ice age）間，新英格蘭埋在冰山下，冰河退去後，留下這些位在海岸河口的池塘，成為今天笛鴴（piping plover）、小燕鷗（least tern）、鱟（horseshoe crab）和五顏六色水母的棲地或中途站；長長的海灘屏障著池塘臨海的一面。
這些池塘是很脆弱的地方，受到各方的摧殘。開發商、颶風和汽艇全都侵襲這處脆弱的海岸線，環保人士、生態學家和環保機構努力反擊；近年來，保護和破壞的力量一直相持不下。
一世紀後，這些池塘會是什麼樣子？答案要看我們將來的行動而定。如果我們阻止了氣候變遷，100年後，這些池塘可能像今天一樣漂亮。然而，如果二氧化碳排放繼續不受約制，暖化、海洋化學（ocean chemistry）變化、和海平面上升聯手起來，可能會把這裡變成死氣沉沉的鹽澤（salt marsh）。
死神已經迫近第二座湖泊。中亞（Central Asia）的鹼海（Aral Sea）曾經是世界第四大湖，但是半個世紀以來，鹼海的面積已經從2萬6000平方英里，大約縮小到原來面積的十分之一〔大致類似從紐約州縮小到康乃逖克州（connecticut）的大小〕為什麼會這樣？情形不像颶風、戰爭或失控資本主義無情的剝削那麼戲劇化，原因主要是異常誘因推動的差勁經濟計畫，是實施中央計畫經濟「社會主義」的前蘇聯，決定把注入鹼海的河水改道，去灌溉邊際土地。這座湖就像嗷嗷待哺的小孩，逐漸地走向死亡。
這兩座湖泊的故事用最簡單的方式，述說本書的內容，人類控制了地球的未來，也控制了上面生機盎然的湖泊、森林與海洋的未來。生機勃勃的地球有很多敵人——其中全球暖化是我們的焦點，但是全球暖化跟不受約制的市場力量、戰爭、政治上的愚蠢和貧窮同時發生，我們首先必須瞭解有哪些破壞力量正在發揮作用。然後，結合科學分析、慎重規劃、良好制度和市場力量的適當引導，就可以保護身邊獨一無二的遺產。
要保護我們的世界，我們必須解決眾多問題，本書只探討其中的全球暖化問題。千百年來，人類一直小規模地促使全球暖化，但本世紀是我們必須遏止溫室氣體（greenhouse gas）無限制成長的關鍵期，尤其是遏止化石燃料（fossil fuel）所產生溫室氣體成長的關鍵期。如果我們在本世紀結束前沒有大幅減少這些氣體的衝擊，地球環境的前途會很可怕。
個人觀點
本書的目的是正確看待全球暖化，以便有志之士能夠瞭解，得出跟全球暖化有關的明智判斷。我在書中要從頭到尾探討這個問題——要從最初暖化起源於我們個人利用能源的方式，探討到最後社會應該採取行動，降低暖化危險為止。
對本書有興趣的讀者，主要應該是想知道科學和經濟學界對全球暖化的看法如何的人。閱讀本書時，保持心胸開放會有幫助，如果你深信全球暖化只是絕大的左派陰謀，是由意圖微管理（micromanage）我們生活的人所發動，這本書不可能改變你的看法。反之，如果你已經斷定世界正走向氣候末日，你可能指責本書低估這種威脅的嚴重性。
但大部分人的看法介於兩者之間，受到對立的議論影響，指向不同的方向，可能認為這種辯論像法庭中律師的攻防。本書的做法是聽取雙方的說法，儘量不偏不倚地審視證據，呈現科學和經濟學界提出的最明智說法。
請注意，我把這一節叫做〈個人觀點〉，其中內容就像所有科學研究的主題，包含確確實實的事實；但無可避免的是，每個人一定會從不同的角度來看待這些事實。我們根據自己的觀點，慎重研究這個主題，再把我們的觀察跟不同的觀察揉合在一起，瞭解起來會比較完整。
