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从天堂到地狱的1度之差(04) 温室效应及其危害

1个月前 来源: 张智森 评论0条

什么是温室效应?

生活中,我们常常见到玻璃育花房和蔬菜大棚,这些就是典型的温室。温室有两个特点:其一是温度较室外高,其二是不散热。 使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室,是让太阳光能够直接照射进温室,让温室内温度提高;而玻璃或透明塑料薄膜又可以阻止室内的热空气向外散发。人造温室的目的是使室内的温度保持高于外界的状态,有利于作物生长加快。

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而地球作为一个整体,自有其维持能量平衡或温度恒定的机制:一方面吸收来自太阳光的热量升温,另一方面将自己产生或储存的热量通过向宇宙空间发射红外辐射的方式散发出去。然而,科学家们推算,如果地球表面的红外辐射无阻挡的发散,地表的平均温度差不多会是零下十八度。那么是什么机制把地球向外辐射的热量阻挡了,从而把地球调节到适合人类居住的温度呢?研究发现,地球上空的大气层中含有一定数量的CO2气体,它们像玻璃房的玻璃一样,具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果就像是形成一种无形的玻璃罩,既可以让来自太阳辐射的可见光直接穿过到达地球,又可以使地球热量不能冲出大气层,其结果就是地球表面变热起来。

因为CO2的这种功能,它被称为温室气体。后来发现,人类活动和大自然排放的温室气体还有氯氟烃(CFC〕、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物气体等,但是大气层中主要的温室气体还是CO2。

正常的自然条件下,大气层所含的CO2温室气体浓度基本保持恒定,因而地球能够确保维持适合人类生存的温度。然而,随着地球上人类密度的增加,尤其是经历了150多年的大规模工业化发展,越来越多的化石燃料,如石油、煤炭等被焚烧,与此同时,更多的森林被砍伐。这些活动都会使CO2等温室气体大量增加,并聚集到大气层,其结果是地球上更加多的红外线热量散发不出去,导致地球温度上升,这就是我们平时所说的造成地球表面变热的温室效应。

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关于温室效应,联合国认定已得到科学证实的事实是,地球大气中温室气体的浓度直接影响全球平均气温;自工业革命时期以来,随着温室气体浓度持续上升,全球平均气温也一直增加;而大气中含量最多的温室气体CO2主要由焚烧化石燃料产生。

大约一个世纪前,人类就开始意识到温室效应。瑞典科学家Svante Arrhenius于1896年首次描述了大气气体的变暖作用。

1912年,新西兰一家报纸刊登了一篇文章,其中指出:“世界上的熔炉现在每年燃烧约20亿吨煤。当它与氧气结合燃烧时,每年会向大气中添加约70亿吨二氧化碳。这倾向于使空气成为更有效的地球覆盖层并提高其温度。如果积累几个世纪,这种影响可能很大。”

1981年,埃克森美孚自己的科学家警告说,化石燃料燃烧会导致气候变化。该公司内部消息显示,他们当时已经意识到化石燃料、排放与气候变化之间的联系。

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1988年,科学家詹姆士·汉森(James Hansen)告诉美国国会,全球变暖是由于化石燃料燃烧导致大气中温室气体蓄积引起的。直到此时,科学家们才开始宣传气候变化的风险,温室效应才逐渐成为公众关注的焦点。

影响温室效应结果的其他因素

气候学家对于CO2升高温度的作用及温室效应的客观存在是一致公认的。但研究表明CO2浓度翻倍所造成的温度升高只有一度左右,所以温度实际升高多少还与其他因素的协同效应有关。对于大气中CO2浓度升高究竟能使温度具体升高多少目前没有一个气候模型能准确预测,这也是学术界有争议的地方。当然很多争议是由于政治经济利益出发点的不同。

除了温室气体的升温作用,自然界中还有一些降温因素。这些因素的弱化也将间接升温。

我们常见的云层,特别是低云,能帮助地球反射太阳光回到宇宙,起到的作用是让地球变冷。通常,地球表面大约三分之二的地方被云覆盖。然而,大气温度升高造成这些云的数量减少,云层的制冷效果变差,从而让CO2上升造成的温度上升更加显著,这就是云反馈。

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能吸收CO2的因素,也是降温元素。 地球上可以吸收大量CO2的是海洋中的浮游生物,每年海洋吸收了约30%的人为CO2排放量,从而协助减少了CO2造成的增温。然而,海洋吸收CO2的生态代价很高,因为吸收的CO2会与海水发生反应并改变海洋的酸度。自工业革命开始以来,海洋酸度总体增加了26%。

吸收 CO2的另一主要因素是陆地上的森林,尤其是热带雨林,因为在它们的生长过程中,其组织可以储存大量的碳。1000万平方公里的雨林可以吸收50-100年内产生的1000-1500亿吨的CO2。其他有光合作用的绿色植物也有此功能,所以有人建议,可以种植一些植物,通过光合作用吸收CO2来减少碳的释放。而大量砍伐森林必然导致CO2浓度升高。

CO2一旦产生可在大气中滞留几个世纪,在海洋中的的存留时间可能更长。目前海洋中的CO2含量越来越高,科学家测量海洋热含量值发现,2018年数值最高,2017年名列第二,2015年第三。

碳排造成温度上升

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20世纪,全世界平均温度约攀升0.6摄氏度,全球变暖的程度超过过去400-600年中的任何一段时间。北半球春天冰雪解冻期比150年前提前了9天,而秋天霜冻开始时间却晚了约10天。中国科学家确认,中国的温室气体排放导致了气温升高。根据他们的计算,CO2和其他温室气体的排放很可能提高了一年中最高温那天的日最高和日最低气温——温度升高的幅度分别为0.92°C和1.7°C。

进入20世纪八十年代后,全球气温明显上升。21世纪北极平均气温上升了1.6℃以上。

2000年后,各地的高温记录经常被打破。譬如:2003年8月11日,瑞士格罗诺镇录得41.5℃,破139年来的记录。同年8月10日,英国伦敦的温度达到38.1℃,破了1990年的记录。同期,巴黎南部晚上测得最低温度为25.5℃,破了1873年以来的记录。8月7日夜间,德国也打破了百年最高气温记录。在2003年夏天,台北、上海、杭州、武汉、福州都破了当地高温记录,而中国浙江省更快速地屡破高温记录,67个气象站中40个都刷新记录。2006年11月11日是香港整个11月最热的一日,最高气温高达29.2℃,比1961年至1990年的平均最高温26.1℃还要高。

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世界气象组织6月28日发表声明称,2015年至2019年的5年很有可能成为地球上,“自有记录以来最热的5年”。大气中的温室气体浓度也上升到了创纪录水平,这个状况锁定了未来世代的变暖趋势。而这种趋势今年仍在继续,丝毫没有减弱的迹象。

温室效应造成的温度升高会对地球及人类产生什么样的影响作用或潜在危害?温度升高与森林大火及其严重程度是什么关系?

未完待读。请继续参阅《从天堂到地狱的1度之差(05):温室效应与森林大火是什么关系?》

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