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气候变化
更新时间:2022-09-26

基本解释

   气候变化是指气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间(典型的为10年或更长)的气候变动。

  气候变化简介

  《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)第一款中,将“气候变化”定义为:“经过相当一段时间的观察,在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变。”UNFCCC因此将因人类活动而改变大气组成的“气候变化”与归因于自然原因的“气候变率”区分开来。 气候变化(climate change)主要表现为三方面:全球气候变暖(Global Warming)、酸雨(Acid Deposition)、臭氧层破坏(Ozone Depletion),其中全球气候变暖是人类目前最迫切的问题,关乎到人类的未来!

详细解释



   气候变化的原因

  气候变化的原因可能是自然的内部进程,或是外部强迫,或者是人为地持续对大气组成成分和土地利用的改变。既有自然因素,也有人为因素。在人为因素中,主要是由于工业革命以来人类活动特别是发达国家工业化过程的经济活动引起的。化石燃料燃烧和毁林、土地利用变化等人类活动所排放温室气体导致大气温室气体浓度大幅增加,温室效应增强,从而引起全球气候变暖。据美国橡树岭实验室研究报告,自1750年以来,全球累计排放了1万多亿吨二氧化碳,其中发达国家排放约占80%。 气候变化会带来哪些影响? 气候变化导致灾害性气候事件频发,冰川和积雪融化加速,水资源分布失衡,生物多样性受到威胁。气候变化还引起海平面上升,沿海地区遭受洪涝、风暴等自然灾害影响更为严重,小岛屿国家和沿海低洼地带甚至面临被淹没的威胁。气候变化对农、林、牧、渔等经济社会活动都会产生不利影响,加剧疾病传播,威胁社会经济发展和人民群众身体健康。据政府间气候变化专门委员会报告,如果温度升高超过2.5℃,全球所有区域都可能遭受不利影响,发展中国家所受损失尤为严重;如果升温4℃,则可能对全球生态系统带来不可逆的损害,造成全球经济重大损失。据2006年我国发布的《气候变化国家评估报告》,气候变化对我国的影响主要集中在农业、水资源、自然生态系统和海岸带等方面,可能导致农业生产不稳定性增加、南方地区洪涝灾害加重、北方地区水资源供需矛盾加剧、森林和草原等生态系统退化、生物灾害频发、生物多样性锐减、台风和风暴潮频发、沿海地带灾害加剧、有关重大工程建设和运营安全受到影响。

  国际应对气候变化的主张

  尽管还存在一点不确定因素,但大多数科学家仍认为及时采取预防措施是必需的。全球气候变化问题引起了国际社会的普遍关注。针对气候变化的国际响应是随着联合国气候变化框架条约的发展而逐渐成型的。1979年第一次世界气候大会呼吁保护气候;1992年通过的《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)确立了发达国家与发展中国家"共同但有区别的责任"原则。阐明了其行动框架,力求把温室气体的大气浓度稳定在某一水平,从而防止人类活动对气候系统产生“负面影响”;1997年通过的《京都议定书》(以下简称《议定书》)确定了发达国家2008年~2012年的量化减排指标;2007年12月达成的巴厘路线图,确定就加强UNFCCC和《议定书》的实施分头展开谈判,并将于2009年12月在哥本哈根举行缔约方会议。

  到目前为止,UNFCCC已经收到来自185个国家的批准、接受、支持或添改文件,并成功地举行了6次有各缔约国参加的缔约方大会。尽管目前各缔约方还没有就气候变化问题综合治理所采取的措施达成共识,但全球气候变化会给人带来难以估量的损失,气候变化会使人类付出巨额代价的观念已为世界所广泛接受,并成为广泛关注和研究的全球性环境问题。

  容易理解的定义:

  气候变化是指气候平均值和离差值两者中的一个或两者同时随时间出现了统计意义上的显著变化。

  平均值的升降,表明气候平均状态的变化;离差值增大,表明气候状态不稳定性增加,气候异常愈明显。

  气候变化的影响

  气候变化的影响是多尺度、全方位、多层次的,正面和负面影响并存,但它的负面影响更受关注。全球气候变暖对全球许多地区的自然生态系统已经产生了影响,如海平面升高、冰川退缩、湖泊水位下降、湖泊面积萎缩、冻土融化、河(湖)冰迟冻于早融、中高纬生长季节延长、动植物分布范围向极区和高海拔区延伸、某些动植物数量减少、一些植物开花期提前等等。自然生态系统由于适应能力有限,容易受到严重的、甚至不可恢复的破坏。正面临这种危险的系统包括:冰川、珊瑚礁岛、红树林、热带雨林、极地和高山生态系统、草原湿地、残余天然草地和海岸带生态系统等。随着气候变化频率和幅度的增加,遭受破坏的自然生态系统在数目上会有所增加,其地理范围也将增加。

