溫室氣體和溫室效應(yīng)

九、溫室氣體和溫室效應(yīng)前言：（1）地球溫室效應(yīng)形成南極大峽谷冰塊全部融化的南極東部冰川地區(qū)露出了迷宮一樣的巨大峽谷。長達(dá)45公里的這個(gè)迷宮大峽谷是因?yàn)?200萬年至1400 萬年前形成的地下冰川全部融化后形成的。公開這幅照片的美國波士頓大學(xué)警告說,如果地球溫室效應(yīng)持續(xù)下去,這樣的環(huán)境災(zāi)難將會(huì)繼續(xù)上演。（2）圖為一個(gè)愛斯基摩人正走在融化的冰上，受全球溫室效應(yīng)的影響他們不得不在以后的幾十年里陸續(xù)撤離他們的村莊。（3）十二月初本該是歐洲各國滑雪場旺季到來的時(shí)候，由于歐洲今年遭遇暖冬，雪跡罕至?；﹦俚匕柋八股揭黄B語花香，根本無雪可滑。橫亙在歐洲腹地的阿爾卑斯山，已經(jīng)被深入開發(fā)利用了數(shù)個(gè)世紀(jì)，現(xiàn)在只有17作為公園被保護(hù)起來，可利用的空間極為有限。阿爾卑斯山的雪，正在慢慢消融。在法國溫泉城埃維昂，人們將礦泉水成瓶灌裝，每天將600萬升阿爾卑斯山的水送出工廠。在他們推銷產(chǎn)品的廣告中，有浪漫的雪峰，雪峰上方的文字非常簡單：“歡迎來到我們的工廠?！彼麄冋f對了：阿爾卑斯山就仿佛是一個(gè)工廠。山區(qū)出產(chǎn)數(shù)百萬立方米的木材，幾十萬噸的鐵和鹽，更不要說數(shù)量驚人的奶酪、葡萄酒和蘋果，此外還有運(yùn)動(dòng)上的挑戰(zhàn)、藝術(shù)上的靈感、精神上的啟示以及各種昂貴、危險(xiǎn)的娛樂。采礦業(yè)和伐木業(yè)正在滑坡，但在大約140年前冬季旅游業(yè)出現(xiàn)之后，阿爾卑斯山就變成一座巨大的娛樂工廠。我們總驚嘆高山的壯麗，但真正滋養(yǎng)一切的是水，水滋養(yǎng)了雪絨花、野山羊，甚至高山本身。白雪、冰川、永凍層、汩汩涌動(dòng)的溫泉、碧色的冰壁，連巖石的“微血管”里流動(dòng)的都是水。水順著黑色巖面滑下，滴入幽深的山洞水潭。如果阿爾卑斯山有自己的聲音，那就是潺潺水聲。是水把高山連在一起。如果冰和冰凍層開始失去凝結(jié)力(現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生)，山體就會(huì)開始崩解。瑞士弗里堡大學(xué)氣候?qū)＜荫R丁貝尼斯頓說：“高海拔地區(qū)似乎對氣候變暖更為敏感，冰川消退就是一個(gè)征兆。現(xiàn)在最令我們擔(dān)憂的就是氣候變暖的速度，非?？?！”有多快呢?科學(xué)家估計(jì)，在過去100年中，阿爾卑斯山失去了一半的冰川冰，其中20是從上個(gè)世紀(jì)80年代開始喪失的。在過去15年中，瑞士境內(nèi)的冰川表面面積減少了五分之一。隨著氣溫升高，雪線也升高了。一些滑雪中心遲早會(huì)面臨沒有雪的困境，它們的城鎮(zhèn)也會(huì)萎縮。以前，落石僅僅是偶爾才發(fā)生的危險(xiǎn)，現(xiàn)在則越來越多，威脅著通訊塔和無線電設(shè)施，更不要說偶爾在場的人員了。這就是為什么皮茨滑雪場和其他滑雪場的業(yè)主們要花費(fèi)巨資把他們的冰川蓋上(光是皮茨冰川，一年就要花大約12.1萬美元)。他們預(yù)計(jì)，有朝一日，只有高海拔的冰川滑雪地區(qū)才可能指望有足夠的降雪來維持開放。（4）喜馬拉雅冰川全球消融最快隨著全球氣候變暖，科學(xué)家們警告說喜馬拉雅冰川正以每年大約33至49英尺（約10至14.9米）的驚人速度后退，已經(jīng)成為全球消融最快的冰川。而支撐著印度最大的河谷盆地的甘戈特里（Gangotri）冰川也正在以每年超過100英尺的速度后退。 喜馬拉雅地區(qū)是除了北極之外全球最大的冰川聚集地，該地區(qū)冰川的迅速消融會(huì)使中國、印度和尼泊爾數(shù)億民眾直接面臨缺水的威脅?！跋柴R拉雅冰川的急速消融首先將導(dǎo)致河流來水量的急劇增加，并形成大范圍的洪水?！薄暗牵瑤资旰筮@種現(xiàn)象就將轉(zhuǎn)變?yōu)楹恿魉幌陆?，也意味著中國西南部、尼泊爾和印度北部將因此而遭受巨大的?jīng)濟(jì)損失和環(huán)境災(zāi)難?！毕柴R拉雅冰川是恒河、印度河、雅魯藏布江、怒江、瀾滄江、長江、黃河的源頭。居住在南亞次大陸和中國的數(shù)億民眾都依靠著這些河流供給水源。 環(huán)境保護(hù)主義者認(rèn)為，隨著冰川以如此驚人的速度后退，人們所要擔(dān)心的就不僅僅是水資源短缺、冰川洪水、塌方等等問題。（5）據(jù)新華社電科學(xué)家最近指出，溫室效應(yīng)使海洋溫度不斷升高，人類排放到海洋中的有毒垃圾也在不斷增加，致使許多熱帶深海魚類的棲息地珊瑚礁遭到破壞，而含有雪卡毒素的藻類植物則生長繁茂。原來生活在珊瑚礁附近的吃藻類的小魚被老虎斑、東星斑、西星斑、杉斑、蘇眉等石斑魚和鱸魚等熱帶珊瑚魚和鱸魚等人類常食用的魚類吞食，這就使越來越多的雪卡毒素進(jìn)入人體。據(jù)悉，近10年產(chǎn)自熱帶的雪卡毒素迅速蔓延至亞洲、歐洲以及美國的很多地方。在美國，現(xiàn)在每年有超過250人雪卡毒素中毒，比上世紀(jì)70年代增加了5倍。全球每年有超過5萬人雪卡毒素中毒。專家建議不要吃魚的內(nèi)臟。（6）海水溫度升高，導(dǎo)致珊瑚白化，正威脅著澳大利亞的大堡礁世界第八大奇觀人間絕域?qū)⒔^跡大堡礁是世界上最偉大的自然奇觀之一，被人們稱為“人世絕域”、“世界第八大奇觀”。它位于澳洲昆士蘭省以東、南回歸線與巴布亞灣之間的熱帶海域，沿昆士蘭海岸斷續(xù)綿延2000多公里，包括約3000個(gè)島礁，分布的面積共達(dá)345萬平方公里，是全球最大的活珊瑚礁群。在大堡礁群中，色彩斑斕的珊瑚礁有紅色、綠色、紫色和黃色等，其形態(tài)有鹿角形、靈芝形、荷葉形、海草形，構(gòu)成千姿百態(tài)的海底奇觀。大堡礁的400多個(gè)珊瑚礁群中，有300多個(gè)是活珊瑚，而在礁群生活的熱帶海洋生物估計(jì)有多達(dá)1500種。大堡礁每年帶來的旅游收益非?？捎^，估計(jì)高達(dá)42億澳元。每年到大堡礁觀光的游客都相當(dāng)多，2001年的游客多達(dá)180萬人。澳洲著名的旅游勝地大堡礁每年吸引萬千游客，但一項(xiàng)調(diào)查顯示，由于地球溫室效應(yīng)令海水溫度上升，大堡礁絕大部分會(huì)在2050年消失，令澳洲的旅游業(yè)和捕魚業(yè)蒙受重大損失。消失命運(yùn)無可挽回澳洲昆士蘭大學(xué)海洋研究中心主任古爾德貝格漢斯就此進(jìn)行了兩年研究，并于2月21日發(fā)表了長達(dá)350頁研究報(bào)告，指出大堡礁的美麗珊瑚礁景色將永遠(yuǎn)消失，取而代之的只是大片水草。報(bào)告說，地球溫室效應(yīng)正令海水溫度升高，導(dǎo)致珊瑚褪色及死亡。報(bào)告強(qiáng)調(diào)，這種命運(yùn)無可挽回，因?yàn)榧词购Ｋ疁囟戎簧仙?也會(huì)出現(xiàn)上述情況，而本世紀(jì)的海水溫度估計(jì)將會(huì)上升26。目前沒有證據(jù)顯示珊瑚能迅速適應(yīng)海水溫度的上升，而依靠珊瑚生活的其他海洋生物也會(huì)隨珊瑚的死亡而愈來愈少，甚至絕種。