氣候變暖與二氧化碳

1、 二氧化碳含量的增加與全球變暖的關(guān)系密不可分 首先，大氣中溫室效應(yīng)氣體CO2 所引起的溫室效應(yīng)早已存在。在地球大氣層中有一些微量氣體,它們的作用相當(dāng)于給整個(gè)地球建造了一個(gè)巨大的溫室,所以稱它們?yōu)闇厥覛怏w。地球大氣中溫室氣體主要有水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、臭氧、氫代氯氟烴類化合物等。它們?cè)谔?yáng)短波輻射段很少具有強(qiáng)輻射吸收帶,而在長(zhǎng)波段則具有強(qiáng)烈的輻射吸收帶。這樣造成太陽(yáng)短波輻射可以透過(guò)大氣使地球表面升溫,而地球向宇宙空間發(fā)射的長(zhǎng)波輻射則被大氣吸收,使大氣升溫,而大氣則向地面輻射能量從而保持地面溫度。如果不存在溫室效應(yīng), 據(jù)科學(xué)家計(jì)算, 地球表面的溫度大約在- 18 左右, 而地球表面的實(shí)際

2、年平均溫度為15 。自工業(yè)革命以來(lái), 大氣中溫室氣體量增加，溫室效應(yīng)已增強(qiáng)。 第二，二氧化碳是一種無(wú)毒的氣體，對(duì)人體無(wú)顯著危害作用，但它卻能改變大氣的熱平衡。大氣中二氧化碳含量的增加不影響太陽(yáng)輻射穿過(guò)大氣層。但由于二氧化碳能吸收地球的紅外輻射，會(huì)引起近地面大氣溫度的增高。近地面大氣變暖會(huì)使地面蒸發(fā)增強(qiáng)，造成大氣中的水汽增多。大氣中的水汽增多又會(huì)使近地面大氣對(duì)地球紅外輻射的吸收進(jìn)一步增強(qiáng)。如此相互作用，由于大氣中二氧化碳的增加改變了原有的大氣熱平衡，造成了全球氣候變暖。 第三，有文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)表明，二氧化碳含量的增加與全球變暖的趨勢(shì)的相關(guān)性不容小覷?，F(xiàn)在全球每年排入大氣中的溫室氣體CO2 總量估計(jì)為

3、100- 200 億噸, 幾乎全部來(lái)自礦物燃的燃燒, 天然來(lái)源和CO 的光化學(xué)氧化產(chǎn)生的CO2 所占比例很少。大氣中CO2 濃度不斷上升。1750 年時(shí), 全球大氣中的二氧化碳濃度為280ppm。1896 年約為296ppm, 1960 年約為320ppm。自1958 年以來(lái), 在美國(guó)夏威夷的昌納羅亞氣象站連續(xù)監(jiān)測(cè)了大氣中的二氧化碳濃度變化。結(jié)果表明: 1950 - 1984 年, 大氣中的二氧化碳濃度增加了23%, 這主要是燃燒礦物燃料所致, 大量的森林破壞也是造成二氧化碳上升的原因之一。 自從1958年開(kāi)始對(duì)大氣中CO2 的含量精確測(cè)量以來(lái)，每年的大氣中CO2 含量的平均值是不斷上升的，其

4、變化幾乎是一個(gè)直線趨勢(shì)（參見(jiàn)圖1 ），趨勢(shì)明顯。52年來(lái)，大氣中CO2 含量的年平均值是347.28ppm ，標(biāo)準(zhǔn)差是22.23，近年來(lái)的數(shù)值明顯高于平均值，2010年達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的389.78ppm ，為歷史之最。50年來(lái)，大氣中CO2 含量以0.4%的增速增加，近年來(lái)有加速之勢(shì)，過(guò)去 10年（20012010年）每年的平均增加2.04ppm ，增速為0.54% ，明顯高于平均值，形勢(shì)令人堪憂。 聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署、世界氣象組織和國(guó)際科學(xué)同盟提出的報(bào)告認(rèn)為, 到2050 年, 二氧化碳的年排放量可能為100- 200 億噸。一個(gè)全球性碳循環(huán)的模型預(yù)測(cè)值大氣中的二氧化碳濃度是367- 531ppm