我抱持什麼角度呢？我是經濟學家，在一所研究與教學大學服務，在經濟學的很多領域中、尤其是在環境經濟學和總體經濟學方面，負責教學和寫作。我是一本已經發行19版的經濟學導論教科書的共同作者，這種經驗讓我特別瞭解正在跟新觀念抗爭的人。
我在全球暖化經濟學上，研究和寫作的時間超過30年。我從暖化開始變成嚴肅議題以來，參與過美國國家科學院（U.S. National Academy of Science）支持的很多研究。我寫過三本書和幾十篇專業學術論文，探討全球暖化經濟學，也教授大學部的能源經濟學（economics of energy）和全球暖化課程。此外，和全球暖化有關的辯論也是我熟悉的領域，因為我目睹過經濟學不同領域和國家預算政策中的類似爭辯。我的經驗告訴我，我們需要降低雄辯濤濤的熱度，才能瞭解根本的議題。
你可能會自問：我們是否真的需要另一本探討全球暖化的書；如果需要，為什麼要看經濟學家所寫的這種書？全球暖化難道不是科學議題嗎？
沒錯，要瞭解氣候為什麼會變化，要確定氣候變遷的速度和涵蓋範圍，一定要瞭解自然科學，不研究地球科學家的基本發現，我們顯然不能希望自己能夠瞭解暖化問題。
但是全球暖化從頭到尾都跟人類活動有關，暖化起初是種植食物、住屋取暖、甚至上學之類經濟活動無意間形成的副作用。要瞭解經濟活動和氣候變遷的關係，必須分析我們的眾多社會系統，這些系統正是經濟學之類社會科學探究的課題。
此外，要設計有效措施，延緩或防止氣候變化，不但必須瞭解二氧化碳所遵循的物理定律，也必須瞭解涉及人類行為、比較善變的經濟學和政治學法則。我們的政策必須深具科學基礎，但即使是世界上最好的科學，也無法改變大家花用所得或為屋子取暖的方法。要改變經濟成長的方向，走向低碳世界，必須運用充分瞭解人類行為後所制訂的政策。因此，瞭解科學是量度人類如何改變未來氣候的第一步，但是，瞭解經濟和政治層面，才是設計方法、解決這個問題過程中的關鍵要素。
我特地為年輕人寫這本書，還把本書獻給我的孫子，他們和他們那一代會繼承這個世界，而且可能活到21世紀以後。本世紀結束時，地球會和今天大不相同，到時候，地球的樣貌如何，取決於我們在這段期間裡採取過什麼行動，但對自然界而言，延緩全球暖化的行動可能是頭等大事。我希望我們的孫輩將來回顧時，會說我們這一代確實下定了決心，力求扭轉我們所採取的危險路線。
如果你讀報紙、聽廣播或日常瀏覽部落格，幾乎一定會碰到有關全球暖化的報導，下列例子出自各種來源：
過去十年是有紀錄以來最溫暖的一次。
最難堪的是：全球暖化有十好幾年沒有出現了。
北極熊可能在一個世紀內滅絕。
全球暖化的說法是騙局。
格陵蘭冰層融解速度創下新紀錄。
全球暖化今天顯然深受矚目，同樣明顯的是，全球暖化是真是假、重不重要、對人類社會有什麼意義等問題卻議論紛紛。有識之士從這些互相矛盾的訊息中，應該得出什麼結論？如果答案是全球真的在暖化，那麼這件事有多重要？在我們面臨和關心的眾多問題，如持續性失業、公共債務飛升、低強度戰爭、核武擴散等議題中，我們對全球暖化的關注應該排在第幾位？
簡單的答案是：全球暖化對人類和自然界是重大威脅。我要把這件事比喻成我們正進入「氣候賭局」，我這樣說，意思是經濟成長在無意中，為氣候和地球系統帶來危險的變化，這種變化會導致無法預見、很可能又相當危險的後果。我們正冒著孤注一擲的風險，拿氣候來豪賭，後果會令人驚訝，有些後果還可能帶來危害。但是我們才剛剛進入氣候賭局，還有時間轉頭退出。本書意在描述其中牽涉的科學、經濟和政治因素──以及消除我們所造共業的必要手段。
