全球气候变暖的影响因素分析

全球气候变暖的影响因素分析

影响全球气候变色的因素在过去35年的时间（70年代和2005年），世界气温上升了4%（0.55）。全球气候变暖问题早已引起国际社会的关注,它不仅使部分人谈虎色变,而且使更多的人疑虑重重,甚至影响到部门决策和国家关系,气候变暖已成为不可回避的重大理论和实际问题。然而时至今日,全球气候变暖根本原因仍然是一个谜团。全球气候变暖到底是自然因素的影响还是人为原因的影响,至今无法给出一个定论。影响全球气候变暖的原因是多种多样的,然而并非所有的影响因素都会使得全球气候在短短几十年之内发生如此之大的变化,其中必定有一种或几种影响因素发挥了极大的作用才使得全球气候发生巨变。我们所关心的也就是这起到决定性作用的一种或某几种因素。全球气候变暖已成为不争的事实,然而气候变暖对人类来说是好事还是坏事还未能评说。又或者说二者皆有,但是利大于弊,还是弊大于利,这就需要全面衡量利弊做出适当的取舍,采取适当的措施,以使人类社会不会因错误的抉择而面临险境。1自然因素和人为因素影响全球气候变暖的原因多种多样,主要包括自然因素和人为因素两大类。自然因素主要是指太阳活动、火山活动及地球轨道参数变化等;人为因素主要是指人类通过对地球生物量、地面状况、大气成分所施加的影响造成的下垫面的变化等。现就这些主要影响因素进行分析。1.1太阳常数的概念太阳辐射是地球表层一切物理、化学与生物过程的能源,因而也是气候形成重要的因子,太阳活动对地球温度起到直接的影响作用。很早以前人们就发现太阳黑子现象与地球气候的变化有密切的联系。科学上用太阳常数来表征太阳活动对地球气温变化的影响程度,是一个指标性物理量。太阳常数是指垂直投射在刚处于地球大气层之外的单位面积上的太阳辐射能量,世界气象组织(WMO)1981年公布的太阳常数值是1368w/m2。由于各种原因,例如大气层的反辐射作用等,地理的气候系统能吸收到的能量只有约240W/m2,大约是总辐射能量的1/5。而只有当太阳常数变化达到1%时,才可以引起地球表面温度大于1℃的变化。通过科学探索和研究,人类发现太阳黑子活动周期平均约为11年,但对太阳常数有影响的每年的相对变化量都不会大于4×10-4。因此太阳常数的长期平均值的变化是极其微小的,还不足影响到地球气温有较大的变化。由此可见,太阳活动并非是影响全球气候变化的主导性因素。1.2偏心率e与太阳常数这里所说的轨道参数主要是指地球轨道偏心率,地球轨道半长径,地轴对黄道面的倾斜角。这些参数的变化都能影响到太阳辐射在两半球与各纬度的强度,人们认为这些可能是影响地质时代气候变化的因子。偏心率和半长径又是影响太阳常数的主要因子。中国管理科学研究院思维科学研究所广东海南分所的气候变化研究小组利用太阳常数计算公式计算了地球轨道偏心率e对太阳常数的影响,得出地球轨道偏心率e的变化周期T-T0=4.006×104年。并且偏心率e正在不断减小,由此计算出在距2000年的2.337万年后,即偏心率为0时太阳常数相对于2000年的变化率为-1.40×10-4。由此可见,偏心率的变化对太阳常数的影响是很小的。他们还利用地球轨道半长径计算公式计算了轨道半长径对太阳常数的影响,得到太阳辐射常量正以-4.13334×10-10/世纪的速率在不断地减少的结论,它比由偏心率e所引起的变化量更小,影响更微弱。1.3太阳辐射与火山活动的关系地球内部是一个充满温度很高的液态岩溶的热源。热量自温度场中高温物体向低温物体传播。因此,地球内部的热量会持续不断地向地球外部传播,进而影响地球大气圈层的温度变化。经统计计算,地球内部巨大的热源总辐射传导功率为4.2×1013W。火山活动是地球内部热源释放的重要途径。每次火山活动,都会释放出大量的内部热量,这些热量可以极大地改变局部地区的气候条件。然而,地球表面的大气圈层与外太空相连,地球大气会以传导、辐射的形式把热量传导辐射到星际空间外,还可以通过含有速度较高能量较大的气体分子向外层空间逃逸的形式带走大气的热能。同时,地球表面约有70%的面积被广阔的海洋所占据,海水的蒸发以及从大气顶层上的逃逸,带走了大量的热能,有效地调节了地球表面的气温,使它达到和保持在一个相对稳定的温度上,现在地球表面的平均气温大约是15℃。由于太阳辐射和火山活动历史序列资料的不确定性,以及人们对气候系统如何响应太阳输出辐射变化的认识还很初步,严格地说目前还无法准确评价其对全球和中国气温变化的影响程度。由此可见,认为地球内部热源以及火山活动是全球气候的变化主要因素还缺乏严格的论证。1.4气候变化的趋势最近的IPCC报告指出,过去100年特别是过去50年的全球气候变暖很可能主要是由大气中CO2等温室气体浓度增加引起的。气候变暖与火山喷发、太阳活动等自然现象关系不大,人类活动所释放的CO2是火山和太阳耀斑所释放出热量的130倍。自1850年开始,温室气体(主要是CO2,CH4,N2O)的排放量急剧增大。