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全球变暖,是否可导致作物增产?

发布时间:2023-11-04   来源:ssss   标签:大气 二氧化 温室效应 地球 气体 点击:6
内容提要:研究发现,全球近百年年平均气温增加065℃。而近50年来我国大范围增温也是明显的,全国平均增温084℃,其中东北、华北和西北变暖最为显著,东北高达17℃。我们知道,在一定范围内的温度对作物生长才有意义,比如0℃以上,所以,我们把一定界限温度

全球变暖,是否可导致作物增产?,第1张

研究发现,全球近百年年平均气温增加065℃。而近50年来我国大范围增温也是明显的,全国平均增温084℃,其中东北、华北和西北变暖最为显著,东北高达17℃。我们知道,在一定范围内的温度对作物生长才有意义,比如0℃以上,所以,我们把一定界限温度以上的累积温度及其持续日数作为评价地区热量资源的重要指标之一。一般以日平均气温≥0℃积温反映地区农事季节内的热量资源,而以≥10℃的积温来反映喜温作物生长期内的热量状况

补充:气候变暖后,地面和海洋温度升高,蒸发量加大,大量水汽融汇到空气中,大气中不稳定能量增加,就会使极端天气气候事件发生的频率增加、强度增大,易产生不正常的雨雪天气及低温现象二氧化碳浓度的增加、更长的夏季,也许能使水稻增产。 二氧化碳是植物进行光合作用必不可少的原料、参与物。一般说来,在其他条件适宜时,其含量增加可对作物起到“肥料”的作用,在适当的条件下, 较高的二氧化碳浓度能够促进光合作用,从而使植物具有更高的固碳速率,导致 植物生长的增加,即二氧化碳的增产效应,这是全球变暖的正面影响。非农学专业,从基于统计学方法的大尺度研究证据来回答,先说结论:可能导致部分地区的作物增产,但整体上变暖会导致减产。对春耕秋收的主要粮食作物而言,变暖主要通过影响积温来影响作物产量,而这种影响被认为是非线性的:适宜温度区间的积温增加有益于单位产量增加,高温区间的积温增加有害于单位产量。这一点符合农学认知(Ritchie & NeSmith 1991),也被统计证据支持(Schlenker & Roberts 2009 PNAS)。因此,对整体较寒的地区,变暖主要增加了适宜温度区间的积温,会有益于作物生长。粮食作物区不断向北移动也构成经验证据。然而,粮食作物的主要耕作区域依旧是相对低纬度的地区,因此在整体上受高温积温增加的负面影响会大过适宜温度积温增加的正面影响。现有的以国家为尺度的研究(包括中美法)也表明对国家整体而言变暖导致减产,涉及的主要粮食作物包括玉米,大豆,小麦。

  温室效应

  温室效应是由于大气里温室气体(水气、二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。

  空气中含有二氧化碳,而且在过去很长一段时期中,含量基本上保持恒定。这是由于大气中的二氧化碳始终处于“边增长、边消耗” 的动态平衡状态。大气中的二氧化碳有80%来自人和动、植物的呼吸,20%来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75%被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。还有5%的二氧化碳通过植物光合作用,转化为有机物质贮藏起来。这就是多年来二氧化碳占空气成分003%(体积分数)始终保持不变的原因。

  但是近几十年来,由于人口急剧增加,工业迅猛发展,呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳,远远超过了过去的水平。而另一方面,由于对森林乱砍乱伐,大量农田建成城市和工厂,破坏了植被,减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小,降水量大大降低,减少了吸收溶解二氧化碳的条件,破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡,就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。空气中二氧化碳含量的增长,就使地球气温发生了改变。

  在空气中,氮和氧所占的比例是最高的,它们都可以透过可见光与红外辐射。但是二氧化碳就不行,它不能透过红外辐射。所以二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中,具有调节地球气温的功能。如果没有二氧化碳,地球的年平均气温会比目前降低20 ℃。但是,二氧化碳含量过高,就会使地球仿佛捂在一口锅里,温度逐渐升高,就形成“温室效应”。 形成温室效应的气体,除二氧化碳外,还有其他气体。其中二氧化碳约占75%、氯氟代烷约占15%~20%,此外还有甲烷、一氧化氮等30多种。