我們未來要走的路
全球暖化是這個時代的決定性議題，跟暴力戰爭和經濟蕭條等量齊觀，是未來會無限期左右人類和自然景觀的力量。全球暖化也是複雜的課題，涵蓋從基本氣候科學、生態學、工程學，到經濟學、政治學和國際關係等學門，結果是產生一本篇章浩繁的書籍。讀者在展開漫長的旅程前，或許會發現，看看未來要走的路，可能會有幫助，下面要說明本書五個篇章所探討的主題。
第一篇要檢視全球暖化科學，氣候學是蓬勃發展的科學，但基本因素在20世紀地球科學家的發展下，已經確立不移。
全球暖化的終極來源是燃燒化石（或碳基）燃料，如煤炭、石油和天然氣，造成二氧化碳排放。二氧化碳之類的氣體叫做溫室氣體，會積聚在大氣層中，長久留存。大氣層中溫室氣體濃度升高，會導致陸地與海洋表面升溫。最初的暖化效應會藉著回饋效應，在大氣層、海洋、冰層和生物系統中放大，產生的衝擊包括溫度變化、衝擊極端溫度、降雨型態、風暴位置與頻率、積雪、徑流量、供水量和冰層，其中每一件事情，對於對氣候敏感的生物與人類活動，都有深遠的衝擊。
過去地球氣候在無冰到雪封之間變化，推動變化的力量是天然因素，現在氣候變遷卻日漸受到人類活動的左右，全球暖化的主要推手是燃燒化石燃料排放的二氧化碳。1750年時，大氣中二氧化碳濃度為百萬分之二百八十（280 ppm），今天已經升高到390 ppm，除非我們採取有力行動，減少利用化石燃料，預期到2100年，大氣中二氧化碳的濃度會升到700至900 ppm。根據氣候模型，到時候這樣屆時會造成全球平均升溫攝氏3到5度，然後還會進一步大幅升溫。因此，除非經濟成長大幅減緩，或採取強力行動，急劇抑制二氧化碳排放，否則預期排放到大氣層中的二氧化碳會繼續積聚，帶來全球暖化造成的一切後果。
第二篇要分析氣候變遷的衝擊，本篇關切的重點不是氣溫本身，而是對人類與自然系統造成的衝擊，分析衝擊時的核心觀念是：人類是否能夠管理某種系統。高所得國家的非農業部門受到嚴格管理，這種特色至少會在幾十年內，讓非農業部門用相當低的成本，因應氣候變遷。
然而，很多人類與自然系統沒有人管理，或是無法管理，非常容易受到未來氣候變遷的危害。雖然有些部門或國家可能從氣候變化中得到好處，有些地區卻因為緊密結合對氣候敏感的物理系統，可能受到重大破壞，潛在的破壞最可能集中在低所得和熱帶地區，如熱帶非洲、拉丁美洲、濱海國家和印度次大陸。容易受害的系統包括靠天吃飯的「雨養農業」、季節性積雪、海岸社區、徑流量和自然生態系統，這些地區可能受到嚴重衝擊。
科學家特別關心地球眾多系統的「臨界點」，臨界點涉及系統跨越門檻時、發生突然或無可挽回變化的過程。很多系統以極大的規模運作，以致於人類無法用現有科技有效的管理。四大全球性臨界點包括大片冰層（如格陵蘭）快速溶化、墨西哥灣流之類海洋環流的大規模變化、暖化造成更多暖化的回饋程序、以及長期暖化的增強。這些臨界點特別危險，因為這些臨界點一旦觸發，就不容易逆轉。
第三篇要從經濟角度，探討減緩氣候變遷的策略，有好幾個策略可以減緩氣候變遷，但最有希望的策略是「減緩」、或減少二氧化碳和其他溫室氣體的排放。不幸的是，這種方法代價高昂。研究指出，即使以效能良好的方式推動，要達成國際氣候目標，每年要耗費世界所得的1%到2％（以今天的水準來算，每年要動用6000億到1.2兆美元）。我們可以想像，科學家可能會找到若干神奇的科技突破，急劇降低這種成本，但專家認為，最近的將來不可能出現這種突破。
