气候影响和生态环境
二氧化碳在全球热平衡中的地位已经得到了充分的认可。由于二氧化碳能够吸收热能,它减少了大气层散热,也就是说,(1)它能辐射长波红外线和对可见光的透明度的能力(2)它吸收长波红外线的能力一斤对可见光的通透性被定义为“温室效应”。“温室效应”从根本上市由于带有强烈红外线吸收光谱带的水汽和二氧化碳造成。在大气这两种气体或者其中之一浓度变化,当然,影响了问世内部的热量和长波红外线的捕集,也因此决定了全球气候。大气中二氧化碳的浓度已经从1890年的290ppm增加到322ppm。而这些增长中25%都是在过去的10年里发生的。1958年以来,平均一年的增长已经接近0.7ppm/年。任刚这个趋势继续,大气二氧化碳浓度预计在公元2035年会翻一番。基于一些广为公认的气候模型,这种翻倍可以导致中纬度的
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面温度升高到2.4度左右,伴随着南北两极区域和市区及郊区的潜在升温。
从人类学角度来看,大气中温室效应的增加可以看出二氧化碳对全球气候回暖有着重要的潜在影响。由于耕作季节长度的增加,就目前而言,这种升温所带来的结果是有利的。但从长远角度来看,持续的全球升温可能对全球农业发展来说是有害的。通过国家研究委员会的一份
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来看,由大气二氧化碳浓度升高而引起的气候变暖被认为会在农业领域导致重要的变化。这些变化有:(1)干旱和半干旱地区的扩大(2)可耕和不可耕区域的两极化提升(3)夏季温度太高以至于重要的中纬度谷物无法达到百分之百的生产率,例如小麦和大豆。这些变化带来的影响会降低土地对于农作物的适宜度并且扰乱北半球许多地区现有的农业模式。当然,这也可以导致严重的经济瓦解和数十亿人民无法诉说的痛苦。
二氧化碳促使全球升温的最严重的后果就是使极地冰川融化和并发的海平面上升以及沿海地区的淹没。按这个假象发展下去,对于地球上绝大多数大型人口中心来说都会有灾难性的后果。但根据目前所预计的二氧化碳在大气中的增加量,像这样极端的后果至少在近几个世纪内是不会发生的。在接下来的50年内,农业区域的改变更加可能发生。
尽管对于提高的大气二氧化碳浓度来说已经被许多气候模型预言过,像这样的升温还从没有以经验为主地观察到过。事实上,自从20世纪四十年代早起全球表面温度是呈下降趋势的。最初这种观察导致了一些大气学家对于石化燃料所产的二氧化碳对全球气候的影响不予考虑。但是,对大自然气候变化属性的越来越多的认识使人联想到,在接下来半个世纪的二氧化碳浓度的增长也许就是导致全球升温的元凶。
二氧化碳对于大气的影响的证实已经被天气和全球平均表面温度的自然波动混淆了。气象学报告只足够来说明上个世纪或者更短时间内的气候。尽管它们先是处平均表面温度和气候的趋势,但是它们不幸地就增加的灾害和污染而言是一致的。因此,它们不能合理的先是自然气候波动的规律。一个对过去的一千年气候波动更有用的报告已经从格陵兰冰芯中氧的同位素比的研究中建立起来。这些氧的同位素的研究已经暗示了全球表面温度的周期性变化。80到180年的周期是显然的,从1900到1940第一个版循环的振幅和气象学报告中观察到的相似。基于气候变化的观察正如格陵兰冰芯中氧的同位素比的报告,目前的冷却趋势在大约下一个十年中有希望降至最低点,同时将紧随着一个全球升温的趋势。在这个自然升温周期中,二氧化碳诱发的升温被认为对全球气候有重要的影响。在21世纪早期地球可能体验比过去的100年中任何时候都严重的表面升温。
虽然二氧化碳被人为是全球气候变暖的原因,但是关于全球碳预算,人为二氧化碳的命运和各种汇集处和来源之间相对的重要性依然是不确定的。许多研究这些问
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的学生争论说所有这些课观察的大气中二氧化碳的增长是由于化石燃料的燃烧构成的。从这种形式释放出的二氧化碳只有50%停留在大气中,其余过量的二氧化碳被人为被海洋和地球生物区迁移了。一些科学家的计算表明海洋是最主要的二氧化碳汇集处,同时土地生物区存储化石燃料燃烧
产生的二氧化碳中的5%到20%。
同时,另外一些科学家认为土地生物区事实上是二氧化碳的主要来源,他们争论说本世纪热带雨林的广泛砍伐,和合成土地转变成农业用地导致了地球生物区二氧化碳存储的减少。另外,砍伐森林加快了土壤中腐殖质的腐败,是二氧化碳释放到大气中。因此,地球生物区可能实际上是二氧化碳的网状来源地而不是一般认为的主要汇集地,然后所有这些过量的二氧化碳必须被海洋带走。这个结论被许多海洋学家争辩,他们认为海洋在短时间内交换二氧化碳来取出过量二氧化碳时很缓慢的,关于海洋机制的不确定性显著地使确定世界碳预算和预测未来大气中的二氧化碳浓度的问题复杂了。
一些气象模型预言过度的大气二氧化碳会导致在中纬度的表面温度升高2.4℃,这些模型仍是相对原始的,它们没有把可能的反馈机制考虑进去。比如,全球变暖可能导致多云状态,这可能会减少引入的辐射和消除的温暖。另一方面,持续升高的海洋表面温度可能减少对二氧化碳的吸收和保持。因此,更大的警告将会出现。
除了那些反馈机制,大多数气象模型没有把由其他吸收带增加的温室效应的潜力考虑进去,因此有造成全球变暖的潜力。含氟氯烃的“贡献”可能是二氧化碳的一半。追踪N2O,CH4和NH3气体同样发现有红外吸收带,这可能会引起地球温室效应,这些气体的大气含量可能由于人类活动增加。比如说,农业肥料的使用可能是N2O和NH3的含量增加,沼气是从燃料燃烧中释放出的。
目前全球每年化石碳的排放比率大约是4.3%。基于这些排放量,大气中二氧化碳的水平到2035年可能会增加一倍。这个由化石燃料燃烧排放二氧化碳和其他人类活动引起的全球气候的潜在烦恼对世界政府已经变成真实的困境。能源需求持续增加,减少二氧化碳的选择是有限的。
大气中二氧化碳的增多可能会导致气候变化而这对人类物种是有害的结果。许多气象学家和科学家认为威胁时真实存在的。但是,照现在的样子,这种情况只潜藏在臭氧层中。气候变化导致大气中二氧化碳水平增加时理论上的。它们是基于气候模型预告的,许多人认为它们还是十分原始的。
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