  温室效应就是由于大气中二氧化碳等气体含量增加,使全球气温升高的现象。如果二氧化碳含量比现在增加一倍,全球气温将升高3 ℃~5 ℃,两极地区可能升高10 ℃,气候将明显变暖。气温升高,将导致某些地区雨量增加,某些地区出现干旱,飓风力量增强,出现频率也将提高,自然灾害加剧。更令人担忧的是,由于气温升高,将使两极地区冰川融化,海平面升高,许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁,甚至被海水吞没。20世纪60年代末,非洲下撒哈拉牧区曾发生持续6年的干旱。由于缺少粮食和牧草,牲畜被宰杀,饥饿致死者超过150万人。

  这是“温室效应” 给人类带来灾害的典型事例。因此,必须有效地控制二氧化碳含量增加,控制人口增长,科学使用燃料,加强植树造林,绿化大地,防止温室效应给全球带来的巨大灾难。

  二氧化碳是影响地球能量平衡的一个重要方面。能量主要以光的形式到达地球,其中大部分被吸收,并通过各种方式转化为热量,热量最后以红外(热)辐射形式从地球再辐射出去。在大气层中,氮和氧所占的比例是最高的,它们都可以透过可见光与红外辐射。二氧化碳对光辐射没有阻碍,但是能吸收红外线并阻挡红外线通过,就像温室的玻璃顶罩一样,能量进来容易出去难。大气中的二氧化碳越多,对地球上热量逸散到外层空间的阻碍作用就越大,从而使地球温度升高得越快,这种现象就叫做温室效应。

  科学家预测,今后大气中二氧化碳每增加1倍,全球平均气温将上升15~45℃,而两极地区的气温升幅要比平均值高3倍左右。因此,气温升高不可避免地使极地冰层部分融解,引起海平面上升。海平面上升对人类社会的影响是十分严重的。如果海平面升高1 m,直接受影响的土地约5×106 km2,人口约10亿,耕地约占世界耕地总量的1/3。如果考虑到特大风暴潮和盐水侵入,沿海海拔5 m以下地区都将受到影响,这些地区的人口和粮食产量约占世界的1/2。一部分沿海城市可能要迁入内地,大部分沿海平原将发生盐渍化或沼泽化,不适于粮食生产。同时,对江河中下游地带也将造成灾害。当海水入侵后,会造成江水水位抬高,泥沙淤积加速,洪水威胁加剧,使江河下游的环境急剧恶化。温室效应和全球气候变暖已经引起了世界各国的普遍关注,目前正在推进制订国际气候变化公约,减少二氧化碳的排放已经成为大势所趋。

  大气是包围地球的空气层,它由氮、氧、氩等多种气体组成,当太阳透过空气时太阳辐射能受到它们不同程度的削弱,形成了目前这种平衡状态的地球气候系统,人类也已经适应了这种状态。但随着生产的发展,工业革命的到来,人类的种种活动引起空气中某些成分的变化,打破了这种平衡的状态。例如:二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氟氯烃化合物、臭氧,这些气体对于来自太阳的短波辐射几乎是透明的,但对于从地面射出的长波辐射则有强烈的吸收作用,使地表辐射的热量留在了大气层内,起到类似暖房的玻璃罩或塑料大棚的作用,提高了地表的温度,通常称为“温室效应”。这种温室效应改变了原来的生态环境。根据科学家研究:二氧化碳加倍以后将使全球 地面平均温度增加2-3℃,极地海冰融化,全球海面大幅上升,降水过程也将增加,而且分布并不均匀,随之而来的全球生态系统也将发生巨大的改变。另外,氟氯烃化合物如氟里昂(冰箱制冷剂)不仅具有强烈增温效应,还破坏臭氧层造成所谓臭氧空洞,臭氧是一种可以阻止太阳辐射中紫外线辐射到达地面的元素,它的减少使地面的紫外辐射量增加,人体接受过多的紫外辐射会削弱免疫力,增加传染病患者,增加皮肤癌和白内瘴疾病。