氣候變化經濟學簡單而明白，我們燃燒化石燃料時，會在不經意之間，把二氧化碳排放到大氣層中，形成很多可能有害的衝擊。這種過程是一種「外部性」，外部性會發生，是因為排碳的人沒有為這種特權行為支付代價、受到傷害的人沒有得到補償。經濟學的一大教訓是：混亂的市場不能有效應付有害的外部性。在排碳這個事情上面，混亂的市場會產生太多的二氧化碳，因為排碳造成的外部傷害代價為０。全球暖化是特別棘手的外部性，原因在於這一點是全球性問題，又是會延展到未來幾十年的問題。
經濟學說明了一個跟氣候變化有關、但大家都不願面對的真相，就是任何政策要有效，都必須提高二氧化碳和其他溫室氣體排放的市場價格。為排放訂價會矯正市場上外部性訂價過低的弊病，要提高訂價有兩種方法，一是針對容許排放的數量，訂出法定的交易限制（碳交易），二是針對碳的排放徵稅（碳稅）。經濟史的核心教訓是誘因很有力量，要減緩氣候變遷，必須提供誘因給每一個人──幾百萬家企業和支出以數兆美元計算的幾十億消費人口，促使他們逐漸用低碳活動，取代現有靠化石燃料推動的消費行為，最有效的誘因是高昂的碳價。
提高碳價會達成四個目標：第一是發信號給消費者，告訴他們，應該減少使用哪些碳密集的產品與服務。第二是發信號給生產商，告訴他們哪些輸入因素具有碳密集屬性（煤炭和石油就是例子），哪些輸入因素屬於低碳或無碳屬性（例如天然氣或風力發電），從而誘導企業改採低碳科技。第三是提供市場誘因給發明家、創新者和投資銀行，讓他們發明、資助、開發和引進新的低碳產品與製程。最後，碳價會讓推動所有這些任務所需要的資訊，得到有效利用。
第四篇要檢視氣候變化政策的核心問題，包括各國減排二氧化碳和其他溫室氣體的作法應該多急劇？減排時程表應該如何安排？在不同產業和國家之間應該如何分配減排？什麼政策工具最有效？是租稅、以市場為基礎的排放上限，還是法規或補貼？
根據氣候歷史或生態原則，把氣候目標訂為硬性目標，是很吸引人的作法，這種簡單目標的方法忽視達成目標的成本，因此行不通。經濟學家支持一種叫做成本效益分析、藉著權衡成本和效益來擇定目標的方法。
因為氣候變遷與衝擊涉及的機制極為複雜，經濟學家和科學家要依靠電腦化的綜合評估模型（IAM），來預測趨勢、評估政策和計算成本效益。綜合評估模型的一個重大發現是：減緩排放的政策應該儘快推出。最有效的政策是把每個部門、每個國家減排的遞增或邊際成本均等化的政策。有效的政策應該具有最高的「參與率」，也就是說，應該儘快拉攏最多的部門和國家參與，同時，應該攔阻搭便車的行為。此外，長期間逐漸升級的政策才是有效的政策，這樣才能讓大家有時間適應高碳價，也有時間逐漸加強管制碳排放。
雖然所有方法都同意三大核心原則──普遍參與、任何年度所有用途的邊際成本均一化、長期日趨嚴格──分析師對於政策的嚴格程度看法卻大相逕庭。我們的分析顯示，政策應該根據成本、參與率和折現率，把限制氣溫升高的目標，訂為比工業化前的水準（這裡認定為公元1900年的氣溫）高出攝氏2到3度；如果成本低落、參與率很高、對未來經濟衝擊的折現率低落，就適於選擇上述較低的目標；如果成本高昂、參與率低落、折現率居高，就應該選擇較高的目標。