澳洲將損失80億澳元報(bào)告說，照最樂觀的估計(jì)，到本世紀(jì)中期，大堡礁的珊瑚將只剩不到5。即使未來環(huán)境好轉(zhuǎn)，大堡礁也需50至100年才能恢復(fù)舊貌。溫室效應(yīng)的危害：一、水供需矛盾加劇：全球變暖導(dǎo)致降水變化，全球水資源供需矛盾愈加明顯。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)今年初曾指出，如果地球平均氣溫上升攝氏度，全球就會(huì)有多億人面臨缺水問題。 二、天災(zāi)威脅加重：地球“發(fā)燒”，熱帶風(fēng)暴和颶風(fēng)的次數(shù)和強(qiáng)度可能增加。 三、島國命運(yùn)堪憂：地球兩極冰雪融化會(huì)導(dǎo)致海平面上升，眾多島嶼將被淹沒，一些島國可能不復(fù)存在，島上及沿海居民生活受到威脅。 四、夏天熱浪頻仍：有關(guān)報(bào)告顯示，如果全球平均氣溫上升攝氏度，北美地區(qū)受熱浪侵襲的次數(shù)將增加至倍，世界其他地方與北美情況類似。五、生物鏈被打亂：由于氣候變化，不少動(dòng)物開始向南部或北部遷移，生物物種活動(dòng)范圍的變化將導(dǎo)致遷入地和遷出地生物鏈出現(xiàn)混亂，從而對農(nóng)林業(yè)和漁業(yè)產(chǎn)生不利影響。 六、傳染疾病肆虐：由于全球變暖，許多通過昆蟲、食物和水傳播的傳染性疾病的傳播范圍將擴(kuò)大，并對貧困地區(qū)的人口造成顯著影響。 七、經(jīng)濟(jì)發(fā)展蒙陰影：據(jù)統(tǒng)計(jì)，世紀(jì)年代，全球發(fā)生的重大氣象災(zāi)害比年代多倍，因此造成的年均經(jīng)濟(jì)損失從年代的億美元飆升至億美元。 氣候變暖后，我國的天氣氣候極端事件的發(fā)生頻率增大，我國的極端降水事件趨多、趨強(qiáng)。極端降水平均強(qiáng)度和極端降水值都有增強(qiáng)的趨勢，長江及長江以南地區(qū)年降水量和極端降水量趨于增加，極端降水值和降水事件強(qiáng)度有所加強(qiáng)。長江中下游大部分雨澇集中在57月份，受澇次數(shù)占全年的70%90%，尤其在20世紀(jì)90年代極端降水量比例趨于增大。 北京時(shí)間2月2日，聯(lián)合國在巴黎發(fā)布迄今為止最嚴(yán)厲的氣候警告。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)發(fā)表的一份評估報(bào)告摘要一針見血地指出，全球氣候變暖有超過的可能由人類活動(dòng)導(dǎo)致。報(bào)告說，全球變暖將持續(xù)數(shù)百年，海平面將持續(xù)上升。報(bào)告說，現(xiàn)在的形勢迫切需要各國政府進(jìn)一步減少和限制溫室氣體排放，以延緩氣候變暖趨勢。 太平洋島國圖瓦盧是世界上海拔最低的國家之一，這個(gè)國土面積僅為26平方公里的彈丸之國由9個(gè)環(huán)形珊瑚島群組成，該國的最高點(diǎn)距海平面不到5米，該國首都富納富提島的最高點(diǎn)距海平面距離僅為3米左右，一些低凹地區(qū)的房屋差不多已跟海水持平，海水漲潮時(shí)隨時(shí)都可能會(huì)淹到居民的家門口。 在惡劣的暴風(fēng)雨天氣中，圖瓦盧人曾多次看到過自己居住的小島被颶風(fēng)和海浪吞沒，不過當(dāng)暴風(fēng)雨過后，他們的小島還好好地浮在海面上；但如果是海平面上升將他們的島國吞沒，圖瓦盧人也許就再也別期望它們還會(huì)浮出水面了。事實(shí)上，即使小島在被海水吞沒之前，這兒幾乎已經(jīng)無法居住了。1、研究背景l(fā) 本來溫室效應(yīng)是有利于全球生態(tài)系統(tǒng)的，并正是由于“溫室效應(yīng)”才使全球充滿了生機(jī)。正是由于溫室效應(yīng)，使地球表面的平均溫度維持在15攝氏度左右，特別適合于地球生命的延續(xù)，如果沒有溫室效應(yīng)，地球表面平均溫度將是-18攝氏度左右,現(xiàn)有的大多數(shù)生物將會(huì)無法生存。l 溫室效應(yīng)有效地保存了地球表面吸收的來自太陽的能量，并返回地球表面，保持地球的溫暖和生機(jī)，同時(shí)溫室效應(yīng)也和一些其他的一些“制冷效應(yīng)”機(jī)制相平衡，保持地球熱量的平衡。 例如大氣平流層中的O3攔截了絕大多數(shù)的太陽高能紫外線，使地球環(huán)境有效降溫，保護(hù)了地球生命（冰室效應(yīng)） 大氣對流層中的顆粒物反射和散射太陽光，使地球降溫（陽傘效應(yīng)） 如在公元1550-1900年地球上頻繁的火山噴發(fā)形成的陽傘效應(yīng)過強(qiáng)，使地球溫度過低，形成了延續(xù)330年的“小冰期”l 但是在近代開始，人們的觀點(diǎn)發(fā)生了變化，溫室效應(yīng)已經(jīng)成為一個(gè)不可忽視的全球性環(huán)境問題，主要原因在于人類排放的大量溫室效應(yīng)氣體，對地球的保溫的“溫室效應(yīng)”過強(qiáng)，產(chǎn)生了過猶不及的效果。l 需要糾正一個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)識“凡是溫室效應(yīng)就是有害的”，現(xiàn)代人們談到的溫室效應(yīng)實(shí)際上是人們對原來的溫室效應(yīng)大量“干擾”，使其過于強(qiáng)化的結(jié)果，是一種“人為溫室效應(yīng)”。2、溫室效應(yīng)l 地球熱平衡：進(jìn)入大氣的太陽輻射約50%以直接方式或被云、顆粒物和氣體散射的方式到達(dá)地球表面；另外的50%被直接反射回去或被大氣吸收。來自太陽的各種波長的輻射 一部分在到達(dá)地面之前被大氣反射回外空間或者被大氣吸收后再次反射回外空間； 一部分直接達(dá)到地面或者通過大氣散射到達(dá)地面。 達(dá)到地面的輻射有少量的紫外光、大量的可見光和長波紅外光； 這些輻射在被地面吸收之后，除了地表存留一部分用于維持地表生態(tài)系統(tǒng)熱量需要，其余最終都以長波輻射的形式返回外空間，從而維持地球的熱平衡。地球表面能量返回大氣由傳導(dǎo)、對流和輻射三種能量傳輸機(jī)制來完成。 被地面反射回外空間的長波輻射，被大氣中能夠吸收長波輻射的氣體如二氧化碳、甲烷等吸收后再次反射回地面，從而保證了地球熱量不大量散失，如果該過程過強(qiáng)，就會(huì)造成溫室效應(yīng)。l 溫室效應(yīng)：可以用人們熟悉的花園種草的溫室來說明。 花園溫室一般由塑料或玻璃隔開外界空氣形成一個(gè)相對封閉的室內(nèi)空間，以保持室內(nèi)、花草生長所需要的溫度。 決大多數(shù)來自太陽的相對波長較短的輻射線能夠透過玻璃，達(dá)到溫室內(nèi)的地面和花草上，并被他們吸收。 被溫室內(nèi)物體吸收后的太陽輻射轉(zhuǎn)換成能夠致熱的長波輻射，再次從地面向上空反射，欲要通過玻璃或塑料頂棚輻射出去。 