  温室效应的影响:受到温室效应和周期性潮涨的双重影响,西太平洋岛国图瓦卢的大部分地方,即将被海水淹没,包括首都的机场及部分住宅和办公室。

  由于温室效应会导致南北极冰雪融化,水平线上升,直接威胁图瓦卢,所以该国在国际环保会议上一向十分敢言。前总理佩鲁曾声称图瓦卢是“地球暖化的第一个受害者”。

  温室效应可使史前致命病毒威胁人类:美国科学家近日发出警告,由于全球气温上升令北极冰层溶化,被冰封十几万年的史前致命病毒可能会重见天日,导致全球陷入疫症恐慌,人类生命受到严重威胁。

  纽约锡拉丘兹大学的科学家在最新一期《科学家杂志》中指出,早前他们发现一种植物病毒TOMV,由于该病毒在大气中广泛扩散,推断在北极冰层也有其踪迹。于是研究员从格陵兰抽取 4块年龄由 500至14万年的冰块,结果在冰层中发现TOMV病毒。研究员指该病毒表层被坚固的蛋白质包围,因此可在逆境生存。

  这项新发现令研究员相信,一系列的流行性感冒、小儿麻痹症和天花等疫症病毒可能藏在冰块深处,目前人类对这些原始病毒没有抵抗能力,当全球气温上升令冰层溶化时,这些埋藏在冰层千年或更长的病毒便可能会复活,形成疫症。科学家表示,虽然他们不知道这些病毒的生存希望,或者其再次适应地面环境的机会,但肯定不能抹煞病毒卷土重来的可能性

举例说明:

温室效应

温室效应是由于大气里温室气体(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的。

空气中含有二氧化碳,而且在过去很长一段时期中,含量基本上保持恒定。这是由于大气中的二氧化碳始终处于“边增长、边消耗” 的动态平衡状态。大气中的二氧化碳有80%来自人和动、植物的呼吸,20%来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75%被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。还有5%的二氧化碳通过植物光合作用,转化为有机物质贮藏起来。这就是多年来二氧化碳占空气成分003%(体积分数)始终保持不变的原因。

但是近几十年来,由于人口急剧增加,工业迅猛发展,呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳,远远超过了过去的水平。而另一方面,由于对森林乱砍乱伐,大量农田建成城市和工厂,破坏了植被,减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小,降水量大大降低,减少了吸收溶解二氧化碳的条件,破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡,就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。空气中二氧化碳含量的增长,就使地球气温发生了改变。

在空气中,氮和氧所占的比例是最高的,它们都可以透过可见光与红外辐射。但是二氧化碳就不行,它不能透过红外辐射。所以二氧化碳可以防止地表热量辐射到太空中,具有调节地球气温的功能。如果没有二氧化碳,地球的年平均气温会比目前降低20 ℃。但是,二氧化碳含量过高,就会使地球仿佛捂在一口锅里,温度逐渐升高,就形成“温室效应”。 形成温室效应的气体,除二氧化碳外,还有其他气体。其中二氧化碳约占75%、氯氟代烷约占15%~20%,此外还有甲烷、一氧化氮等30多种。

温室效应就是由于大气中二氧化碳等气体含量增加,使全球气温升高的现象。如果二氧化碳含量比现在增加一倍,全球气温将升高3 ℃~5 ℃,两极地区可能升高10 ℃,气候将明显变暖。气温升高,将导致某些地区雨量增加,某些地区出现干旱,飓风力量增强,出现频率也将提高,自然灾害加剧。更令人担忧的是,由于气温升高,将使两极地区冰川融化,海平面升高,许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁,甚至被海水吞没。20世纪60年代末,非洲下撒哈拉牧区曾发生持续6年的干旱。由于缺少粮食和牧草,牲畜被宰杀,饥饿致死者超过150万人。

这是“温室效应” 给人类带来灾害的典型事例。因此,必须有效地控制二氧化碳含量增加,控制人口增长,科学使用燃料,加强植树造林,绿化大地,防止温室效应给全球带来的巨大灾难。