  气候变化对国民经济的影响可能以负面为主。农业可能是对气候变化反应最为敏感的部门之一。气候变化将使我国未来农业生产的不稳定性增加,产量波动大;农业生产部门布局和结构将出现变动;农业生产条件改变,农业成本和投资大幅度增加。气候变暖将导致地表径流、旱涝灾害频率和一些地区的水质等发生变化,特别是水资源供需矛盾将更为突出。对气候变化敏感的传染性疾病(如疟疾和登革热)的传播范围可能增加;与高温热浪天气有关的疾病和死亡率增加。气候变化将影响人类居住环境,尤其是江河流域和海岸带低地地区以及迅速发展的城镇,最直接的威胁是洪涝和山体滑坡。人类目前所面临的水和能源短缺、垃圾处理和交通等环境问题,也可能因高温多雨加剧。

  由于全球增暖将导致地球气候系统的深刻变化,使人类与生态环境系统之间业已建立起来的相互适应关系受到显著影响和扰动,因此全球变化特别是气候变化问题得到各国政府与公众的极大关注。

  全球气候变化问题,不仅是科学问题、环境问题,而且是能源问题、经济问题和政治问题。

  抗击气候变化7大工程

  1.人造火山

  一个潜在的方案被称为“人造火山”,即将硫微粒喷射到高层大气。如图所示,硫颗粒就像一面巨大的遮阳伞,阻滞阳光和热量,将其反射回太空。火山灰中就含有硫。本周,艾西洛玛国际气候干预技术大会将在美国加利福尼亚州的帕西菲克格罗夫市召开,与会代表将详细讨论“人造火山”及其它应对全球气候变化的紧急方案。此次会议将尝试起草世界上第一个地球工程学研究道德行为规范。

  美国企业研究所地球工程学计划主任塞缪尔-瑟斯特罗姆(Samuel Thernstrom)指出,这并不代表这些应急方案会在不久的将来投入使用。美国企业研究所是一家总部设在华盛顿的政策研究机构。不过,专家应该认真考虑这些方案,包括人为改变气候。瑟斯特罗姆说:“我们应该加深对地球工程学的了解。气候变化不是一个能在短期内得到解决的问题,至少我们在有生之年是解决不了了。但是,我们可以对气候变化加以控制。”

  2.沙漠造林

  专家称,沙漠造林或许能够吸收大气中更多的温室气体,比如二氧化碳,这一地球工程学创意已经扎根于非洲。例如,非洲13个国家正在建立“绿色长城”,希望让树林在阻止撒哈拉沙漠扩张的同时,吸收更多的二氧化碳。“撒哈拉森林计划”的组织者计划在可再生能源设施沿线植树造林,这些设施专门为世界各地的沙漠地区所设计。

  美国气候研究所(Climate Institute)气候项目首席科学家迈克尔-麦克拉肯(Michael MacCracken)表示,如果温室气体排放量继续飙升,“绿色沙漠”可能没有足够多的吸碳能力以降低大气中的二氧化碳含量。气候研究所是一个总部设在美国华盛顿的非营利机构。不过,麦克拉肯同时指出,在一个低碳世界中,沙漠造林可能不失为一个减少二氧化碳排放的良策

  3.生物炭

  “生物炭”或许与土壤一样年代古老,但专家表示,亚马逊流域印第安人制作“生物炭”的做法可能是抗击全球气候变化的好办法。据国际生物炭倡导组织介绍,生物炭数量丰富,渗透性强,可以通过加热农业废料制造,一旦重返土壤,它们可以在接下来的数百甚至数千年里在土壤中吸收碳。相比之下,森林的吸碳能力有限,因为如果树木被砍伐或死去,温室气体即会溜掉。瑟斯特罗姆将生物炭归于他“值得探索”的类别,麦克拉肯同样持这种观点,他认为,除了吸收二氧化碳,生物炭还有改善土质的好处。