但是玻璃或透明塑料就像大氣中的一些氣體（H2O、CO2、CH4、N2O、CFCs、O3等）一樣，只允許短波輻射通過，而不允許長波輻射通過，所以溫室內(nèi)的這些致熱長波輻射被“禁閉”在里面，導(dǎo)致溫室內(nèi)的溫度要比外面的高，這個(gè)過程就是“溫室效應(yīng)”形成過程。1.大氣中自然發(fā)生的溫室效應(yīng)：一般主要是由于水分子的吸收紅外輻射引起的，H2O吸收的紅外光線的波長700-850nm和1100-1400nm，而且吸收微弱，所以自然條件下的溫室效應(yīng)不是很強(qiáng)烈。 地球與大氣的能量平衡 地球吸收了太陽輻射能量，為保持其熱平衡，必須將這部分能量輻射回太空，這一過程稱為地球輻射。地球輻射波長都在4m以上，輻射極大值位于10m處，即主要是紅外長波輻射。地球表面輻射的能量主要被低層大氣中的CO2和水汽吸收。地球輻射的波長在48m 和1320m部分能量很容易被大氣中水汽和二氧化碳所吸收；而813m的輻射被吸收很少，這種現(xiàn)象稱為“大氣窗”，這部分長波輻射可以穿過大氣到達(dá)宇宙空間。 CO2和H2O吸收地面輻射的能量后，又以長波輻射的形式將能量放出。這種輻射是向四面八方的，而在垂直方向上則有向上和向下兩部分，向下的部分因與地面輻射方向相反，稱為“大氣逆輻射”。由于大氣逆輻射的作用，一部分地球輻射又被返回地面，使實(shí)際損失的熱量比它們長波輻射放出的熱量少。因此，大氣對地表保持在適宜的溫度范圍起了重要作用。 由于在很長時(shí)期內(nèi)地面的平均溫度基本上維持不變，因此可以認(rèn)為入射的太陽輻射和地球的長波輻射收支是基本平衡的，見圖2-4。 由此可見，發(fā)生于地球和大氣間的能量得失過程與化學(xué)物種的光化學(xué)、光吸收作用密切相關(guān)，尤其是O3、水汽和CO2等。所以，大氣中這些成分的變化會(huì)對地球的能量平衡產(chǎn)生很大的影響。如近地面大氣中水汽和CO2量增加，它們會(huì)吸收地面長波輻射，在近地面與大氣層間形成絕熱層，使近地面熱量得以保持，并導(dǎo)致全球氣溫升高，直接影響人類的生活和安全。這就是所謂的“溫室效應(yīng)”（greenhouse effect）。圖2-4 地球的能量平衡2.人為的溫室效應(yīng)：增加大氣中CO2等溫室氣體濃度，阻止地球熱量的散失，使地球發(fā)生可感覺到的氣溫升高，這就是有名的“溫室效應(yīng)”。CO2吸收的紅外光線的波長1200-1630nm，并強(qiáng)烈吸收。850-1200nm范圍的紅外光，能夠強(qiáng)烈地被CFCs（還有甲烷、一氧化二氮等）吸收，因此人為排放的大量氣體造成的溫室效應(yīng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自然條件下的溫室效應(yīng)。3、主要溫室氣體l 概述 溫室氣體包括兩類：一類在對流層混合均勻，如CO2、CH4、N2O和CFCs。另一類在對流層混合不均勻，如O3、nMHCs。造成混合不同的原因是因?yàn)檫@些溫室氣體在大氣中的壽命（平均存留時(shí)間）不同，化合物壽命長，則容易混合均勻，其溫室效應(yīng)具有全球特征。壽命短則不利于混合均勻，其溫室效應(yīng)只具有區(qū)域性特征。 許多研究資料表明，在過去的1000年內(nèi)，自工業(yè)革命開始后全球大氣對流層中CO2、CH4、N2O和CFCs、O3、nMHCs等都出現(xiàn)了濃度增高的趨勢，特別是1870年以來，這些溫室氣體幾乎呈幾何級數(shù)形式在增長，這引起了人們對溫室氣體研究的關(guān)注。l 一些氣體能夠成為溫室氣體的原因（H2O和CO2）H2O和CO2具備以下的條件 H2O和CO2分子中具有多個(gè)原子，吸收紅外線時(shí)，其分子發(fā)生波動(dòng)，這樣紅外輻射線能夠在其分子內(nèi)部發(fā)生量子轉(zhuǎn)換，因此能夠被他們吸收；這就是為什么雖然大氣中氬含量很多，但是不能有效吸收紅外線的原因。 因?yàn)榧t外輻射是電磁波，因此物質(zhì)分子吸收紅外光后，要求其分子內(nèi)部電場發(fā)生改變，也就是分子之間的電偶極距發(fā)生變化，H2O和CO2具有不對稱的電偶極距，因此能夠吸收紅外線，并導(dǎo)致內(nèi)部電場發(fā)生變化，而象N2、O2等雖然能夠在受到紅外光輻射時(shí)，其分子內(nèi)部發(fā)生原子之間的能量轉(zhuǎn)換而發(fā)生分子顫動(dòng)，但是其分子是對稱的，因此不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部電場發(fā)生變化，因而不能有效吸收紅外線。 在大氣中要求一定的濃度，H2O和CO2在大氣中的濃度較高，象HCl、CO、NO、N2O等分子都具備這樣的條件，但是其在大氣中的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于H2O和CO2，因此目前他們還不是主要的溫室氣體。l 雖然CO2是研究的最主要的溫室氣體，但是CFCs等濃度增加造成的溫室效應(yīng)要比CO2強(qiáng)很多。目前CFCs比如CFC-11、CFC-12已經(jīng)成為十分有效的溫室氣體。 一般而言，H2O和CO2吸收的紅外光線的波長分布在12 00nm以上和8 50nm以下的范圍，例如H2O吸收的紅外光線的波長700-850nm和1100-1400nm，而且吸收微弱，CO2吸收的紅外光線的波長1200-1630nm，并強(qiáng)烈吸收。但是對于850-1200nm范圍的紅外光，對于H2O和CO2則是透明的（不能被吸收）。 但是這個(gè)范圍波段的紅外光能夠強(qiáng)烈地被CFCs（還有甲烷、一氧化二氮等）吸收。 對于H2O和CO2對紅外光的吸收，目前已經(jīng)是“純”吸收，就是說，在在1200nm以上和850nm以下的紅外光目前基本上已經(jīng)全部被H2O和CO2吸收了，再增加的單位的H2O和CO2濃度對于紅外光的吸收只占總吸收量的很少一部分，但是，原來大氣中CFCs等的濃度較低，因此他們增加一個(gè)單位濃度，對于紅外光的吸收量是很大的，因此目前CFCs比如CFC-11、CFC-12等已經(jīng)成為十分有效的溫室氣體。l 大氣中溫室氣體：CO2、N2O、CH4、CO、CH3CHCl2、O3、CFC-11、CFC-12、CCl4。 CO2：自1750年以來，大氣中CO2的濃度增加了31%，目前大氣中CO2的濃度是過去42萬年內(nèi)最高的。人為排放的CO2占3/4是化石燃料的燃燒，其余1/4來自土地利用變化造成毀林開荒（綠色植物對CO2吸收的減少）。過去的20年里，CO2的增長幅度為1.55ppm/a。碳的氧化物碳的氧化物有一氧化碳和二氧化碳。 （1）一氧化碳（CO）：一氧化碳主要來自天然源，自然排放的CO遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人為源。CO的天然源如下：(a) 甲烷的轉(zhuǎn)化。生命有機(jī)體分解產(chǎn)生的CH4經(jīng)OH自由基氧化可形成CO。CH4 +OH CH3 + H2OCH3 + O2 HCHO+OHHCHO + h CO+H2(b) 海水中CO的揮發(fā)。海水中CO過飽和程度很大，可不斷向大氣提供CO，其量約為1.0 108 t/a。