二氧化碳是影响地球能量平衡的一个重要方面。能量主要以光的形式到达地球,其中大部分被吸收,并通过各种方式转化为热量,热量最后以红外(热)辐射形式从地球再辐射出去。在大气层中,氮和氧所占的比例是最高的,它们都可以透过可见光与红外辐射。二氧化碳对光辐射没有阻碍,但是能吸收红外线并阻挡红外线通过,就像温室的玻璃顶罩一样,能量进来容易出去难。大气中的二氧化碳越多,对地球上热量逸散到外层空间的阻碍作用就越大,从而使地球温度升高得越快,这种现象就叫做温室效应。

科学家预测,今后大气中二氧化碳每增加1倍,全球平均气温将上升15~45℃,而两极地区的气温升幅要比平均值高3倍左右。因此,气温升高不可避免地使极地冰层部分融解,引起海平面上升。海平面上升对人类社会的影响是十分严重的。如果海平面升高1 m,直接受影响的土地约5×106 km2,人口约10亿,耕地约占世界耕地总量的1/3。如果考虑到特大风暴潮和盐水侵入,沿海海拔5 m以下地区都将受到影响,这些地区的人口和粮食产量约占世界的1/2。一部分沿海城市可能要迁入内地,大部分沿海平原将发生盐渍化或沼泽化,不适于粮食生产。同时,对江河中下游地带也将造成灾害。当海水入侵后,会造成江水水位抬高,泥沙淤积加速,洪水威胁加剧,使江河下游的环境急剧恶化。温室效应和全球气候变暖已经引起了世界各国的普遍关注,目前正在推进制订国际气候变化公约,减少二氧化碳的排放已经成为大势所趋。

大气是包围地球的空气层,它由氮、氧、氩等多种气体组成,当太阳透过空气时太阳辐射能受到它们不同程度的削弱,形成了目前这种平衡状态的地球气候系统,人类也已经适应了这种状态。但随着生产的发展,工业革命的到来,人类的种种活动引起空气中某些成分的变化,打破了这种平衡的状态。例如:二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、氟氯烃化合物、臭氧,这些气体对于来自太阳的短波辐射几乎是透明的,但对于从地面射出的长波辐射则有强烈的吸收作用,使地表辐射的热量留在了大气层内,起到类似暖房的玻璃罩或塑料大棚的作用,提高了地表的温度,通常称为“温室效应”。这种温室效应改变了原来的生态环境。根据科学家研究:二氧化碳加倍以后将使全球 地面平均温度增加2-3℃,极地海冰融化,全球海面大幅上升,降水过程也将增加,而且分布并不均匀,随之而来的全球生态系统也将发生巨大的改变。另外,氟氯烃化合物如氟里昂(冰箱制冷剂)不仅具有强烈增温效应,还破坏臭氧层造成所谓臭氧空洞,臭氧是一种可以阻止太阳辐射中紫外线辐射到达地面的元素,它的减少使地面的紫外辐射量增加,人体接受过多的紫外辐射会削弱免疫力,增加传染病患者,增加皮肤癌和白内瘴疾病

温室效应的影响

受到温室效应和周期性潮涨的双重影响,西太平洋岛国图瓦卢的大部分地方,即将被海水淹没,包括首都的机场及部分住宅和办公室。

由于温室效应会导致南北极冰雪融化,水平线上升,直接威胁图瓦卢,所以该国在国际环保会议上一向十分敢言。前总理佩鲁曾声称图瓦卢是“地球暖化的第一个受害者”。

温室效应可使史前致命病毒威胁人类

美国科学家近日发出警告,由于全球气温上升令北极冰层溶化,被冰封十几万年的史前致命病毒可能会重见天日,导致全球陷入疫症恐慌,人类生命受到严重威胁。

纽约锡拉丘兹大学的科学家在最新一期《科学家杂志》中指出,早前他们发现一种植物病毒TOMV,由于该病毒在大气中广泛扩散,推断在北极冰层也有其踪迹。于是研究员从格陵兰抽取 4块年龄由 500至14万年的冰块,结果在冰层中发现TOMV病毒。研究员指该病毒表层被坚固的蛋白质包围,因此可在逆境生存。

