全球氣候變暖的影響因素分析

全球氣候變暖的影響因素分析

影響全球氣候變色的因素在過去35年的時間（70年代和2005年），世界氣溫上升了4%（0.55）。全球氣候變暖問題早已引起國際社會的關注,它不僅使部分人談虎色變,而且使更多的人疑慮重重,甚至影響到部門決策和國家關系,氣候變暖已成為不可回避的重大理論和實際問題。然而時至今日,全球氣候變暖根本原因仍然是一個謎團。全球氣候變暖到底是自然因素的影響還是人為原因的影響,至今無法給出一個定論。影響全球氣候變暖的原因是多種多樣的,然而并非所有的影響因素都會使得全球氣候在短短幾十年之內(nèi)發(fā)生如此之大的變化,其中必定有一種或幾種影響因素發(fā)揮了極大的作用才使得全球氣候發(fā)生巨變。我們所關心的也就是這起到?jīng)Q定性作用的一種或某幾種因素。全球氣候變暖已成為不爭的事實,然而氣候變暖對人類來說是好事還是壞事還未能評說。又或者說二者皆有,但是利大于弊,還是弊大于利,這就需要全面衡量利弊做出適當?shù)娜∩?采取適當?shù)拇胧?以使人類社會不會因錯誤的抉擇而面臨險境。1自然因素和人為因素影響全球氣候變暖的原因多種多樣,主要包括自然因素和人為因素兩大類。自然因素主要是指太陽活動、火山活動及地球軌道參數(shù)變化等;人為因素主要是指人類通過對地球生物量、地面狀況、大氣成分所施加的影響造成的下墊面的變化等。現(xiàn)就這些主要影響因素進行分析。1.1太陽常數(shù)的概念太陽輻射是地球表層一切物理、化學與生物過程的能源,因而也是氣候形成重要的因子,太陽活動對地球溫度起到直接的影響作用。很早以前人們就發(fā)現(xiàn)太陽黑子現(xiàn)象與地球氣候的變化有密切的聯(lián)系?？茖W上用太陽常數(shù)來表征太陽活動對地球氣溫變化的影響程度,是一個指標性物理量。太陽常數(shù)是指垂直投射在剛處于地球大氣層之外的單位面積上的太陽輻射能量,世界氣象組織(WMO)1981年公布的太陽常數(shù)值是1368w/m2。由于各種原因,例如大氣層的反輻射作用等,地理的氣候系統(tǒng)能吸收到的能量只有約240W/m2,大約是總輻射能量的1/5。而只有當太陽常數(shù)變化達到1%時,才可以引起地球表面溫度大于1℃的變化。通過科學探索和研究,人類發(fā)現(xiàn)太陽黑子活動周期平均約為11年,但對太陽常數(shù)有影響的每年的相對變化量都不會大于4×10-4。因此太陽常數(shù)的長期平均值的變化是極其微小的,還不足影響到地球氣溫有較大的變化。由此可見,太陽活動并非是影響全球氣候變化的主導性因素。1.2偏心率e與太陽常數(shù)這里所說的軌道參數(shù)主要是指地球軌道偏心率,地球軌道半長徑,地軸對黃道面的傾斜角。這些參數(shù)的變化都能影響到太陽輻射在兩半球與各緯度的強度,人們認為這些可能是影響地質時代氣候變化的因子。偏心率和半長徑又是影響太陽常數(shù)的主要因子。中國管理科學研究院思維科學研究所廣東海南分所的氣候變化研究小組利用太陽常數(shù)計算公式計算了地球軌道偏心率e對太陽常數(shù)的影響,得出地球軌道偏心率e的變化周期T-T0=4.006×104年。并且偏心率e正在不斷減小,由此計算出在距2000年的2.337萬年后,即偏心率為0時太陽常數(shù)相對于2000年的變化率為-1.40×10-4。由此可見,偏心率的變化對太陽常數(shù)的影響是很小的。他們還利用地球軌道半長徑計算公式計算了軌道半長徑對太陽常數(shù)的影響,得到太陽輻射常量正以-4.13334×10-10/世紀的速率在不斷地減少的結論,它比由偏心率e所引起的變化量更小,影響更微弱。1.3太陽輻射與火山活動的關系地球內(nèi)部是一個充滿溫度很高的液態(tài)巖溶的熱源。