(c) 植物排放的烴類(主要是萜烯)，經(jīng)OH自由基氧化產(chǎn)生CO。 (d) 植物葉綠素的光解，由葉綠素光解產(chǎn)生的CO約為(510)107 t/a。 (e) 森林火災(zāi)、農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒每年將產(chǎn)生60106t CO。 一氧化碳的人為源主要是燃料的不完全燃燒，其中80是由汽車排放的。氧氣不足時(shí)：C + 1/2 O2 COC + CO2 2COCO的生成量與空燃比有關(guān)，如空燃比超過15，則汽車尾氣中沒有CO。此外，高溫時(shí)CO2可分解產(chǎn)生CO和原子氧。CO的去除途徑主要被土壤中某些細(xì)菌吸收，并代謝為CO2和CH4；此外，CO與OH自由基反應(yīng)也可轉(zhuǎn)化為CO2。CO在大氣中的停留時(shí)間較短，約為0.4a。城市中CO濃度比農(nóng)村要高得多，其濃度與交通密度有關(guān)，還與地形及氣象條件有關(guān)。CO的主要危害在于能參與光化學(xué)煙霧的形成以及造成全球性的環(huán)境問題。 （2）二氧化碳（CO2）：二氧化碳是無毒氣體。由于它是溫室氣體，能造成全球性環(huán)境的重大變化，故引起了人們的普遍關(guān)注。CO2的人為源主要是礦物燃料的燃燒。而它的天然源主要有： (a) 海洋脫氣。海水中CO2量通常比大氣圈高60多倍，估計(jì)大約有千億噸的CO2在海洋和大氣圈之間不停地交換。(b) 甲烷轉(zhuǎn)化。CH4在平流層中與OH自由基反應(yīng)，最終被氧化為CO2。(c) 動(dòng)植物呼吸、腐敗作用以及生物物質(zhì)的燃燒。(d) CO2不僅來源于地表，而且也來源于地球內(nèi)部。 地球內(nèi)部大量的CO2通過突發(fā)式、陣發(fā)式和漸進(jìn)式將其釋放，釋放出來的CO2成為大氣CO2濃度升高不可忽視的源。碳通過大氣、海洋和生物圈，在自然界中形成了二氧化碳與各種碳化合物的自然循環(huán)。這種循環(huán)使大氣中的二氧化碳平均含量維持在300 mL/m3。一方面由于人類活動(dòng)使CO2的排放量逐年增加，另一方面由于大量砍伐森林，毀滅草原，使地球表面的植被日趨減少，以致減少了整個(gè)植物界從大氣中吸收CO2的數(shù)量。碳的正常循環(huán)已被破壞，全球大氣CO2濃度正在逐漸上升。 二氧化碳是引起溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w。CO2分子對可見光幾乎完全不吸收，但對紅外熱輻射，特別對波長為1218 m范圍的光，則是一個(gè)很強(qiáng)的吸收體。因此，低層大氣中的CO2能夠有效地吸收地面發(fā)射的長波輻射，使近地面大氣變暖。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，從18801970年，CO2從280 mL/m3增至330 mL/m3;1988年CO2已達(dá)350 mL/m3，到本世紀(jì)末大氣中CO2的濃度將達(dá)到365 mL/m3。氣溫自1880年至1945年增加了0.4。早在50年代曾有人提出，如果大氣中CO2增加兩倍，氣溫將升高3.6。按照目前大氣中CO2濃度的增加速度，幾十年之后，可能會(huì)使整個(gè)地球氣候變暖，給人類帶來嚴(yán)重的后果，如使旱災(zāi)地區(qū)面積擴(kuò)大，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還將導(dǎo)致地球表面冰川和冰帽溶化，以致海平面上升6070 cm ，使沿海城市被上漲的海水所淹沒，后果不堪設(shè)想。當(dāng)然大氣中的顆粒物對溫室效應(yīng)有抑制作用。在第二屆世界氣候大會(huì)上(1990年11月)，英國科學(xué)家認(rèn)為，大氣中大量硫酸鹽的存在對全球變暖過程有顯著抑制作用，Wigleye和Raper認(rèn)為，硫酸鹽可能已抵消溫室效應(yīng)對全球變暖貢獻(xiàn)量的三分之一。目前對于氣溶膠在氣候變化中的作用尚有爭議。 CH4：增長很快，1975年以來增長了1060ppbv，目前大氣中CH4濃度是42萬年以來最高的。目前約有一半多是人為排放，例如燃燒化石燃料、家畜飼養(yǎng)、水稻種植、垃圾填埋等。 N2O：1750年以來增加了46ppb，還在增長，目前濃度液是過去1000年中最高的。大約增加的1/3來自人為排放。農(nóng)業(yè)土壤、家畜飼養(yǎng)、化學(xué)工業(yè)。 CFC：原來在大氣中不存在，完全來自人為排放。從1995年開始由于執(zhí)行蒙特利爾議定書的結(jié)果，全球大氣中CFC開始緩慢下降。然而一些替代物（如哈龍類物質(zhì)）的濃度卻開始上升。哈龍類物質(zhì)比CFC穩(wěn)定一些，但是也能夠光解，并破壞臭氧。4、溫室效應(yīng)危害 全球平均溫度上升，兩極冰融化，海平面上升，沿海一些城市可能被淹沒； 全球氣溫上升中，由于兩極溫度升高快，而赤道升溫慢，因此會(huì)導(dǎo)致全球的大氣環(huán)流發(fā)生改變，例如西風(fēng)漂流等減弱，東北信風(fēng)和東南信風(fēng)都會(huì)減弱等，從而引發(fā)一系列的氣候變化反應(yīng)； 另外由于溫室氣體上升，還會(huì)伴隨大量其他環(huán)境問題，如物種對氣候不適應(yīng)導(dǎo)致的物種滅絕，生物對氣候的不適應(yīng)可能導(dǎo)致的疾病流行等等。 4、主要溫室氣體 引起溫室效應(yīng)的物質(zhì)主要有CO2、CH4、N2O、CFCs。（1）大氣中CH4主要來源自濕地、牛群、稻田等，濃度僅次于CO2，其溫室效應(yīng)比CO2大20-30倍。 （2） 我國農(nóng)田土壤排放CO2、CH4、N2O分別為260106 t、17.5106 t和9.6106 t，分別占總排放量的8%、50%、10%。 （3） CFC 也是溫室氣體，對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)率占25%。CFC-11、 CFC-12 主要吸收800-2000 cm-1 之間的輻射；每個(gè)CFC-12 分子產(chǎn)生的溫室效應(yīng)相當(dāng)于15000個(gè)CO2分子 。 （4） 新發(fā)現(xiàn)溫室效應(yīng)最強(qiáng)的物質(zhì)CF3SF5，1個(gè)CF3SF5分子產(chǎn)生溫室效應(yīng)相當(dāng)于105個(gè)CO2 。資料： 全球氣候變暖是一種“自然現(xiàn)象”。由于人們焚燒化石礦物以生成能量或砍伐森林并將其焚燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳等多種溫室氣體，由于這些溫室氣體對來自太陽輻射的可見光具有高度的透過性，而對地球反射出來的長波輻射具有高度的吸收性，也就是常說的“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致全球氣候變暖。