这项新发现令研究员相信,一系列的流行性感冒、小儿麻痹症和天花等疫症病毒可能藏在冰块深处,目前人类对这些原始病毒没有抵抗能力,当全球气温上升令冰层溶化时,这些埋藏在冰层千年或更长的病毒便可能会复活,形成疫症。科学家表示,虽然他们不知道这些病毒的生存希望,或者其再次适应地面环境的机会,但肯定不能抹煞病毒卷土重来的可能性

原理是:阳光照射到地球表面(包括地面和海面),本来是有一部分要反射回去的,可是由于二氧化碳的浓度过高,会吸收很大一部分,这样地球的热循环就会失衡,就会是地球越来越热。而且还会破坏海洋循环,那么整个地球的气候循环都会改变,有的地方会很热,有的地方有可能很冷,气候不稳定,极端天气会增忽略了地球气候变暖之后的反馈机制,即温室效应对大气环流和海洋环流的影响;地热对海洋环流的影响。温室效应将会带来更多极端天气,冬天更冷,夏天更热。寒冬过后,今年北半球即将面临的是酷暑。“我们应该正确理解全球变暖这个说法。”由于温室气体浓度增加的最初表现大多是变暖,所以政府间气候变化委员会(IPCC)以为,温室气体浓度增加,一定是使蓄积在地球表面的总热量增加,而且他们还以为,这些增加的热量在地球表面是均匀分布的。

  其实不是这么简单,大气中温室气体浓度的升高,并不可能造成全球同步升温。因为温室气体只有在有太阳光照射的区域才有可能产生升温效应。随着温室气体浓度的升高,温室效应进一步增强,大气环流将发生明显的改变:太阳照射区域温室效应增强而导致的气温升高,必然导致其上空大气的膨胀上升,结果必然导致没有太阳照射区域大气的压缩下沉,大气压缩下沉的结果就是天气变冷。因此,他不认可“全球将有更多暖冬”的说法。

  相反,温室效应会导致气候变得极端化,也就是夏天更热,冬天更冷,冷冬只会越来越多。

  那是不是就意味着今后就没有暖冬了呢?匡耀求说,不是。因为影响气候变化的还有其他因素。受其他因素,比如厄尔尼诺的影响也可能出现暖冬。“比如说,今年我国北方特别冷,但华南却不太冷,就是由于厄尔尼诺的影响。”

大气温室效应是指大气物质对近地气层的增温作用,其增温原理与上述原理4相似,即随着大气中CO2等增温物质的增多,使得能够更多地阻挡地面和近地气层向宇宙空间的长波辐射能量支出,从而使地球气候变暖。其可能的积极作用是使部分干旱区雨量增多,高纬度农业区热量状况改差,但更主要的是负面影晌,就是便热带和温带的旱、涝灾害发生频繁,以及冰山熔化,海平面上升,沿海三角洲被淹没。因此,减少大气增?物质的排放量是人类刻不容缓的义务。

温室有两个特点:温度较室外高,不散热。 生活中我们可以见到的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型的温室。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,加热室内空气,而玻璃或透明塑料薄膜又可以不让室内的热空气向外散发,使室内的温度保持高于外界的状态,以提供有利于植物快速生长的条件。

由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象。

它会带来以下列几种严重恶果:

1) 地球上的病虫害增加;

2) 海平面上升;

3) 气候反常,海洋风暴增多;

4) 土地干旱,沙漠化面积增大。

科学家预测:如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展,到2050年全球温度将上升2-4摄氏度,南北极地冰山将大幅度融化,导致海平面大大上升,一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中,其中包括几个著名的国际大城市:纽约,上海,东京和悉尼。

温室效应是怎么来的?我们能做什么?

温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气,这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。

二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散,其结果是地球表面变热起来。因此,二氧化碳也被称为温室气体。

人类活动和大自然还排放其他温室气体,它们是:氯氟烃(CFC〕、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物气体、地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上的森林,尤其是热带雨林。

为减少大气中过多的二氧化碳,一方面需要人们尽量节约用电(因为发电烧煤〕,少开汽车。另一方面保护好森林和海洋,比如不乱砍滥伐森林,不让海洋受到污染以保护浮游生物的生存。我们还可以通过植树造林,减少使用一次性方便木筷,节约纸张(造纸用木材〕,不践踏草坪等等行动来保护绿色植物,使它们多吸收二氧化碳来帮助减缓温室效应。