  4.海藻农场

  海藻可能是绿藻类层(pond scum)的“近亲”,但在推动种植海藻以降低二氧化碳排放的科学家眼中,它们显然具有更为“高尚”的地位。在这张照片中,印度尼西亚巴厘岛的妇女正在收获海藻。据韩国釜山国立大学“海藻清洁发展机制项目”介绍,地球上一半的光合作用发生在海洋,而在海洋中,光合作用主要发生于一种称为浮游植物的微小海洋植物身上。

  浮游植物是无法在地里种植的。相比之下,沿海地区可以轻易种植海藻,科学家希望将这作为增强海洋吸碳能力的潜在方案。麦克拉肯表示,除此之外,人们还可以在收获海藻以后,将其变成可再生燃料,这确实是一举两得。在光合作用中,阳光将二氧化碳转变为能量的过程。

  5.造云船

  “造云船”令人不由地想到远洋航行的“弹簧单高跷”(儿童玩具),但这种设计或许能作为地球工程学方案对抗气候变化。据科学家介绍,造云船由风能驱动,漂浮在海面上,向天空喷射雾状海盐,从而形成海洋云。这种云比正常的云密度更高、更白,所以能将更多的太阳热量反射回太空。美国企业研究所的瑟斯特罗姆表示,“造云船”的造价相对低,将约1500艘部署在海面上,或许能起到立竿见影的冷却效果。他说:“我们远不能确定这种方法是否奏效,但确实是一个值得我们认真研究的可行理论。”

  6.白屋顶

  据科学家介绍,如果将屋顶刷成白色,如照片中这些建在百慕大汉密尔顿的房屋,它们可以反射更多的阳光,这或许是解决气候变化最简单的地球工程学方案之一。美国劳伦斯-伯克利国家实验室的研究人员表示,黑屋顶的反射率约为10%至20%,相比之下,白屋顶的反射率则达到70%至80%。美国气候研究所的麦克拉肯说,此外,白屋顶还有一个好处:屋顶反光的建筑物里面不会像普通建筑物那么热,从而会降低空调的用电量。

  7.向海洋撒铁

  专家介绍,向海洋中人工撒铁可以刺激称为浮游植物的微小海洋植物的生长,而这种海洋植物可以吸收二氧化碳。图中所示是南极洲附近的浮游生物。通常情况下,铁物质可由大风吹入海洋,刺激海洋生物生长。科学家在世界各地实施了大量初步的撒铁实验,获得了不同程度地成功。在其中一次实验中,生长受到铁物质刺激的植物不久即被虾类动物吃掉,令实验效果大打折扣。

  麦克拉肯表示,无论人工向海洋撒铁的尝试结果如何,寻找一条适合地球工程学的抗击气候变化之法都至关重要,因为许多方案都会持续时间很长:“将一种责任强加给我们的后代。这显然是个大问题”。不过,瑟斯特罗姆和麦克拉肯均认为,地球工程学方案或许是当前唯一可行的办法。麦克拉肯说:“地球工程学很大程度上就像是化学疗法,你也不想接受这种治疗,但它的疗效确实比替代疗法强。”

  导致全球气候变化的根本原因是什么?

  地球是人类赖以生存的家园,对于我们家园气候变化的关心,是每个人的明智表现。联合国曾经委托联合国政府间气候变化委员会(委托IPCC,因为它是聘请世界许多知名科学家组成的松散组织)对世界气候变化做过全面的评估。IPCC得出的结论是:“极有可能是人类行为导致了全球气候变暖”。具体到细节上是:人类大量使用石化能源,使二氧化碳排放增多带来的温室效应是全球迅速变暖的主要原因。这也就是当前气候变化的主流学说--“温室效应”说。

  “温室效应”说被提出后,一直遭到许多人的反对,认为它极不准确。特别是把它作为IPCC的结论,用来指导我们人类的行为规范时,对于此种学说的争议更是愈演愈烈。2010年5月7日美国《科学》杂志又刊登255名美国科学院院士关于“气候变化与科学公正性”的公开信。该信充分表达:255名美国科学院院士对于“温室效应”学说的提出,其具有认真的、严肃的公正态度,“温室效应”学说亦是具有科学的完整性。