近100多年來，全球平均氣溫經(jīng)歷了冷暖冷暖兩次波動(dòng)，總的看為上升趨勢。進(jìn)入八十年代后，全球氣溫明顯上升。全球變暖的后果，會(huì)使全球降水量重新分配，冰川和凍土消融，海平面上升等，既危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，更威脅人類的食物供應(yīng)和居住環(huán)境。全球氣候變暖的背景 全球變暖是指全球氣溫升高。近100多年來，全球平均氣溫經(jīng)歷了冷暖冷暖兩次波動(dòng)，總的看為上升趨勢。進(jìn)入八十年代后，全球氣溫明顯上升。 19811990年全球平均氣溫比100年前上升了0.48。導(dǎo)致全球變暖的主要原因是人類在近一個(gè)世紀(jì)以來大量使用礦物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多種溫室氣體。由于這些溫室氣體對來自太陽輻射的可見光具有高度的透過性，而對地球反射出來的長波輻射具有高度的吸收性，也就是常說的“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致全球氣候變暖。 全球變暖的后果，會(huì)使全球降水量重新分配，冰川和凍土消融，海平面上升等，既危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，更威脅人類的食物供應(yīng)和居住環(huán)境。 出現(xiàn)全球變暖趨勢的具體原因是，人們焚燒化石礦物以生成能量或砍伐森林并將其焚燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)入了地球的大氣層。政府間氣候變化問題小組根據(jù)氣候模型預(yù)測，到2100年為止，全球氣溫估計(jì)將上升大約1.4-5.8攝氏度(2.5-10.4華氏度)。根據(jù)這一預(yù)測，全球氣溫將出現(xiàn)過去10,000年中從未有過的巨大變化，從而給全球環(huán)境帶來潛在的重大影響。 為了阻止全球變暖趨勢，1992年聯(lián)合國專門制訂了聯(lián)合國氣候變化框架公約，該公約于同年在巴西城市里約熱內(nèi)盧簽署生效。依據(jù)該公約，發(fā)達(dá)國家同意在2000年之前將他們釋放到大氣層的二氧化碳及其它“溫室氣體”的排放量降至1990年時(shí)的水平。另外，這些每年的二氧化碳合計(jì)排放量占到全球二氧化碳總排放量60%的國家還同意將相關(guān)技術(shù)和信息轉(zhuǎn)讓給發(fā)展中國家。發(fā)達(dá)國家轉(zhuǎn)讓給發(fā)展中國家的這些技術(shù)和信息有助于后者積極應(yīng)對氣候變化帶來的各種挑戰(zhàn)。截止2004年5月，已有189個(gè)國家正式批準(zhǔn)了上述公約。全球變暖的歷史與預(yù)測 全球變暖是真實(shí)的，而且正在進(jìn)行！ 主流科學(xué)界一致對全球變暖是越來越清楚了，每天在改變我們的氣候都是真實(shí)的，他們也正在進(jìn)行中。在20世紀(jì)末年初以來，表面平均溫度的地球增加了約1.1f （ 0.6攝氏度） 。在過去的40年中，氣溫上升約0.5f （ 0.2-0.3攝氏度） 。在過去400-600年，全球變暖，在20世紀(jì)是更超過歷史上任何一個(gè)時(shí)間， 7分之10的年，在20世紀(jì)發(fā)生在20世紀(jì)90年代，由于其中一個(gè)最強(qiáng)勁的下午1998是最熱的一年，因?yàn)榭煽康臏囟葴y量開始的。 此外，變化，在自然環(huán)境支持的事實(shí)，即地球正在變暖; 山區(qū)giaciers也在逐漸消退; 在過去四十年里，北極冰厚度已經(jīng)下跌了大約40 ; 全球海平面上升了約快三倍超過了過去的100年相比在以前的3000年里 有越來越多的研究顯示，植物和動(dòng)物改變其范圍和行為回應(yīng)氣候。 根據(jù)儀器記錄，相對于1860年至1900年期間，全球陸地與海洋溫度上升了攝氏0.75度。自1979年，陸地溫度上升速度比海洋溫度快一倍（陸地溫度上升了攝氏0.25度，而海洋溫度上升了攝氏0.13度）。根據(jù)衛(wèi)星溫度探測，對流層的溫度每十年上升攝氏0.12度至0.22度。在1850年前的一兩千年，雖然曾經(jīng)出現(xiàn)中世紀(jì)溫暖時(shí)期與小冰河時(shí)期，但是大眾相信全球溫度是相對穩(wěn)定的。 根據(jù)美國國家航空航天局戈達(dá)德太空研究所的研究報(bào)告估計(jì)，自1800年代有測量儀器廣泛地應(yīng)用開始，2005年是最溫暖的年份，比1998年的記錄高了攝氏百分之幾度。 世界氣象組織和英國氣候研究單位也有類似的估計(jì)，曾經(jīng)預(yù)計(jì)2005年是僅次于1998年第二溫暖的年份。 在人類近代歷史才有一些溫度記錄。這些記錄都來自不同的地方，精確度和可靠性都不盡相同。在1860年才有類似全球溫度儀器記錄，相信當(dāng)年的記錄很少受到城市熱島效應(yīng)的影響。從最近的千禧年內(nèi)的多方記錄所展示的長遠(yuǎn)展望，在過去1000年的溫度記錄中可以看到有關(guān)的討論及其中的差異。最近50年的氣候轉(zhuǎn)變的過程是十分清晰，全賴詳細(xì)的溫度記錄。到了1979年，人類更開始利用衛(wèi)星溫度測量來量度對流層的溫度。 在2000年后，各地的高溫記錄經(jīng)常被打破。譬如：2003年8月11日，瑞士格羅諾鎮(zhèn)錄得攝氏41.5度，破139年來的記錄。同年，8月10日，英國倫敦的溫度達(dá)到攝氏38.1，破了1990年的記錄。同期，巴黎南部晚上測得最低溫度為攝氏25.5度，破了1873年以來的記錄。8月7日夜間，德國也打破了百年最高氣溫記錄。在2003年夏天，臺(tái)北、上海、杭州、武漢、福州都破了當(dāng)?shù)馗邷赜涗?，而中國浙江省更快速地屢破高溫記錄?7個(gè)氣象站中40個(gè)都刷新記錄。2004年7月，廣州的罕見高溫打破了五十三年來的記錄。2005年7月，美國有兩百個(gè)城市都創(chuàng)下歷史性高溫記錄。2006年8月16日，重慶最高氣溫高達(dá)43度。臺(tái)灣宜蘭在2006年7月8日溫度高達(dá)38.8度，破了1997年的記錄。2006年11月11日是香港整個(gè)十一月最熱的一日，最高氣溫高達(dá)29.2度，比1961年至1990年的平均最高溫26.1度還要高。 據(jù)新華社電美國科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，古代農(nóng)業(yè)活動(dòng)曾使世界避免進(jìn)入新冰川期。這說明，人類活動(dòng)引起全球氣候變暖可能持續(xù)了數(shù)千年。研究人員說，砍倒大樹并開墾第一片田地的史前農(nóng)民使大氣中甲烷和CO 2等溫室氣體含量發(fā)生了很大變化，全球氣溫因此逐漸回升。 美國弗吉尼亞大學(xué)教授拉迪曼說：“要不是早期農(nóng)業(yè)帶來的溫室氣體，目前地球氣溫很可能還是冰川時(shí)期的氣溫?！