温室效应的预防对策

虽然迄今为止,我们无法提出有效的解决对策,但是退而求其次,至少应该想尽办法努力抑制排放量的增长,不可听天由命任凭发展。

首先,暂订二○五○年作为目标。如果按照目前这种情势发展下去,综合各种温室效应气体的影响,预计地球的平均气温届时将要提升两度以上。一旦气温发生如此大幅提升,地球的气候将会引起重大变化。

因此为今之计,莫过於竭尽所能采取对策,尽量抑制上升的趋势。目前国际舆论也在朝此方向不断进行呼吁,而各国的研究机构亦已提出各种具体的对策方案。

可惜仔细检视各种方案之后,迄今尚未发现任何一项对策足以独挑大梁解决问题。因此,吾人遂有必要寻求一切可能性,全面考量这些对策方案究竟具有何等效果。

一、全面禁用氟氯碳化物

实际上全球正在朝此方向推动努力,是以此案最具实现可能性。倘若此案能够实现,对於二○五○年为止的地球温暖化,根据估计可以发挥三%左右的抑制效果。

二、保护森林的对策方案

今日以热带雨林为生的全球森林,正在遭到人为持续不断的急剧破坏。有效的因应对策,便是赶快停止这种毫无节制的森林破坏,另一方面实施大规模的造林工作,努力促进森林再生。目前由於森林破坏而被释放到大气中的二氧化碳,根据估计每年约在1~2gt碳量左右。倘若各国认真推动节制砍伐与森林再生计划,到了二○五○年,可能会使整个生物圈每年吸收相当於07gt碳量的二氧化碳。具结果得以降低七%左右的温室效应。

三、汽车使用燃料状况的改善

日本汽车在此方面已获技术提升,大幅改善昔日那种耗油状况。但在美国等地,或许是因油藏丰富,对於省油设计方面,至今未见有何明显改善迹象,仍旧维持过度耗油的状况。因此,该地区生产的汽车在改善燃油设计方面,具有充分发挥的余地。由於此项努力所导致的化石燃料消费削减,估计到了二○五○年,可使温室效应降低五%左右。

四、改善其他各种场合的能源使用效率

是要改善其他各种场合的能源使用效率。今日人类生活,到处都在大量使用能源,其中尤以住宅和办公室的冷暖气设备为最。因此,对於提升能源使用效率方面,仍然具有大幅改善余地,这对二○五○年为止的地球温暖化,预计可以达到八%左右的抑制效果。

五、对石化燃料的生产与消费,依比例课税

如此一来,或许可以促使生产厂商及消费者在使用能源时有所警惕,避免作出无谓的浪费。而其税金收入,则可用於森林保护和替代能源的开发方面。

任何化石燃料一经燃烧,就会排放出二氧化碳来。惟其排放量会因化石燃料种类而有不同。由於天然瓦斯的主要成分为甲烷,故其二氧化碳排放量要比煤碳、石油为低。同样是要产生一千卡的热量,煤碳必须排放相当於0098公克碳量的二氧化碳;这在石油则为0085公克;若是换成天然瓦斯只需排放0056公克即可。

因此,有人提案依照天然瓦斯、石油、煤碳的顺序予以加重课税。譬如生产方面,要对二氧化碳排放量较高的煤碳,以能量换算,每十亿焦耳课税05美元,而对天然瓦斯则只课税023美元。亦即二氧化碳排放量愈高的化石燃料课税愈重。至於消费方面的情形亦复加此,其课税比例在煤碳订为23%,在天然瓦斯订为13%。

当然,现今阶段只不过是有这麼一个构想而已。但若果真付诸实行,可望对於二○五○年为止的地球温暖化,提供大约五%的抑制效果。

六、鼓励使用天然瓦斯作为当前的主要能源

因为天然瓦斯较少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯,此案则是希望更进一步推广这种运动。惟其抑制温暖化的效果并不太大,顶多只有一%的程度左右。

七、汽机车的排气限制

由於汽机车的排气中,含有大量的氮氧化物与一氧化碳,因此希望减少其排放量。这种作法虽然无法达到直接削减二氧化碳的目的,但却能够产生抑制臭氧和甲烷等其他温室效应气体的效果。预计将对二○五○年为止的温暖化,分担二%左右的抑制效果。

