1. 冰芯
1.1. 对冰芯的研究，因为它可以记录数千年来的天气
1.1.1. 每一条横条纹都是由古代火山喷发释放的烟尘和灰烬形成的
1.1.2. 通过测量不同条纹之间的距离，你可以将它们与已知的火山喷发进行比较，以此来确定它们的年龄
1.1.3. 2017年，科学家在南极洲提取了270万年前的冰芯，揭开了一段以前未知的地球历史
1.2. 计算冰芯形成时的温度更困难，而且是间接计算的
1.2.1. 水由氢和氧组成，即H2O
1.2.2. 一种较重的水，其中O-16和H-1原子被一种带有额外中子的同位素取代，产生O-18和H-2
1.2.3. 较重的水在相对温暖时蒸发得更快
1.2.4. 通过测量重水分子和正常水分子之间的比例，就可以计算出冰最初形成时的温度
1.2.5. 较重的水越多，说明雪刚下的时候就越冷
1.3. 地球的温度和空气中的二氧化碳含量之间存在着紧密而重要的相关性
1.3.1. 注意到温度的剧烈波动
1.3.2. 我们眼中的地球是稳定的
1.3.2.1. 这些信息会提醒我们，地球是一个动态的物体，温度和气候会出现很大的波动
1.4. 可能会在1万年左右的时间内迎来另一个冰河时期，这完全有可能意味着，人类文明的兴起只是一个偶发事件，只是因为人类偶然进入了两个冰河时期之间的间冰期
1.4.1. 如果没有这次间冰期，我们就仍然会生活在由猎人和拾荒者组成的游牧团体中，在冰上游荡，拼命寻找着各类食物残渣
1.5. 2016年和2020年是有史以来最热的年份
1.5.1. 1983—2012年是过去1400年中最热的30年
1.5.2. 近期地球的变暖并不是间冰期变暖的副产品，而可以说是一件十分不自然的事
1.5.3. 最主要的一个因素就是人类文明的兴起
1.6. 人类的未来可能就取决于人类预测天气的模式和制定现实行动方案的能力
1.6.1. 这些需求现在正在挑战传统计算机的极限，所以我们特别需要借助量子计算机来准确评估全球变暖，并为未来提供“虚拟天气报告”，使我们能够观察一旦某些参数改变了，那么气候将随之受到怎样的影响
1.6.2. 虚拟天气报告可能是人类文明未来的关键
1.6.3. 专家可以通过量子模拟来实现对环境的预测，从而助力各国实现联合国的可持续发展目标
2. 二氧化碳与全球变暖
2.1. 我们需要准确评估温室效应，以及人类活动是如何造成温室效应的
2.2. 太阳发出的光很容易穿透地球大气层
2.2.1. 一旦太阳光被地球表面反射之后，就会丧失原有的能量，而变成红外辐射
2.2.2. 由于红外辐射不能很好地穿透二氧化碳，热量会滞留在地球上，从而导致全球温度升高
2.2.3. 2018年，全球使用的80%的能源是化石燃料，而化石燃料的燃烧会产生二氧化碳作为副产品
2.2.4. 20世纪气温的突然飙升可能是由多种因素造成的，但主要是工业革命导致的二氧化碳积累
2.3. 近100年来，地球的快速变暖也从一个完全不同的来源得到了证实，不是来自地下冰芯的内部空间，而是来自外太空
2.4. 地球吸收的能量比辐射回太空的能量多，从而导致地球变暖
2.5. 如果我们比较地球捕获的净能量，它与人类活动产生的能量大致相同
2.5.1. 最近导致地球变暖加剧的罪魁祸首似乎是人类活动
2.6. 今天的这些照片可以与几十年前的照片相比较，显示了地球地质的急剧变化
2.6.1. 几十年来，所有主要的冰川都在消退
2.6.2. 自20世纪50年代以来，潜艇一直在访问北极
2.6.2.1. 它们已经确定，在过去的50年里，北极冬季的冰层变薄了50%，厚度每年减少约1%
2.6.3. 到并不遥远的21世纪中叶，北冰洋在夏天就完全不结冰了
2.7. 飓风如果以一定的角度冲过去，它们就可以进入墨西哥湾温暖的水域，然后强度增加，成为巨大的风暴怪物
2.7.1. 未来我们很有可能看到威力越来越大、破坏性越来越强的飓风
3. 预测未来
3.1. 计算机对地球气候未来的预测相当黯淡
3.1.1. 自1880年以来，全球海平面上升了8英寸
3.1.1.1. 海洋温度不断升高，导致海水总体积膨胀
3.1.2. 最有可能的是，到2100年，海平面将上升1~8英尺
3.1.3. 2050—2100年的世界地图显示，沿海地区将发生惊人的变化
3.2. 垂直方向上每损失1英寸，沿海地区的可用海岸线在水平方向就可能损失100英寸
3.2.1. 世界各地的沿海城市将不得不应对不断上涨的水位
4. 甲烷
4.1. 作为一种温室气体，甲烷的强度实际上是二氧化碳的30多倍
4.2. 危险在于，加拿大和俄罗斯附近的北极地区有大片冻原可能正在融化，并释放出甲烷气体
4.3. 随着气温上升，数万年前死亡的猛犸象的巨大尸体正在从冰层中浮现出来
4.4. 地球越热，冻原融化得越多，释放出的甲烷气体就越多
4.4.1. 甲烷反过来又会使地球变得更热，进一步恶化并开始新的循环