  但是,一个认真的、严肃的和并且具有极度公信力的科学理论,不见得就是一个能够真实反映自然客观事实的学术理论。对于克罗狄斯·托勒密的《天文学大成》,你就不能说它不认真、不严肃,更不能说它不具有公信力。它可以准确的预测,行星体在天空中的位置。而且,更重要的是它对人类认识地球的贡献要比尼古拉·哥白尼的《天体运行论》的贡献要大得多。因为它告诉人们:“地球是一个悬浮在太空中的球体”的结论,是人类追求上万年文明的一个总结。就现实来说,我们并不会讨厌托勒密的《天文学大成》;我们不喜欢的是,当年有些人总要拿《天文学大成》的结论说事,去反对哥白尼的《天体运行论》。

  人类的生产、生活,需要知道天气的变化,因此有了天气预报,进而有了“天气学”。由于气候的变化,人们想知道所在地位置适合种植什么?养什么动物?年收成会如何?为了解决这些问题,就有了“气候学”这门学问。探讨气候的变暖或者变冷本来就是“气候学”的基本命题。自从有了气候科学以来,能够称之为“气候科学家”的,没有一个不去认真思考这个问题。中国的地理学家和气象学家竺可桢用他毕生精力,致力于研究中国气候的长期变化(他采用的是统计学的方法)。他最后得到的结论是:中国历史气候的长期变化和世界其它地区气候的长期变化基本一致。世界气候的长期变化与太阳大气层的活动(指太阳黑子、光斑、谱斑、耀斑、日珥和日冕瞬变事件等活动总称)密切相关。

  人类生活在地球地表的大气层中,气象学的宗旨就是想得到地表大气的变化特征,所以气象学把大气作为一个研究的主要客体来探讨。促成大气变化的因子,从气象学上归结起来,主要有太阳辐射、大气环流以及地表性质(下垫面)这三个方面,近年来还加上人为干扰这一因子。这些因子作用在大气上的过程都很复杂。特别是下垫面因子,其中甚至还有些不被认知的许多因素。所以气象学不能把这些因子联立起来建立方程,来解决大气的变化问题。最后气象学家就只能不考虑这些因子各自的变化规律;而只考虑这些因子对空气的影响,去求解大气的微分方程了。

  我们再来看“全球气候变化”这一概念,它是把地球一个太阳周期的地表平均温度作为指标讨论的。漂浮在太空中的地球,依据它在太空中的位置和它的运动状态,接受来自太阳和宇宙中的能量;并且保持这些能量让其不立刻散失到太空中去,如此地球才有现在的温度。地球表面的热量是不能以传导或对流的方式逃逸出地球的,它们只能以黑体辐射的方式发散到宇宙中去。地球大气在这个系统中的主要作用是平衡地球表面的温差,它的运动状态和地球长期的温度变化关系不大。从这个立场看“全球气候变化”命题,它应该是地球物理学家任务,而不属于“气候科学家”专业了。因为气候科学家在处理这一问题时,经常会把全球气候变化的主因归结为大气环流或者海流中去,以致误入歧途。

  当然,气候问题总还是气候问题,只是解决局部、季节性的气候问题和全球气候问题的具体处理方法不同而已。气象学从二十世纪初,开始得到了迅猛发展。为了取得全球气候的历史讯息,人们开始研究诸如树木年轮、冰盖所得冰芯和珊瑚骨骼留下来的历史痕迹,由此还派生出年轮气候学和冰芯气候学这些专门学科。在这许多学科学术成果里,结论无一不指向同一结果:地球气候的长期变化和太阳活动(也就是太阳黑子发生的多少)密切相关。当太阳黑子多时,地球气候相对温暖,农业收成就好;反之亦然。有的研究还证明发生此类现象(太阳黑子的多少)会影响到人类历史的进程。

  现在,我们只须根本解决太阳活动是怎样影响地球气候这个地球物理学的命题,剩余的许多问题就好理解了。可是IPCC的“气候科学家”不提以上结论,却得出另外的结论:“极有可能是人类行为导致了全球气候变暖”。这就好比,突然有人提出个“主流学说”,人们不可以在房间里居住!科学研究显示:人的生存会排出大量二氧化碳,在关死门窗的房间里,二氧化碳的含量会逐渐增高;如此环境会严重损害人的机体,有时甚至会窒息人的生命。这些不仅是说说,有人还依据这一结论,把人从有的房间(密闭)里赶了出去。出现这样局面,当然会激起愈演愈烈的争辩,甚至会发生人身攻击也在所难免。