八、鼓励使用太阳能

譬如推动所谓「阳光计划」之类。这方面的努力能使化石燃料用量相对减少,因此对於降低温室效应具备直接效果。不过,就算积极推动此项方案,对於二○五○年为止的温暖化,只具四%左右的抑制效果。其效果似乎未如人们的期待。

九、开发替代能源

利用生物能源(Biomass Energy)作为新的乾净能源。亦即利用植物经由光合作用制造出来的有机物充当燃料,藉以取代石油等既有的高污染性能源。

燃烧生物能源也会产生二氧化碳,这点固然是和化石燃料相同,不过生物能源系从大自然中不断吸取二氧化碳作为原料,故可成为重覆循环的再生能源,达到抑制二氧化碳浓度增长的效果。 全球的地面平均温度约为15℃。可是,如果没有大气,根据地球获得的太阳热量和地球向宇宙空间放出的热量相等,可以计算出地球的地面平均温度应为-18℃。因此,这33℃大体就是因为地球有大气,大气像被子一样造成温室效应之故。

世界上,宇宙中任何物体都辐射电磁波。物体温度越高,辐射的波长越短。太阳表面温度约6000K,它发射的电磁波长很短,称为太阳短波辐射(其中包括从紫到红的可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时,也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。地球发射的电磁波长因为温度较低而较长,称为地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时的遭遇是不同的:大气对太阳短波辐射几乎是透明的,却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时,它自己也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气的温度比地面更低)。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受逆辐射后就会升温,或者说大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。

地球大气的这种保温作用,很类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃(因此温室效应也称暖房效应或花房效应)。因为玻璃也具有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。

温室效应源自温室气体

大气中每种气体并不是都能强烈吸收地面长波辐射。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体,主要有二氧化碳(CO2)、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水汽等。它们几乎吸收地面发出的所有的长波辐射,其中只有一个很窄的区段吸收很少,因此称为"窗区"。地球主要正是通过这个窗区把从太阳获得的热量中的70%又以长波辐射形式返还宇宙空间,从而维持地面温度不变,温室效应主要是因为人类活动增加了温室气体的数量和品种,使这个70%的数值下降,留下的余热使地球变暖的。

不过,CO2等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强,但它们在大气中的数量却极少。如果把压力为一个大气压、温度为0℃的大气状态称为标准状态,那么把地球整个大气层压缩到这个标准状态,它的厚度是8000米。目前大气中CO2的含量是355ppm,即百万分之355,把它换算成标准状态,将是28米厚。在8000米厚的大气中就占这28米厚这一点点。甲烷含量是17ppm,相应是14厘米厚。臭氧浓度是400ppb(ppb为ppm的千分之一),换算后只有3毫米厚。一氧化二氮是310ppb,25毫米厚。氟里昂有许多种,但大气中含量最多的氟里昂12也只有400ppt(ppt又为ppb的千分之一),换算到标准状态只有3微米。由此可见大气中温室气体之少。也正因为如此,所以人为释放如不加限制,便很容易引起全球迅速变暖。

早在1938年,英国气象学家卡林达在分析了19世纪末世界各地零星的CO2观测资料后,就指出当时CO2浓度已比世纪初上升了6%。由于他还发现从上世纪末到本世纪中叶全球也存在变暖倾向,因而在世界上引起了很大反响。为此,美国斯克里普斯海洋研究所的凯林于1958年在夏威夷的冒纳罗亚山海拔3400米的地方建立起了观测所,开始了大气中CO2含量的精密观测。由于夏威夷岛位于北太平洋中部。,因而可以认为它不受陆地大气污染影响,观测结果有可靠性。

1958年4月到1991年6月,人们对冒纳罗亚山大气中CO2的浓度进行了观测,发现1958年大气中CO2含量不过315ppm左右,而1991年已经达到了355ppm。问题的严重性还在于,目前(1996年)人类每年燃烧55亿吨化石燃料(每吨约产生4吨CO2)中,大约只有一半进入了大气,其余一半主要被海洋和陆地植物所吸收。一旦海洋中CO2达到饱和,大气中CO2含量将成倍上升。此外,他们还发现CO2含量还有季节变化,冬夏可以相差6ppm。这主要是由于北半球广阔大陆上植被冬枯夏荣的结果,也就是植物在夏季大量吸收CO2因而使大气中CO2浓度相对降低。