崩下姓J(rèn)，研究結(jié)果非常容易引起爭議。 美國國家大氣研究中心17日說，科學(xué)家通過兩項(xiàng)最新研究預(yù)測，即使現(xiàn)在全世界溫室氣體的排放量穩(wěn)定在2000年的水平，本世紀(jì)全球變暖和海平面上升的趨勢已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)。 國家大氣研究中心的科學(xué)家在18日出版的科學(xué)雜志上連續(xù)發(fā)表兩篇論文，從不同角度預(yù)測了全球氣候變化的趨勢。他們的成果將由聯(lián)合國下屬的政府間氣候變化專家委員會(huì)評估，收錄到2007年公布的下一份全球氣候變化報(bào)告中。 在第一篇論文中，國家大氣研究中心的魏格雷提出了一個(gè)較簡單的數(shù)學(xué)模型來理解全球氣候變化。他認(rèn)為，由于海洋存在“熱慣性”，對溫室氣體等外界影響的反應(yīng)有所滯后，本世紀(jì)全球變暖的趨勢只不過是以前排放溫室氣體的后果。 據(jù)魏格雷預(yù)測，到2400年，已存在于大氣中的溫室氣體成分，將至少使全球平均氣溫升高1攝氏度；不斷新排放的溫室氣體，又將導(dǎo)致全球平均氣溫額外升高2至6攝氏度。這兩個(gè)因素還會(huì)分別引起海平面每世紀(jì)上升10厘米和25厘米。 他在論文中說，要遏制氣候變暖的趨勢，現(xiàn)在就必須將全球溫室氣體排放控制在極其低的水平，即使這樣海平面上升的趨勢恐怕也難以避免，每世紀(jì)10厘米的上升速度可能是最樂觀的預(yù)測。 由杰拉爾德梅爾等人發(fā)表的第二篇論文則預(yù)測，由于“熱慣性”的存在，即使本世紀(jì)中人類不向大氣排放任何溫室氣體，到2100年全球平均氣溫也將至少升高0.5攝氏度，海平面將上升11厘米以上，其中海平面上升的速度比科學(xué)家早先的預(yù)測值高了一倍多。梅爾對此解釋說，這是因?yàn)橐郧暗念A(yù)測沒有考慮到冰川融化等的影響。 梅爾的研究小組用兩套數(shù)學(xué)模型，借助超級計(jì)算機(jī)模擬了全球溫室氣體排放量分別為低、中、高時(shí)的氣候和海平面變化情況。全球變暖的條件 地球氣候變暖和人類大量排放溫室氣體導(dǎo)致溫室效應(yīng)有關(guān)。但日本和丹麥科研人員近日指出，溫室氣體增加并非導(dǎo)致氣候變暖的惟一原因，太陽活動(dòng)變化在其中也起到了推動(dòng)作用。 據(jù)日本經(jīng)濟(jì)新聞報(bào)道，日本橫濱國立大學(xué)環(huán)境信息研究院的伊藤公紀(jì)教授制作了一張圖表。從圖上看，過去200年間地球平均氣溫和太陽磁場強(qiáng)度的變化曲線基本吻合。伊藤公紀(jì)由此推斷，太陽活動(dòng)對氣候變暖也有影響，僅用溫室氣體增加解釋氣候變暖可能不夠全面。 太陽活動(dòng)對地球氣溫的影響已被專家們關(guān)注了很長時(shí)間。一般來說，太陽黑子多的時(shí)候，太陽活動(dòng)劇烈。比如史料曾記載，公元17世紀(jì)時(shí)太陽黑子很少出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的地球氣候也相對寒冷。但地面獲得的探測信息也顯示，太陽活動(dòng)強(qiáng)弱變化引起的太陽輻射能量變化幅度僅為0.1%，如此微小的變化似乎不足以對氣候造成太大影響。 然而，最近國際空間科學(xué)界出現(xiàn)了一種假說，認(rèn)為太陽活動(dòng)的變化會(huì)改變地球上空的云量，“放大”太陽對地球的影響，從而左右氣候變化。提出這種假說的丹麥科學(xué)家推測，射向地球的宇宙射線可較穩(wěn)定地使部分大氣離子化，使云容易生成，從而吸收太陽的大量輻射，降低地球溫度。但是，太陽活動(dòng)高峰時(shí)釋放出的高速帶電粒子流，能干擾宇宙射線射向地球，使云不易形成，進(jìn)而導(dǎo)致地球溫度升高。目前，丹麥科研人員正在研究與云形成有關(guān)的各種因素，以論證上述假說。 也有日本專家提出，雖然太陽輻射能量的變化幅度只有0.1%，但他們發(fā)現(xiàn)這種能量變化能使地球大氣對于太陽紫外線的吸收量變化幅度達(dá)到百分之幾，這種吸收量的增加會(huì)使大氣臭氧層溫度升高。日本氣象研究所第二研究部負(fù)責(zé)人小寺邦彥表示，臭氧層溫度的變化會(huì)波及對流層，從而對寒流和季風(fēng)造成影響，但目前尚不清楚上述機(jī)制能對地球氣候變暖產(chǎn)生多大影響。為了繼續(xù)研究這個(gè)課題，小寺邦彥等人組成的國際研究小組已于去年開始工作。 全球變暖的原因 全球變暖的原因很多，概括以后有以下幾點(diǎn)：1.人口劇增因素 近年來人口的劇增是導(dǎo)致全球變暖的主要因素之一。同時(shí)，這也嚴(yán)重地危肋著自然生態(tài)環(huán)境間的平衡。這樣多的人口，每年僅自身排放的二氧化碳就將是一驚人的數(shù)字，其結(jié)果就將直接導(dǎo)制大氣中二氧化碳的含量不斷地增加，這樣形成的二氧化碳“溫室效應(yīng)”將直接影響著地球表面氣候變化。 2.大氣環(huán)境污染因素 目前，環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重已構(gòu)成一全球性重大問題，同時(shí)也是導(dǎo)致全球變暖的主要因素之一。現(xiàn)在，關(guān)于全球氣候變化的研究已經(jīng)明確指出了自上個(gè)世紀(jì)末起地球表面的溫度就已經(jīng)開始上升。 3.海洋生態(tài)環(huán)境惡化因素 目前，海平面的變化是呈不斷地上升趨勢，根據(jù)有關(guān)專家的預(yù)測到下個(gè)世紀(jì)中葉，海平面可能升高50cm。如不采取及對措施，將直接導(dǎo)致淡水資源的破壞和污染等不良后果。另外，陸地活動(dòng)場所產(chǎn)生的大量有毒性化學(xué)廢料和固體廢物等不斷地排入海洋；發(fā)生在海水中的重大泄(漏)油事件等以及由人類活動(dòng)而引發(fā)的沿海地區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞等都是導(dǎo)致海水生態(tài)環(huán)境遭破壞的主要因素。 4.土地遭侵蝕、沙化等破壞因素 5.森林資源銳減因素 在世界范圍內(nèi)，由于受自然或人為的因素而造成森林面積正在大幅度地銳減。 6.酸雨危害因素 酸雨給生態(tài)環(huán)境所帶來的影響已越來越受到全世界的關(guān)注。酸雨能毀壞森林，酸化湖泊，危及生物等。目前，世界上酸雨多集中在歐洲和北美洲，多數(shù)酸雨發(fā)生在發(fā)達(dá)國家，一些發(fā)展中國家，酸雨也在迅速發(fā)生、發(fā)展。 7.物種加速絕滅因素 地球上的生物是人類的一項(xiàng)寶貴資源，而生物的多樣性是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。但是目前地球上的生物物種正在以前所未有的速度消失。 8.