政策要有效，涵蓋範圍必須廣及全球，京都議定書之類過去的公約所以會無效，是因為沒有提供鼓勵參與的誘因，各國因而具有搭便車、享受其他國家努力成果的強烈誘因，因為減排具有局部性，成本高昂，效益卻在廣遠的空間和時間上分散開來、隱而不顯。有效的全球協商需要有效的機制，以便鼓勵參與、阻止搭便車。最有希望的方法是針對非參與國的產品與服務開徵進口關稅，使負擔變成重到足以鼓勵大多數國家參與國際氣候體制。
第五篇要討論的是：務實的評估必須承認有效延緩全球暖化的政策前途多艱，即使氣候學家在瞭解基本趨勢上，已經獲得長足進展，事實卻證明，延緩氣候變遷的政策實施起來還是困難重重。
進展這麼緩慢，一大原因是國家民族本位主義導致搭便車的困境──不參與全球減排協議的國家可以搭便車，享受其他國家耗費巨資締造的減排成果。這種誘因造成不合作的搭便車均衡，其中只有少數國家推動強而有力的氣候變遷政策，這種情形很像目前的國際政策環境，聲勢浩大，卻完全沒有懲罰。透過國際貿易關稅處罰非參與國的作法，應該會減輕搭便車的重大弊病。
此外，現在還有一種目前世代搭便車，把處理氣候變遷成本推到後代身上的傾向，大家會搶搭世代便車，是因為今天減排的大部分好處，要到未來很多年後才能收穫。
利益團體從中攪和、混水摸魚，提供誤導大家的氣候科學和經濟成本分析，使雙重搭便車的問題更為惡化。這些反對派強調異常和尚未解決的科學問題，忽視強而有力的證據支持氣候變遷的基礎科學和現行預測。在美國要制定有效政策特別困難，因為科學上的憂心雖然日益嚴重，意識形態上的反對卻愈來愈堅決。
今天的三大步驟
有識之士自然想知道我們現在應該怎麼做，才能延緩全球暖化的進程，這一點是涉及公眾、經濟和科技的繁複過程，我要強調我們應該把重點放在三個特殊項目上。
第一、世人必須瞭解和接受全球暖化衝擊人類與自然界的嚴重性，科學家必須從科學、生態學到經濟、國際關係等所有層面，繼續深入研究。世人對反對派捏造的說法應該保持警覺，他們會找出上千個理由，要大家等待幾十年後，才採取適當行動。
第二、各國必須建立政策，提高二氧化碳和其他溫室氣體的排放價格。這種作法就像我們討厭吃味道噁心的藥品一樣，一定會遭到大家的抗拒，卻是控制排放、促進低碳科技、促使地球免於遭到暖化失控威脅的根本要素。此外，我們需要確保大家推動全球性的行動，而不只是推動限於一國的國內行動。雖然政治可能具有局部性，而且反對採取強力行動、延緩暖化的態度出自國家民族本位主義，延緩氣候變遷卻需要協調一致的全球性行動。
第三、情形清楚顯示，能源部門的科技快速變化，對轉型為低碳經濟很重要。目前的低碳科技無法取代化石燃料，在經濟上又不能嚴厲懲罰碳排放，開發經濟實惠的低碳科技會降低我們達成氣候目標的成本。此外，如果其他政策失效，低碳科技是我們達成氣候目標的最後寄託。因此，政府和民間部門必須盡力追求低碳、零碳、甚至負碳科技。
提高公共意識、為碳和其他溫室氣體排放訂價、加速進行「經濟去碳科技」研究三種主題，會貫穿整本書。
氣候變遷、衝擊與政策的循環流動
我們從圖1可以想見本書探討的內容，圖中顯示合乎邏輯的循環流動是從排放到衝擊，最後回到排放，結束整個循環流動。
大家值得花一分鐘時間，檢視圖1的邏輯。全球暖化問題始於左上方格，即經濟成長和市場發出的扭曲價格信號，造成排放到大氣層中的二氧化碳快速升高。然後箭頭移到右上方格，顯示二氧化碳濃度和其他力量，導致氣候系統的重大變化。
右下方格顯示氣候變遷對人類與自然系統產生衝擊。最後，左下方格顯示社會對氣候變化威脅的反應。