根据对南极和格陵兰大陆冰盖中密封的气泡中空气的CO2浓度测定,过去长期以来大气中CO2含量一直比较稳定,大体是280ppm左右。只是从18世纪中叶,即工业革命前后开始稳定上升。即人类用了240年时间,使大气中CO2浓度从280ppm上升到355ppm。

甲烷是仅次于CO2的重要温室气体。它在大气中的浓度虽比CO2少得多,但增长率则大得多。据联合国政府间气候变化委员会(IPCC)1996年发表的第二次气候变化评估报告(《报告》),从1750-1990年共240年间CO2增加了30%,而同期甲烷却增加了145%。甲烷也称沼气,是缺氧条件下有机物腐烂时产生的。例如水田,堆肥和畜粪等都会产生沼气。一氧化二氮又称笑气,因为吸入一定浓度的这种气体后会引起面部肌肉痉挛,看上去像在发笑一样。主要是使用化肥,燃烧化石燃料和生物体所产生。大气中的臭氧含量,在平流层中虽有减少,但在对流层中是增加的,这在后面还要专门谈到。氟里昂气体是氯、氟和碳的化合物;自然界里本不存在,完全是人类制造出来的。由于它的融点和沸点都比较低,不燃,不爆,无臭,无害,稳定性极好,因此广泛用来制造制冷剂、发泡剂和清洁剂等。地球大气中浓度最高的氟里昂12和氟里昂11含量虽都极少,但过去增长率却很高,都是年增5%。由于它剧烈破坏大气臭氧层,根据1987年国际《蒙特利尔议定书》它在大气中的浓度从21世纪初开始可望逐渐减少。

应当说明,CO2以外的其他温室气体在大气中的浓度虽比CO2小得多,有的要小好几个量级,但它们的温室效应作用却比CO2强得多。因此它们对大气温室效应的贡献,根据IPCC第二次《报告》,都只比CO2低一个量级。如果说它们对地球大气温室效应的总贡献和CO2相比,在1960年以前还是很小的话,那么不久的将来便会和CO2并驾齐驱以至超过CO2,这是不可忽视的。

“温室效应”加剧,除自然因素外,主要是工业革命后大气中的温室气体逐渐增多,引起气候变暖的一个全球性环境问题。如果事态按照多数科学家所预言那样恶化下去,它将给人类生存发展带来许多可怕的灾难。为此,1989年联合国环境规划署将这一年的“世界环境日”宣传主题定为“警惕全球变暖”。

何谓“温室效应”?在回答这个问题之前,先简略地谈一谈农业的温室栽培。大家都知道在冬季,我们为了吃到新鲜的蔬菜,或者在早春育苗,为了对付寒潮的袭击农民便用玻璃或塑料薄膜盖起温室或大棚,在密闭的温室和大棚中,小气候温暖如春,农民便在里面栽培蔬菜或育苗了。为什么温室外天寒地冻,而室(棚)内却温暖如春呢?这是因力玻璃和塑料薄膜能放进来自太阳的短波辐射(可见光、紫外线)、对室内和大棚内的地面和空气起加热作用;同时它又能阻挡地球散热过程中的长波辐射(红外线),因而地表热量难以散失。这样温室里的辐射热量便收大于支,温度就上升了。这就是人们常说的“温室效应”。

温室效应就是由于大气中二氧化碳等气体含量增加,使全球气温升高的现象。

全球气候变暖是一种“自然现象”。由于人们焚烧化石矿物以生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体,由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,也就是常说的“温室效应”,导致全球气候变暖。近100多年来,全球平均气温经历了冷-暖-冷-暖两次波动,总的看为上升趋势。进入八十年代后,全球气温明显上升。全球变暖的后果,会使全球降水量重新分配,冰川和冻土消融,海平面上升等,既危害自然生态系统的平衡,更威胁人类的食物供应和居住环境。

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