熱量自溫度場中高溫物體向低溫物體傳播。因此,地球內(nèi)部的熱量會持續(xù)不斷地向地球外部傳播,進而影響地球大氣圈層的溫度變化。經(jīng)統(tǒng)計計算,地球內(nèi)部巨大的熱源總輻射傳導功率為4.2×1013W?；鹕交顒邮堑厍騼?nèi)部熱源釋放的重要途徑。每次火山活動,都會釋放出大量的內(nèi)部熱量,這些熱量可以極大地改變局部地區(qū)的氣候條件。然而,地球表面的大氣圈層與外太空相連,地球大氣會以傳導、輻射的形式把熱量傳導輻射到星際空間外,還可以通過含有速度較高能量較大的氣體分子向外層空間逃逸的形式帶走大氣的熱能。同時,地球表面約有70%的面積被廣闊的海洋所占據(jù),海水的蒸發(fā)以及從大氣頂層上的逃逸,帶走了大量的熱能,有效地調(diào)節(jié)了地球表面的氣溫,使它達到和保持在一個相對穩(wěn)定的溫度上,現(xiàn)在地球表面的平均氣溫大約是15℃。由于太陽輻射和火山活動歷史序列資料的不確定性,以及人們對氣候系統(tǒng)如何響應太陽輸出輻射變化的認識還很初步,嚴格地說目前還無法準確評價其對全球和中國氣溫變化的影響程度。由此可見,認為地球內(nèi)部熱源以及火山活動是全球氣候的變化主要因素還缺乏嚴格的論證。1.4氣候變化的趨勢最近的IPCC報告指出,過去100年特別是過去50年的全球氣候變暖很可能主要是由大氣中CO2等溫室氣體濃度增加引起的。氣候變暖與火山噴發(fā)、太陽活動等自然現(xiàn)象關系不大,人類活動所釋放的CO2是火山和太陽耀斑所釋放出熱量的130倍。自1850年開始,溫室氣體(主要是CO2,CH4,N2O)的排放量急劇增大。大氣中CO2含量從280ppm增加到380ppm,增加了35%;CH4含量從1850年到1990年增加了142.2%,到2005年,大氣中CH4含量已達到1774ppb;N2O從1850年的270ppb增加到2005年的319ppb,上升了18%。(見圖1)圖1表明溫室氣體在幾千年之內(nèi)都保持著波動上升的趨勢,然而在最近的50年,曲線變得十分陡直,說明溫室氣體的排放量急劇增加,這與全球氣溫的變化是一致的。這也印證了科學家對全球氣溫升高的推測。然而另外有一部分學者認為過早地將氣候變暖歸咎于溫室氣體的排放是不合適的。中國工程院院士李佩成先生認為,當代的氣候變化態(tài)勢,并未超出歷史上氣候變化的范疇。至于20世紀以來明顯增暖的現(xiàn)象,它是氣候變化長河中的一個波動過程,還是永遠的不可逆轉的趨勢尚無法確定。即使人類社會發(fā)展到今天,從總體來講,自然因素仍然是影響氣候的主導因素。人類活動至今仍然不足以影響地區(qū)性氣候的基本屬性,更不足以引起冰期或間冰期等巨大的氣候變化。只是在相對較小的程度上,個別的、局部的氣候變化,才被解釋為人類活動的結果。對此筆者認為,歷史上氣溫的變化均是一個相對穩(wěn)定的變化,變化速率均不是很大。而近代以來特別是最近的50年,全球氣溫上升速率遠遠大于歷史上各時期的變化速率,其唯一的解釋就是人類活動引起的溫室氣體的急劇增加,從而引起氣候的變化。1.5其他地區(qū)的增溫趨勢這里所指的其他因素主要是指由于人類社會的發(fā)展,快速的城市化所引起的城市熱島效應。有文獻指出在增溫明顯的華北地區(qū),國家級臺站附近1961年-2000年間城市化引起的年平均氣溫增加值占全部增溫的39%以上。其他地區(qū)的增溫趨勢中也或多或少保留著城市化的影。1961年-2004年期間中國對流層中下層氣溫增加趨勢僅為每10年0.05℃,比國家級地面站觀測的氣溫變化小一個量級。這從另一個角度說明,中國地面臺站記錄的增溫在一定程度上反映了城市熱島效應加強因素的影響。