5、。雖然沒(méi)有直接的證據(jù)證明大氣中二氧化碳含量的增加就是全球變暖的原因，但在統(tǒng)計(jì)上二者有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。首先，比較二者的變化趨勢(shì)，將19592010年期間二者的數(shù)據(jù)顯示在兩軸的線圖上（參見(jiàn)圖2 ），可以看出，二者的長(zhǎng)期趨勢(shì)基本一致，都有一個(gè)線性趨勢(shì)，只不過(guò)大氣中二氧化碳含量的趨勢(shì)更加明顯，全球平均氣溫的波動(dòng)大一些。經(jīng)計(jì)算，19592010年二者的變化趨勢(shì)一致性較差，1990年以來(lái)，大氣二氧化碳含量持續(xù)增加，但全球平均氣溫卻有反復(fù)，其變化趨勢(shì)不如大氣中二氧化碳含量的大，一致性不如以前，經(jīng)計(jì)算二者的相關(guān)系數(shù)為0.839 9，比整個(gè)樣本期間有所降低。 第四，爾出現(xiàn)的冰川I期在地球發(fā)展史上只占了整個(gè)地球歷史

6、的十分之一，而絕大部分時(shí)問(wèn)是處于溫暖期。不過(guò)，在地球的歷史中也曾存在過(guò)比現(xiàn)在更炎熱的時(shí)期。而如今讓人感到驚奇的是太陽(yáng)變得越來(lái)越熱了。和40億年前比起來(lái)，它所釋放的能量多了三分之一。如果地球的氣候全部取決于太陽(yáng)，地球也應(yīng)該是變得越來(lái)越熱。不過(guò)，賓夕法尼亞州州立大學(xué)的吉姆·卡斯汀在1981年提出，地球的氣候保持相對(duì)的穩(wěn)定原因要?dú)w于_二氧化碳地球的溫度調(diào)節(jié)器。地球存在一個(gè)漫長(zhǎng)的碳循環(huán)：一些有機(jī)物或碳酸鹽巖形式的氧化碳被埋在地表的深處，后來(lái)通過(guò)火山爆發(fā)被釋放到大氣中。而碳循環(huán)的第一步是碳酸鹽巖石的形成，當(dāng)二氧化碳和硅酸鹽巖石發(fā)生反應(yīng)時(shí)，碳酸鹽巖石就形成了，這個(gè)過(guò)程被稱為侵蝕或風(fēng)化?？ㄋ雇≈赋?/p>

7、，風(fēng)化的進(jìn)度取決于溫度。當(dāng)這個(gè)星球變得很炎熱時(shí)，風(fēng)化的速度也加快，大氣中的二氧化碳會(huì)轉(zhuǎn)移到地表深處，大氣中的二氧化碳含量下降，地球的溫度也就隨之下降。當(dāng)整個(gè)地球陷入嚴(yán)寒時(shí)，風(fēng)化變慢，但是火山會(huì)將埋在地表的二氧化碳釋放到大氣中，所以二氧化碳的含量最終還是在上升。當(dāng)然，二氧化碳這個(gè)溫度調(diào)節(jié)器并不會(huì)像家里的空調(diào)或是冰箱，能在一夜之問(wèn)將液態(tài)水變成冰塊，它需要數(shù)十年才能起到重要的影響。所以地球的氣候還是會(huì)在炎熱和寒冷的兩極搖擺。當(dāng)然，它還是有助于我們解釋為什么地球的溫度始終能維持在保持有液態(tài)水的溫度。 第五，塵埃能夠有效降低太陽(yáng)輻射，減少到達(dá)地面的熱量的同時(shí)，它也會(huì)有效阻止地表輻射的熱量，從而也達(dá)到了是地表溫度升高的現(xiàn)象。 第六，哲學(xué)上講究，有因才