4.5. 由于甲烷是一种强温室气体，所以这意味着，我们用计算机完成的许多对未来的预测实际上可能低估了全球变暖的真实进度
5. 对军事的影响
5.1. 大气中循环的能量在增加，这意味着天气会发生更剧烈的波动，而不仅仅是温度的稳步上升
5.2. “百年风暴”描述过非常罕见但剧烈的气候事件，但现在它们发生的频率似乎更高了
5.3. 就在过去20年里，格陵兰岛的融化量所产生的液态水，足以覆盖美国全境1.5英尺的面积
6. 极地涡旋
6.1. 急流又会跟随极地涡旋旋转，极地涡旋是一个以北极为中心的超冷空气的狭窄旋转圆柱体
6.2. 极地涡旋和低纬度之间的温差相对较大，这增加了极地涡旋的强度，使其更加稳定
7. 碳固存
7.1. 最保守的方法是碳固存，或者在冶炼厂分离出二氧化碳，然后将其埋在地下
7.2. 寄希望于可再生能源和节能措施，使人类文明逐渐摆脱对化石燃料的依赖
7.3. 将二氧化碳分离出来，然后将其与火山岩中的玄武岩混合处理
7.3.1. 这个想法虽然在科学层面是严谨的，但底线仍囿于经济层面
8. 人工影响天气
8.1. 当圣海伦斯火山在1980年喷发时，科学家能够计算出有多少火山灰被释放到环境中，以及随后对气温将产生的影响
8.2. 火山喷发使大气“变暗”，显然会将更多的阳光反射回太空，从而产生冷却效果
8.3. 藻华
8.3.1. 在海洋中播种，让海洋吸收二氧化碳
8.3.2. 藻类可以依靠铁生长
8.3.2.1. 藻类反过来又可以吸收二氧化碳
8.3.2.2. 通过在海洋中播种铁，人们或许能够利用藻类来控制二氧化碳
8.3.3. 在利用一种其实我们可能根本无法控制的生命形式
8.3.3.1. 藻类不是静态的，而且会以一种人类不可预见的方式繁殖
8.4. 雨云
8.4.1. 一种古老的技术来改变天气：碘化银晶体
8.4.2. 通过向大气中喷射化学物质来降雨
8.4.3. 碘化银晶体可以加速水蒸气的凝结，可能会引发雨云，产生雷暴
8.4.4. “云增亮”，或播种云，使其将更多的太阳能量反射回太空
8.4.5. 人工影响天气只能作用于局部，而地球表面非常广阔
8.4.5.1. 播种雨云的记录并不好
8.4.5.2. 这是非常难以预测的
8.5. 种树
8.5.1. 通过基因改造植物，使其吸收比正常情况更多的二氧化碳
8.5.1.1. 这也许是最安全、最合理的方法，但能否清除足够的二氧化碳来扭转整个地球的全球变暖趋势，还是值得怀疑的
8.5.2. 要实施如此雄心勃勃的计划，需要许多国家基于共同的政治意愿，齐心协力
9. 计算虚拟天气
9.1. 量子计算机能够计算出最佳选择
9.1.1. 最重要的任务是汇编所有数据，使预测尽可能准确
9.2. 所有的天气计算机模型都是从将地球表面分割成小方块或网格单元开始的
9.2.1. 早在20世纪90年代，计算机模型就开始采用每边约311英里的正方形网格
9.2.2. 随着计算机能力的提升，这一尺寸一直在变小
9.3. 为了检验这些结果，可以通过所谓的“后报”来“测试”
9.3.1. 计算机程序可以在时间上向后运行，这样，从当前的天气行为开始，我们就可以看到它是否可以“预测”过去的天气，当时天气状况是准确的
9.3.2. 天气“后报”表明，这些计算机模型虽然不完美，但已经能够正确地“预测”过去50年的整体天气模式
9.3.2.1. 数据量巨大，超出了普通计算机的极限
9.3.2.2. 由于数字计算机最终会因这项任务日益复杂而不堪重负，因此需要向量子计算机过渡
9.4. 最严重的不确定性是云层的存在，云层可以将阳光反射回外太空，从而稍微减少温室效应
9.4.1. 由于地球表面平均有70%被云层覆盖，这是一个重要因素
9.4.2. 云层的形成每分钟都在变化，这使得长期预测非常不确定
9.5. 急流
9.6. 量子计算机或许能够解决最大的不确定性来源
9.6.1. 量子计算机可以计算出，如果我们缩小气候模型的板块尺寸使我们的预测更准确会发生什么
9.6.2. 天气可以在一英里的距离内迅速变化，但目前的板块的宽度有好几英里，所以会带来误差
9.6.3. 量子计算机将能够适应更小的板块尺寸
9.7. 模型目前以固定水平来估算急流和云层等因素
9.7.1. 量子计算机将有能力将这些参数的变量考虑在内，这样人们就可以简单地转动旋钮并改变它们
9.8. 过渡到量子计算机时，不确定性就将大大减少，这些不确定性通常会造成数百万美元的损失，并使很多无辜者付出生命的代价
9.8.1. 量子计算机生成的更准确的天气报告将为我们提供更好的预测，这将帮助人类为可能的情况做好准备
9.8.2. 由于化石燃料的燃烧是导致全球变暖的主要因素之一，因此研究替代能源是至关重要的
9.8.2.1. 未来廉价能源的一个重要来源可能就是聚变发电，即利用地球上的太阳能
9.8.2.2. 聚变发电的关键可能正是量子计算机