大气_海洋_人类活动与气候变暖.doc

 大气、海洋、人类活动与气候变暖 丁一汇 耿全震 (国家气候中心, 北京 100081) 提 要 根据国内外的研究, 对由人类活动引起的全球变暖以及与其有关的碳循环和大 气与海洋的反馈过程做了综述。 关键词: 人类活动 全球变暖 大气与海洋 碳循环 反馈过程 引 言 我们赖以生存的地球已在过去 46 亿年 的时间长河中慢慢地演化着。可是, 最近它已 开始明显地受到人类活动的影响1 。 由于人 类活动, 大气中的温室气体 ( 如 CO 2 ) 在不断 增加, 致使全球温度升高。全球变暖及其对人 类社会与生态系统的影响已成为人类面临的 最重要问题之一2 。 人类活动到底能引起多大程度的全球气 候变化, 受气候系统中各种循环和反馈过程 的制约, 它们决定了气候系统对人为外部强 迫源的敏感性。 其中最主要的是碳循环和大 气与海洋的反馈。 如果碳循环的某个环节能 将人为排放到大气中的 CO 2 清除或吸收掉 的重大的、具有挑战性的科学问题。本文 国内外在这方面的研究1- 17 , 就人类活动 起的全球变暖以及与其有关的碳循环过 大气与海洋的反馈过程做一综述。 1 人类活动与全球变暖 全球变暖的基本原理可以通过考虑 辐射能来理解, 一种是加热地球表面的来 太阳的辐射, 另一种是射向外空的来自地 和大气的热辐射。平均来说, 这两种辐射 平衡。 如果这种平衡被破坏 ( 如由于大气 CO 2 的增加) , 它可以通过地球表面温度的 高来恢复。 在上述的两种辐射平衡下, 地球的平 温度应是- 6℃。 而事实上, 在靠近地表 个地球表面 (海表和陆表) 全年所观测到 均温度达 15℃。地球之所以能保持如此 的话, CO 2 增加并不会对气候产生什么明显 影响。 同样, 如果 CO 2 增加所引起的增温能 够被大气或海洋的某些反馈过程所抵消的 话, 我们也许就不必为温室气体增加引起全 球变暖而担心。而实际上, 气候系统中的碳循 环过程和气候系统对温室气体增加的响应和 反馈极为复杂, 我们还远远没有认识清楚。人 类活动对气候变化的影响已是摆在我们面前 的温度, 是由于除了占大气中大部分的既 吸收也不发射热辐射的氮气和氧气之外 大气中还存在相当小量水汽、CO 2 和一些 它的微量气体, 它们会部分地吸收地表发 的 热 辐 射, 并 引 起 实 际 平 均 地 表 温 度 升 ( 15℃) , 这样就造成了与仅包含氧气和氮 的大气状况下所得的地表温度 ( - 6℃) 之间 21℃的差别。这种现象称为“自然温室效应”, 这些气体称作温室气体2 。 将它称为“自然” 是由于所有的大气气体 (C FC s 除外) 远在人 类出现之前就已经存在了。 下面我们谈到的 温室效应是由人类活动 ( 如化石燃料燃烧和 森林破坏) 在大气中产生的气体造成的, 是一 种“增强温室效应”。2 自工业革命以来, 由于人类的工业生产 和诸如森林砍伐的其它活动, 大气中 CO 2 含 量已发生了明显的变化 , 到目前为止, 大约 变化了 25% 。 每年人类通过这种排放把 70 亿吨碳送入大气中, 其中许多可能要在大气 中停留一百年或更长的时间。 在缺乏控制因 子 的 情 况 下, 预 计 大 气 中 的 CO 2 会 加 速 增 加, 它的大气浓度很可能在未来几十年内成 为工业革命前的两倍。 由于 CO 2 是来自地表面热辐射的良好 吸收物质, 它的含量增加正在导致全球地表 的进一步变暖, 这是“增强温室效应”所造成 的。随着温度的增加, 大气中的水汽含量也增 加, 由于水汽是最重要的温室气体, 这使得 CO 2 的增暖效应加剧。 如 CO 2 含量加倍的 话, 则目前对平均地表温度增加的最好估计 是 215℃2 。对全球平均温度来说, 这是一个 “大”的变化, 正是这种被认为由 CO 2 增加所 产生的全球变暖才引起了目前人们对它的关 注。 全球温度的增加将导致全球气候变化, 如果变化小, 且进展十分缓慢, 我们几乎肯定 是能够适应它。然而, 由于世界工业出现的迅 速膨胀, 这种变化不可能是小的或缓慢的。据 估计, 在未作任何努力以减少 CO 2 排放的情 况 下, 全 球 平 均 温 度 每 10 年 将 上 升 约 0125℃, 或一个世纪上升约 215℃2 。这个数 值听起来不大, 尤其是与一般的昼夜温度变 化或逐日的温度变化相比而言。但是, 这不是 某一地点的温度, 而是整个全球平均的温度。 预测的 100 年上升约 2. 5 ℃的变率可能比过 去一万年间任何时候全球平均温度的变化都 快, 并且, 因为冰期的最冷时段与其间的暖期 全球平均温度相差 5～ 6℃左右, 故我们可以 看到, 这种全球