圖1的箭頭代表「經濟─氣候─衝擊─政治─經濟」連結中不同部分的關係。然而，最後兩個箭頭是用虛線表示，還加上問號，代表其間的關係還不存在。到2013年為止，限制二氧化碳和其他溫室氣體排放的有效國際協議尚未出現。如果我們繼續走在幾乎毫無政策的現行道路上，那麼虛線箭頭會消失，全球會繼續走在全球暖化不受限制的危險道路上。
第二章 兩座湖泊的故事
雖然我們的世界十分碩大，似乎不受人類粗魯對待的影響，其實地球上的生命系統很脆弱，地球上充滿了有機體（organism），彼此靠著繁複的關係網路，連結在一起，太陽的溫暖和大氣層的保護是這一切能夠安然存在的原因。我們只需要看看接受的太陽輻射量和地球相同的月球，就可以看出地球眾多系統的偶然機遇；要不是大氣層罩著我們，地球應該會像月球一樣淒慘。生命系統或許會在宇宙的其他地方發展出來，但是看來像我們地球這樣的生命系統，包括我們的動植物、人類和人類文明，非常不可能在任何其他地方發現，地球上出現生命的戲碼只會上演一次。
我可以用兩座湖泊的故事來說明地球上的生命有多麼脆弱。第一座湖泊是一小串鹹水池（salt pond），位在美東的新英格蘭（New England）南部，是我夏天愛去的地方。2萬年前的上次冰河期（ice age）間，新英格蘭埋在冰山下，冰河退去後，留下這些位在海岸河口的池塘，成為今天笛鴴（piping plover）、小燕鷗（least tern）、鱟（horseshoe crab）和五顏六色水母的棲地或中途站；長長的海灘屏障著池塘臨海的一面。
這些池塘是很脆弱的地方，受到各方的摧殘。開發商、颶風和汽艇全都侵襲這處脆弱的海岸線，環保人士、生態學家和環保機構努力反擊；近年來，保護和破壞的力量一直相持不下。
一世紀後，這些池塘會是什麼樣子？答案要看我們將來的行動而定。如果我們阻止了氣候變遷，100年後，這些池塘可能像今天一樣漂亮。然而，如果二氧化碳排放繼續不受約制，暖化、海洋化學（ocean chemistry）變化、和海平面上升聯手起來，可能會把這裡變成死氣沉沉的鹽澤（salt marsh）。
死神已經迫近第二座湖泊。中亞（Central Asia）的鹼海（Aral Sea）曾經是世界第四大湖，但是半個世紀以來，鹼海的面積已經從2萬6000平方英里，大約縮小到原來面積的十分之一〔大致類似從紐約州縮小到康乃逖克州（connecticut）的大小〕為什麼會這樣？情形不像颶風、戰爭或失控資本主義無情的剝削那麼戲劇化，原因主要是異常誘因推動的差勁經濟計畫，是實施中央計畫經濟「社會主義」的前蘇聯，決定把注入鹼海的河水改道，去灌溉邊際土地。這座湖就像嗷嗷待哺的小孩，逐漸地走向死亡。
這兩座湖泊的故事用最簡單的方式，述說本書的內容，人類控制了地球的未來，也控制了上面生機盎然的湖泊、森林與海洋的未來。生機勃勃的地球有很多敵人——其中全球暖化是我們的焦點，但是全球暖化跟不受約制的市場力量、戰爭、政治上的愚蠢和貧窮同時發生，我們首先必須瞭解有哪些破壞力量正在發揮作用。然後，結合科學分析、慎重規劃、良好制度和市場力量的適當引導，就可以保護身邊獨一無二的遺產。
要保護我們的世界，我們必須解決眾多問題，本書只探討其中的全球暖化問題。千百年來，人類一直小規模地促使全球暖化，但本世紀是我們必須遏止溫室氣體（greenhouse gas）無限制成長的關鍵期，尤其是遏止化石燃料（fossil fuel）所產生溫室氣體成長的關鍵期。如果我們在本世紀結束前沒有大幅減少這些氣體的衝擊，地球環境的前途會很可怕。
個人觀點