此外,海洋環(huán)流,毀林開荒,毀草濫牧等也會對氣候變化產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn),CO2濃度增加伴隨著南部海洋水域的弱化。這可能表明全球氣候變暖導致海洋環(huán)流改變,反過來導致更多的二氧化碳進入大氣,在已經(jīng)變暖的天氣中加入更多的CO2,進而引起惡性循環(huán)。2人類對活動的影響無論影響全球氣候變暖的主導性因素是什么,氣候變暖對人類社會的影響已經(jīng)越來越明顯地呈現(xiàn)在人類面前,其中包括一些積極的影響,也有一些消極負面的影響。如何進行利弊取舍,這將關系到人類社會的生存和發(fā)展,因此進行影響分析是十分必要和迫切的。2.1臺風和暴雨災害發(fā)生的頻率和強度將不斷增加持續(xù)的氣候增溫,會增加各種自然災害的發(fā)生頻率和強度。極端的氣候條件變得更加頻繁,危害性也不斷增大。氣候變化引起降雨模式的改變,從而增加了洪水和干旱災害的發(fā)生概率。臺風和熱帶風暴發(fā)生頻率和強度都在不斷增加。有研究表明,海面水溫越高,海洋就會生成更大的能量形成風暴,而且,形成強烈風暴的次數(shù)也更加頻繁。中國2008年的南方雪災,長江流域的水災,還有2009年的全國范圍的旱災就是由于氣候系統(tǒng)的巨大變化所引發(fā)的自然災害。這些都在說明由于氣候的變化,極端天氣暴發(fā)的頻次在逐漸增加,嚴重威脅著人類生產(chǎn)生活甚至生命安全。2.2發(fā)病地區(qū)的改變?nèi)驓夂蜃兣?將會對人類身體健康產(chǎn)生廣泛的影響。全球氣候變暖,使得熱帶范圍邊界向亞熱帶地區(qū)擴張,而在世界上,熱帶非洲是傳染病、寄生蟲病的高發(fā)地區(qū),是病毒性疾病的最大發(fā)源地。而隨著溫帶地區(qū)的變暖,使攜帶這些致病原體的昆蟲和嚙齒類動物的分布區(qū)域擴大,從而使得那些疾病的擴散成為可能。氣候變暖還使得適宜媒介動物生長繁殖的環(huán)境擴大,從而使細菌和病毒的繁殖期增加。流行病和傳染病發(fā)生的概率加大。有研究表明心腦血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病患者死亡率與氣溫的關系曲線均呈U形。這說明高溫或低溫都可使死亡增加。目前世界上很多流行性傳染病的大范圍擴散與氣候的變化不能說沒有任何關系。2.3氣候變化和動植物的群落特點世界自然基金會研究發(fā)現(xiàn),因為氣候變化,喜馬拉雅山的蝴蝶越飛越高,在過去15年,它們的棲息環(huán)境在海拔上提高了500米。尼泊爾科學技術研究院科技部負責人也認為,氣候變化是蝴蝶等動物向高海拔遷移的原因。世界自然基金會在尼泊爾首都加德滿都北部和喜馬拉雅山南麓的朗塘地區(qū)對阿波羅絹蝶和鼠兔進行了研究,這些動物對環(huán)境敏感,是全球變暖的預言者。結果發(fā)現(xiàn),由于氣候變化,昆蟲和哺乳類動物在過去15年間都在向更高海拔移居。氣候不斷變暖還會導致候鳥在冬季就向北方遷移,據(jù)新加坡《聯(lián)合早報》2月11日報道,隨著美國氣候越來越溫暖,北美大約305種候鳥中,半數(shù)在過冬時向北方移進。由于氣溫不斷升高,一些植物不得不向海拔更高的地方發(fā)展,平均每十年向上遷移10米。但是由于遷移速度不一致,導致植物群落的組成不斷變化,而這種變化有可能導致整個群落走向滅絕。氣候的變化還會影響動物的生育繁殖能力,也會影響植物的開花、結果周期。海平面的上升,溫度的變化使得一些生物無法適應變化的氣候,生存環(huán)境遭到破壞和威脅,最終消失滅絕。最終的結果就是生物的多樣性減少。2.4土壤濕度和徑流的變化氣候變化對水文循環(huán)系統(tǒng)的影響十分明顯。