水污染因素 據(jù)全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測項(xiàng)目表明，全球大約有10%的監(jiān)測河水受到污染，本世紀(jì)以來，人類的用水量正在急劇地增加，同時(shí)水污染規(guī)模也正在不斷地?cái)U(kuò)大，這就形成了新鮮淡水的供與需的一對矛盾。由此可見，水污染的處理將是非常地迫切和重要。 9.有毒廢料污染因素 不斷增長的有毒化學(xué)品不僅對人類的生存構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，而且對地球表面的生態(tài)環(huán)境也將帶來危害。全球持續(xù)變暖 中國氣象局國家氣候中心副主任羅勇表示，據(jù)世界上許多科學(xué)家預(yù)測，未來50100年人類將完全進(jìn)入一個(gè)變暖的世界。由于人類活動(dòng)的影響，21世紀(jì)溫室氣體和硫化物氣溶膠的濃度增加很快，使未來100年全球、東亞地區(qū)和我國的溫度迅速上升，全球平均地表溫度將上升1.4-5.8。到2050年，我國平均氣溫將上升2.2。 “入冬以來罕見大霧天氣頻發(fā)也是暖冬的一個(gè)征兆?！绷_勇說，大霧天氣系“暖冬”造成強(qiáng)冷空氣非常弱所致。全球變暖的現(xiàn)實(shí)正不斷地向世界各國敲響警鐘，氣候變暖已經(jīng)嚴(yán)重影響到人類的生存和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，它不僅是一個(gè)科學(xué)問題，而且是一個(gè)涵蓋政治、經(jīng)濟(jì)、能源等方面的綜合性問題，全球變暖的事實(shí)已經(jīng)上升到國家安全的高度 全球變暖的溫度預(yù)測 德國研究人員表示，未來全球氣溫可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一些科學(xué)家此前所做的預(yù)測，如果新的計(jì)算機(jī)模型關(guān)于氣候變化所做的預(yù)測是正確的話。 據(jù)路透社報(bào)道，政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC，由各國氣象專家組成，研究全球氣候趨勢)此前預(yù)測，到本世紀(jì)末，隨著二氧化碳的成倍增加，全球氣溫將升高1.5至4.5攝氏度。但德國美因茲馬普化學(xué)研究所的邁因拉特安德烈埃教授及其研究小組的最新測算方法卻表明，全球氣溫上升的最高幅度可達(dá)到6攝氏度。 安德烈埃教授表示，這種新的方法是將懸浮微粒、溫室氣體和生物圈效應(yīng)統(tǒng)一在一起，改變了以往關(guān)于氣候變化的預(yù)測，即使之從人們可以容忍的程度發(fā)展到更迅速變化的危險(xiǎn)境地。 安德烈埃教授將溫室氣體比作是導(dǎo)致全球變暖的加速器，懸浮微粒的存在則可以減緩氣溫的上升。懸浮微粒是空氣中產(chǎn)生于燃燒、化學(xué)制品和煙塵之中的細(xì)小微粒。隨著新的空氣凈化調(diào)節(jié)裝置的使用，懸浮微粒的數(shù)量將會(huì)減少，因而其冷卻功效也就隨之變小。相反，全球氣溫卻會(huì)隨之上升。 懸浮微粒只能在大氣中停留一周的時(shí)間，而溫室氣體則能停留大約50多年的時(shí)間。也就是說，懸浮微粒的冷卻作用減少得快，而溫室氣體減少得慢。這樣，在長期的競賽中，溫室氣體最終必將戰(zhàn)勝懸浮微粒，隨之而來的就是灼熱的高溫天氣。 然而，安德烈埃教授也同時(shí)承認(rèn)，這種情況具有高度的科學(xué)不確定性，氣候的變化也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)理解所能達(dá)到的范疇。如果他的計(jì)算是正確的，21世紀(jì)氣候的變化就會(huì)超過政府間氣候變化專門委員會(huì)的預(yù)測。有資料說，再過七年，全球氣候?qū)⒉豢赡孓D(zhuǎn)的變暖。全球升溫的后果 據(jù)新華社電美國世界觀察研究所的研究人員近期警告說，全球氣候升溫將致全球農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，或許在下個(gè)世紀(jì)出現(xiàn)食品匱乏的局面。研究人員在分析聯(lián)合國和美國國立科學(xué)院發(fā)布的信息以及世界稻米市場趨勢后得出了這一看法。 世界觀察研究認(rèn)為，全球氣候升溫和地下水水位下降將成為全球糧食供應(yīng)緊張的直接誘因，全球稻米價(jià)格上漲趨勢體現(xiàn)了這一點(diǎn)。 全球升溫還會(huì)造成海平面升高，沿海地區(qū)會(huì)被淹沒，以前所說的大西洲就是這樣被淹沒的。 美國政府發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，即使是在去年全球糧食大豐收、小麥和玉米價(jià)格下降的情況下，稻米價(jià)格依然上漲了30%，達(dá)到每噸260美元。 美國國立科學(xué)院去年發(fā)表的一份研究報(bào)告顯示，水稻生長季節(jié)氣溫異常上升將使收成減少。另外，全球許多地區(qū)出現(xiàn)地下水水位下降、水井枯竭問題，也將對糧食產(chǎn)量構(gòu)成影響。 如何減緩全球變暖 地球升溫使地球在多個(gè)方面發(fā)生了變化，其中的一些變化本身也會(huì)抑制地球升溫的趨勢。 其一，地球升溫使地球上的部分冰雪消融，全球液態(tài)水總量增加。而液態(tài)水的比熱高于冰雪，因溫室效應(yīng)而增加的熱量因?yàn)榈厍蛏弦簯B(tài)水總量增加而未使水的溫度顯著上升，因溫室效應(yīng)而增加的熱量雖然使地球上的巖石、土地等溫度顯著上升，但由于其與地球上的液態(tài)水發(fā)生熱交換，使整個(gè)地球不再顯著升溫，一定程度上抵消了溫室效應(yīng)，延緩了地球上冰雪的融化。 其二，地球升溫使地球上的綠色植物生長旺盛，其光合作用比地球升溫前吸收了更多的二氧化碳(溫室氣體的主要部分)，固定了一部分溫室氣體，使這部分溫室氣體不再阻止地球上的熱量向外輻射，也在一定程度上抵消了溫室效應(yīng)。 地球升溫使地球上液態(tài)水總量增加，綠色植物吸收更多溫室氣體，反過來延緩了地球升溫的趨勢，有利于達(dá)到均衡。當(dāng)然，隨著地球升溫趨勢的緩解，地球上液態(tài)水增量和被吸收的主要溫室氣體增量越來越小，如果不減少二氧化碳等溫室氣體的排放量，地球又會(huì)升溫，在地球上引起新一輪的液態(tài)水總量增加和綠色植物生長峰值，再次延緩地球升溫的趨勢。所以，在不減少二氧化碳等溫室氣體排放量的情況下，上述均衡會(huì)交替地形成和打破，如此循環(huán)使地球氣溫較之以前發(fā)生更大的波動(dòng)，而不是單調(diào)遞增；而如果減少二氧化碳等溫室氣體的排放或?qū)⑴欧诺臏厥覛怏w固定，可平復(fù)地球氣溫的波動(dòng)。 科學(xué)家們提出了一個(gè)大膽的想法，要圍繞地球建立一個(gè)由小微?；蛱诊w船組成的人工太空環(huán)，遮蔽熱帶陽光，調(diào)節(jié)地球溫度。 