本書的目的是正確看待全球暖化，以便有志之士能夠瞭解，得出跟全球暖化有關的明智判斷。我在書中要從頭到尾探討這個問題——要從最初暖化起源於我們個人利用能源的方式，探討到最後社會應該採取行動，降低暖化危險為止。
對本書有興趣的讀者，主要應該是想知道科學和經濟學界對全球暖化的看法如何的人。閱讀本書時，保持心胸開放會有幫助，如果你深信全球暖化只是絕大的左派陰謀，是由意圖微管理（micromanage）我們生活的人所發動，這本書不可能改變你的看法。反之，如果你已經斷定世界正走向氣候末日，你可能指責本書低估這種威脅的嚴重性。
但大部分人的看法介於兩者之間，受到對立的議論影響，指向不同的方向，可能認為這種辯論像法庭中律師的攻防。本書的做法是聽取雙方的說法，儘量不偏不倚地審視證據，呈現科學和經濟學界提出的最明智說法。
請注意，我把這一節叫做〈個人觀點〉，其中內容就像所有科學研究的主題，包含確確實實的事實；但無可避免的是，每個人一定會從不同的角度來看待這些事實。我們根據自己的觀點，慎重研究這個主題，再把我們的觀察跟不同的觀察揉合在一起，瞭解起來會比較完整。
我抱持什麼角度呢？我是經濟學家，在一所研究與教學大學服務，在經濟學的很多領域中、尤其是在環境經濟學和總體經濟學方面，負責教學和寫作。我是一本已經發行19版的經濟學導論教科書的共同作者，這種經驗讓我特別瞭解正在跟新觀念抗爭的人。
我在全球暖化經濟學上，研究和寫作的時間超過30年。我從暖化開始變成嚴肅議題以來，參與過美國國家科學院（U.S. National Academy of Science）支持的很多研究。我寫過三本書和幾十篇專業學術論文，探討全球暖化經濟學，也教授大學部的能源經濟學（economics of energy）和全球暖化課程。此外，和全球暖化有關的辯論也是我熟悉的領域，因為我目睹過經濟學不同領域和國家預算政策中的類似爭辯。我的經驗告訴我，我們需要降低雄辯濤濤的熱度，才能瞭解根本的議題。
你可能會自問：我們是否真的需要另一本探討全球暖化的書；如果需要，為什麼要看經濟學家所寫的這種書？全球暖化難道不是科學議題嗎？
沒錯，要瞭解氣候為什麼會變化，要確定氣候變遷的速度和涵蓋範圍，一定要瞭解自然科學，不研究地球科學家的基本發現，我們顯然不能希望自己能夠瞭解暖化問題。
但是全球暖化從頭到尾都跟人類活動有關，暖化起初是種植食物、住屋取暖、甚至上學之類經濟活動無意間形成的副作用。要瞭解經濟活動和氣候變遷的關係，必須分析我們的眾多社會系統，這些系統正是經濟學之類社會科學探究的課題。
此外，要設計有效措施，延緩或防止氣候變化，不但必須瞭解二氧化碳所遵循的物理定律，也必須瞭解涉及人類行為、比較善變的經濟學和政治學法則。我們的政策必須深具科學基礎，但即使是世界上最好的科學，也無法改變大家花用所得或為屋子取暖的方法。要改變經濟成長的方向，走向低碳世界，必須運用充分瞭解人類行為後所制訂的政策。因此，瞭解科學是量度人類如何改變未來氣候的第一步，但是，瞭解經濟和政治層面，才是設計方法、解決這個問題過程中的關鍵要素。
我特地為年輕人寫這本書，還把本書獻給我的孫子，他們和他們那一代會繼承這個世界，而且可能活到21世紀以後。本世紀結束時，地球會和今天大不相同，到時候，地球的樣貌如何，取決於我們在這段期間裡採取過什麼行動，但對自然界而言，延緩全球暖化的行動可能是頭等大事。我希望我們的孫輩將來回顧時，會說我們這一代確實下定了決心，力求扭轉我們所採取的危險路線。