氣候的變化可以影響降水的分布、強度和極值變化;使得大范圍的雪和冰融化,大氣中的水汽增加,蒸發(fā)增加以及土壤濕度和徑流發(fā)生變化。ICPP報告中指出在20世紀,北緯30度和85度之間的陸地降水普遍增加,但在過去30年至40年里,南緯10度到北緯30度的降水顯著減少。在高緯度地區(qū)和潮濕熱帶地區(qū),徑流增加;在中緯度地區(qū)和干旱熱帶部分地區(qū),徑流減少。氣溫升高將導致冬季降雪變少,或者冬雪提前融化從而增加河流徑流量。溫度升高蒸發(fā)量增大,空氣中將存在更多的水蒸氣,空氣濕度增大,降雨頻率增大,降雨強度也增大,進而使得河流徑流增強。2.5影響人類社會的發(fā)展氣候變暖除了直接影響人類身體健康之外,無疑還會對人類社會產(chǎn)生不可估量的影響。氣候變暖影響農(nóng)業(yè)的發(fā)展,在某些地區(qū)使得農(nóng)作物產(chǎn)量減少,由此導致糧食危機問題。這是人類社會面臨的最大的問題。氣候變暖使得地表水大量蒸發(fā),水中的溶解成分濃縮,使礦化度升高,水質惡化,以致不適合人類以及動物的引用,從而引起水資源危機。地表水嚴重匱乏,于是人類將目標投向地下水。大量超采地下水又引起許多環(huán)境地質問題,進一步影響人類社會的發(fā)展。氣候變暖引起海平面上升,使沿海國家和城市的生存受到威脅,而海平面上升問題又會使海域面積增大,進而引起國家之間的領海問題和領土問題爭端。甚至有可能引起國家之間的戰(zhàn)爭。治理和減緩氣溫升高問題,將花費大量的資金,這些必將影響國家經(jīng)濟的發(fā)展,有可能使得國家經(jīng)濟發(fā)展減緩,使人民生活水平長期得不到提高,從而影響社會的穩(wěn)定。這些都只是氣候對人類社會的小部分影響。實際上氣候影響著整個人類社會的存在與發(fā)展,倘若不及時采取措施,也許人類社會文明將會在這個星球上消失。3結論和建議3.1影響人類健康的因素(1)通過分析全球氣候變暖影響因素,得知,地球軌道參數(shù)的變化使得太陽常數(shù)在逐漸變小,即地球得到的太陽輻射能量在逐漸變小,其效果應該是氣候變冷而并不是逐漸變暖,這與近年來得到的全球氣候變暖顯然矛盾,因此,地球軌道參數(shù)的變化并非是影響全球氣候變暖的主要因素。同時由于地球得到的太陽輻射能量與地球內(nèi)部熱源所釋放出的熱量并不能極大地增加全球溫度,而全球氣候變暖的趨勢要比預期的快,因此,這些自然因素均不是引起全球氣溫變暖的因素。這就將最終的焦點落在了人類的活動影響上。因此筆者認為全球氣候逐漸變暖是人類工業(yè)活動釋放過量溫室氣體和人類破壞植被減小CO2吸收量的綜合結果。(2)就目前技術手段和經(jīng)濟水平而言,人類所能做到的只有盡量減少溫室氣體的排放,多植樹種草以增加溫室氣體的吸收量。對于通過技術手段固定大氣中多余的溫室氣體在目前看來是不可行的,不但成本高,而且技術也還很不成熟。不過通過生物作用固定大氣中多余的CO2還是很有前途的。(3)全球氣候變暖,不僅對自然環(huán)境產(chǎn)生影響,而且也對生活在地球上的各種生物產(chǎn)生不可避免的影響。使得人類生存環(huán)境遭到破壞,生物物種多樣性遭到破壞,危害人類健康。各方面的影響最終都會歸結到人類身上,即最終都會對人類的生存產(chǎn)生影響。這是我們最關心的,也是我們最不愿意看到的。3.2采用“排放貿(mào)易”的方法,減少溫室氣體的排放,并提高氣候變化水平全球變暖已成既定的事實,而且由于人類的過多排放溫室氣體這一影響因素已經(jīng)經(jīng)過太多的證實,因此必須提出相關的對應措施來遏制氣溫的繼續(xù)持續(xù)增高。雖然對于那些對氣候變化產(chǎn)生影響的自然因素我們無法控制,但是人為因素還是可以采取一定的措施來加以規(guī)范的。既然氣候變化是由于人類過多