不過，一些反對者認(rèn)為，這種想法肯定會(huì)有一些副作用，一個(gè)能夠?qū)μ柟膺M(jìn)行有效散射的粒子帶將會(huì)使我們的每個(gè)夜空都變成和滿月時(shí)一樣明亮；而且這一計(jì)劃的預(yù)算將高得驚人，可能達(dá)到6萬億到200萬億美元，就連全球資金最為充足的科研機(jī)構(gòu)美國航空航天局也無法承擔(dān)，如果把散射粒子改為太空飛船的話，預(yù)算額可能會(huì)少一些，估計(jì)能降到5000億美元左右。 地球誕生以來，大氣溫度曾經(jīng)幾度升降，太陽輻射、云層遮蔽和溫室氣體等各種因素都曾經(jīng)或正在影響著我們的氣候。如果給地球圍上一個(gè)粒子或飛船組成的“腰帶”的話，赤道上空就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)陰影，要部署這些粒子，就必須使用一些專門的控制飛船，像牧羊犬一樣照看粒子群。 過去的一個(gè)世紀(jì)，地球溫度明顯上升，未來一百年間這一趨勢還會(huì)繼續(xù)下去，很多研究都證實(shí)地球氣溫將在未來幾個(gè)世紀(jì)里提高1到20華氏度，海平面明顯上升，一些海濱城市將不復(fù)存在。有科學(xué)家指出，減少太陽光照射，地球溫度就會(huì)降低，而一些地面或太空系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)這一目的。不過，有科學(xué)家指出，人們目前還無法計(jì)算出地球到底能吸收多少陽光，又有多少陽光被反射回太空，而這正是實(shí)施上述計(jì)劃的關(guān)鍵一步。 美國科學(xué)家的研究顯示，古代農(nóng)民的活動(dòng)曾使世界避免進(jìn)入新冰川期。這一結(jié)果說明，人類活動(dòng)引起的全球氣候變暖不是新現(xiàn)象，它可能持續(xù)了數(shù)千年。英國觀察家報(bào)最近援引研究人員的話說，砍倒大樹并開墾第一片田地的史前農(nóng)民使地球大氣中甲烷和二氧化碳等溫室氣體含量發(fā)生了很大變化，全球氣溫因此逐漸回升。美國弗吉尼亞大學(xué)教授威謙拉迪曼說：“要不是早期農(nóng)業(yè)活動(dòng)帶來的溫室氣體，目前地球氣溫很可能還是冰川時(shí)期的氣溫?！毖芯勘砻?，如果沒有人類干預(yù)，地球會(huì)比現(xiàn)在低2攝氏度，蔓延的冰蓋和冰川會(huì)影響世界很多地區(qū)。人類排放的一些氣體如二氧化碳、甲烷、氯氟烴等具有吸收紅外線輻射的功能，這些氣體被稱為“溫室氣體”。它們在大氣中大量存在，如同一個(gè)罩子，把地面上散發(fā)的熱量阻擋。就像“暖房”一樣，造成地表溫度的上升。科學(xué)家把這種現(xiàn)象稱為“溫室效應(yīng)”。有一種說法：認(rèn)為溫室效應(yīng)是造成全球氣候變暖的主要原因。這是科學(xué)家考察了近一百年來二氧化碳排放量的增加與氣溫上升相關(guān)性而提出的。認(rèn)為控制溫室氣體的排放，可能會(huì)控制全球氣候變暖，防止生態(tài)平衡破壞，農(nóng)業(yè)變異，冰川融化等災(zāi)害發(fā)生。當(dāng)然，根據(jù)現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)研究，對溫室效應(yīng)和全球候氣變暖的相關(guān)程度，還在進(jìn)一步探索。但人們確實(shí)已經(jīng)感受到全球氣候變暖和異常，在這方面，科學(xué)家提出控制溫室氣體排放量也許是防患于未然吧。 全球氣候變暖的原因有兩方面：大量燃燒煤炭、天然氣等產(chǎn)生大量溫室氣體；肆意砍伐原始森林，使得吸收二氧化碳的能力下降。大氣層和地表這一系統(tǒng)就如同一個(gè)巨大的“玻璃溫室”，使地表始終維持著一定的溫度，產(chǎn)生了適于人類和其他生物生存的環(huán)境。在這一系統(tǒng)中，大氣既能讓太陽輻射透過而達(dá)到地面，同時(shí)又能阻止地面輻射的散失，我們把大氣對地面的這種保護(hù)作用稱為大氣的溫室效應(yīng)。造成溫室效應(yīng)的氣體稱為“溫室氣體”，它們可以讓太陽短波輻射自由通過，同時(shí)又能吸收地表發(fā)出的長波輻射。這些氣體有二氧化碳、甲烷、氯氟化碳、臭氧、氮的氧化物和水蒸氣等，其中最主要的是二氧化碳。近百年來全球的氣候正在逐漸變暖，與之同時(shí)，大氣中的溫室氣體的含量也在急劇地增加。許多科學(xué)家都認(rèn)為，溫室氣體的大量排放所造成溫室效應(yīng)的加劇可能是全球變暖的基本原因。 排放溫室氣體的人類活動(dòng)包括：所有的化石能源燃燒活動(dòng)排放二氧化碳。在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然氣較低；化石能源開采過程中的煤炭瓦斯、天然氣泄漏排放二氧化碳和甲烷；水泥、石灰、化工等工業(yè)生產(chǎn)過程排放二氧化碳；水稻田、牛羊等反芻動(dòng)物消化過程排放甲烷；土地利用變化減少對二氧化碳的吸收；廢棄物排放甲烷和氧化亞氮。人類燃燒煤、油、天然氣和樹木，產(chǎn)生大量二氧化碳和甲烷進(jìn)入大氣層后使地球升溫，使碳循環(huán)失衡，改變了地球生物圈的能量轉(zhuǎn)換形式。自工業(yè)革命以來，大氣中二氧化碳含量增加了25%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過科學(xué)家可能勘測出來的過去16萬年的全部歷史紀(jì)錄，而且目前尚無減緩的跡象。 導(dǎo)致全球變暖的主要原因是人類在近一個(gè)世紀(jì)以來大量使用礦物燃料（如煤、石油等），排放出大量的二氧化碳等多種溫室氣體。由于這些溫室氣體對來自太陽輻射的短波具有高度的透過性，而對地球反射出來的長波輻射具有高度的吸收性，還包括看不見摸不著的電磁污染，也就是常說的“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致全球氣候變暖。 世界上的森林主要分為寒帶(北方)森林、溫帶森林和熱帶森林三類。據(jù)專家介紹，今天的森林生態(tài)系統(tǒng)，是大自然經(jīng)過8000年的進(jìn)化才逐漸形成的。今天，所有的原始森林都淪為伐木業(yè)大規(guī)模開采利用的目標(biāo)。在熱帶地區(qū)，許多現(xiàn)在已蕩然無存的森林就是在過去的50年被砍伐一空的。僅1960年至1990年，就有超過4.5億公頃的熱帶森林被吞噬，占世界熱帶森林總面積的20%；還有數(shù)百萬公頃的熱帶森林在砍伐、農(nóng)田開墾和礦產(chǎn)開采中退化。 而且，全球的非法砍伐和非法木材產(chǎn)品交易還在繼續(xù)加劇，尤其是在擁有熱帶森林的發(fā)展中國家和政府執(zhí)法不力的俄羅斯等國。而國際市場對廉價(jià)木產(chǎn)品的需求，又進(jìn)一步惡化了這一狀況。 政府間氣候變化問題小組根據(jù)氣候模型預(yù)測，到2100年為止，全球氣溫估計(jì)將上升大約1.45.8攝氏度(2.510.4華氏度)。根據(jù)這一預(yù)測，全球氣溫將出現(xiàn)過去10,000年中從未有過的巨大變化，從而給全球環(huán)境帶來潛在的重大影響。126