  在之前,阻碍我们理解太阳活动会改变地球气候真实物理过程的,还是因为我们头脑里的固有观念:我们多数人都认为,只有太阳光给于我们能量,使我们得以生存延续;其余的就不再会有大的能量进入地球,给我们温暖了;然而,其实则不然。

  先说太阳光,也就是太阳对地球的辐射能量:其中有少量的紫外线、其余大部分能量都在可见光部分、另外还有三分之一能量的红外线组成。太阳对地球的辐射能量总量变化很小。全部的变化,其中包括太阳自身发光的改变、距太阳距离的改变和地球运动状态的改变;其变化总量不超过辐射总量的百分之一。所以说,太阳辐射不是地球气候变化的主因,因此它对地球气候变化的影响是呈线性的、缓慢的。

  再说气候学中总结出的“地球气候变化与太阳大气层的活动密切相关”的这一结论。这个结论还可以换成另外的说法:太阳大气活动机理产生出一些能量,然后这些能量进入地球,使地球表面的温度发生改变。因为没有巨大能量的交换是不可能改变地球气候的。前面说“只有阳光”是我们的感觉,后面说“能量进入”是客观事实的总结;现在我们知道这个新的能量就是吹临地球的“太阳风”。在太阳大气平静时太阳风到达地球的速度不到300千米每秒,而在太阳黑子活跃期,太阳风吹到地球的速度可以高达到1000千米每秒以上。这样大的能量差异足以改变地球的气候。这样剩下要解决的,就是“太阳风”的能量是怎样进入地球的这个问题了。

  在地球上,还有许多气候现象得不到解释。根据经验,我们用光线加温一个高低不平的面,无论我们怎样设置,高点总是高温区,低地的温度总是低的。可是在地球上高原接受的光线最多,温度却很低;低洼地区还有植被覆盖,光照很少,却常年温度很高。如果没有其它能量在起作用,这种现象很难让人理解。还有,如果对地球气候加温的能量是来自天空,人们生活在地表空气中就一定会有所感觉,比如阳光对地球大气的加温,我们很容易就觉察到它的存在。对地表加温的能量源不是来自天空,那么它肯定是来自另外的方向--地下。依据以上两点,“太阳风”加热气候的方式应该来自地壳。

  依据以上论述,我们可以做出总结:太阳风作用在地球磁层的磁场上;磁层磁力线携带能量通过南北两极的极光椭圆带进入地壳,在地球地壳的环纬度上产生电流;地电流在赤道附近电流最大,至极区逐渐减小;地电流流动为地壳加温,电流亦随地壳电阻场不同而变化;地电流大的地方热能输出就大,反之亦然。

  地球上有许多自然现象都可以证明地电流的存在。这种太阳风携带来的巨大能量,不仅可以改变地球表面的气候,而且它还驱动着磁层磁场的形态、强烈时会在电离层处激发极光、为雷电提供能量、保持范艾伦辐射带的形态、驱动厄尔尼诺现象与拉尼娜现象的互动。这许多地球释能现象都是太阳光所无法驱动的。

  在没有分析到有多少能量驱动地球气候的情况下,先去讨论大气中二氧化碳的温室效应,这显然是没有任何意义的。地球是一个巨大的生命体,它的生命机制是可以理解的。既然是生命体,那么它就有它的生命周期。人类最应当做的事,就是尽量延长地球的寿命。人类不应该做的,是那些不可逆的自然事物。当然,大量使用石化能源就是其中的一件。其它还有,烟花、鞭炮的燃放,从水中提取氧、氢工业和生产化工产品时多种有害气体的排放等。

  《科学》杂志刊登的公开信中称:“科学从来不绝对地证实任何事情”。这种科学的不可知论,显然来自我们对科学公正的不自信。实际上我们这个世界不可知的东西并不多,只是我们的观念出了差错,我们自己把这个世界给搅乱了。观念上的差错,首先就是我们大脑里的固有观念,公开信里被称之为的有些“事实”。这些“事实”不是求证、实验得来的,而是想当然得出的。第二个观念差错,是所有能称为理论的东西,必须出自数学表达;但是我们知道,我们的数学手段并不十分丰富,而我们的这个世界却是丰富多彩的。第三个观念差错,是不允许对所有“事实”进行讨论,至少《科学》杂志可以发表255名美国科学院院士的牢骚,而我这篇反对意见,现在却无法找到任何一本杂志敢于刊登,因为它太不是主流学说了。

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