大气中CO2含量从280ppm增加到380ppm,增加了35%;CH4含量从1850年到1990年增加了142.2%,到2005年,大气中CH4含量已达到1774ppb;N2O从1850年的270ppb增加到2005年的319ppb,上升了18%。(见图1)图1表明温室气体在几千年之内都保持着波动上升的趋势,然而在最近的50年,曲线变得十分陡直,说明温室气体的排放量急剧增加,这与全球气温的变化是一致的。这也印证了科学家对全球气温升高的推测。然而另外有一部分学者认为过早地将气候变暖归咎于温室气体的排放是不合适的。中国工程院院士李佩成先生认为,当代的气候变化态势,并未超出历史上气候变化的范畴。至于20世纪以来明显增暖的现象,它是气候变化长河中的一个波动过程,还是永远的不可逆转的趋势尚无法确定。即使人类社会发展到今天,从总体来讲,自然因素仍然是影响气候的主导因素。人类活动至今仍然不足以影响地区性气候的基本属性,更不足以引起冰期或间冰期等巨大的气候变化。只是在相对较小的程度上,个别的、局部的气候变化,才被解释为人类活动的结果。对此笔者认为,历史上气温的变化均是一个相对稳定的变化,变化速率均不是很大。而近代以来特别是最近的50年,全球气温上升速率远远大于历史上各时期的变化速率,其唯一的解释就是人类活动引起的温室气体的急剧增加,从而引起气候的变化。1.5其他地区的增温趋势这里所指的其他因素主要是指由于人类社会的发展,快速的城市化所引起的城市热岛效应。有文献指出在增温明显的华北地区,国家级台站附近1961年-2000年间城市化引起的年平均气温增加值占全部增温的39%以上。其他地区的增温趋势中也或多或少保留着城市化的影。1961年-2004年期间中国对流层中下层气温增加趋势仅为每10年0.05℃,比国家级地面站观测的气温变化小一个量级。这从另一个角度说明,中国地面台站记录的增温在一定程度上反映了城市热岛效应加强因素的影响。此外,海洋环流,毁林开荒,毁草滥牧等也会对气候变化产生影响。研究发现,CO2浓度增加伴随着南部海洋水域的弱化。这可能表明全球气候变暖导致海洋环流改变,反过来导致更多的二氧化碳进入大气,在已经变暖的天气中加入更多的CO2,进而引起恶性循环。2人类对活动的影响无论影响全球气候变暖的主导性因素是什么,气候变暖对人类社会的影响已经越来越明显地呈现在人类面前,其中包括一些积极的影响,也有一些消极负面的影响。如何进行利弊取舍,这将关系到人类社会的生存和发展,因此进行影响分析是十分必要和迫切的。2.1台风和暴雨灾害发生的频率和强度将不断增加持续的气候增温,会增加各种自然灾害的发生频率和强度。极端的气候条件变得更加频繁,危害性也不断增大。气候变化引起降雨模式的改变,从而增加了洪水和干旱灾害的发生概率。台风和热带风暴发生频率和强度都在不断增加。有研究表明,海面水温越高,海洋就会生成更大的能量形成风暴,而且,形成强烈风暴的次数也更加频繁。中国2008年的南方雪灾,长江流域的水灾,还有2009年的全国范围的旱灾就是由于气候系统的巨大变化所引发的自然灾害。这些都在说明由于气候的变化,极端天气暴发的频次在逐渐增加,严重威胁着人类生产生活甚至生命安全。2.2发病地区的改变全球气候变暖,将会对人类身体健康产生广泛的影响。全球气候变暖,使得热带范围边界向亚热带地区扩张,而在世界上,热带非洲是传染病、寄生虫病的高发地区,是病毒性疾病的最大发源地。而随着温带地区的变暖,使携带这些致病原体的昆虫和啮齿类动物的分布区域扩大,从而使得那些疾病的扩散成为可能。气候变暖还使得适宜媒介动物生长繁殖的环境扩大,从而使细菌和病毒的繁殖期增加。流行病和传染病发生的概率加大。有研究表明心脑血管疾病、呼吸系统疾病患者死亡率与气温的关系曲线均呈U形。这说明高温或低温都可使死亡增加。目前世界上很多流行性传染病的大范围扩散与气候的变化不能说没有任何关系。2.3气候变化和动植物的群落特点世界自然基金会研究发现,因为气候变化,喜马拉雅山的蝴蝶越飞越高,在过去15年,它们的栖息环境在海拔上提高了500米。尼泊尔科学技术研究院科技部负责人也认为,气候变化是蝴蝶等动物向高海拔迁移的原因。世界自然基金会在尼泊尔首都加德满都北部和喜马拉雅山南麓的朗塘地区对阿波罗绢蝶和鼠兔进行了研究,这些动物对环境敏感,是全球变暖的预言者。结果发现,由于气候变化,昆虫和哺乳类动物在过去15年间都在向更高海拔移居。气候不断变暖还会导致候鸟在冬季就向北方迁移,据新加坡《联合早报》2月11日报道,随着美国气候越来越温暖,北美大约305种候鸟中,半数在过冬时向北方移进。由于气温不断升高,一些植物不得不向海拔更高的地方发展,平均每十年向上迁移10米。但是由于迁移速度不一致,导致植物群落的组成不断变化,而这种变化有可能导致整个群落走向灭绝。气候的变化还会影响动物的生育繁殖能力,也会影响植物的开花、结果周期。海平面的上升,温度的变化使得一些生物无法适应变化的气候,生存环境遭到破坏和威胁,最终消失灭绝。最终的结果就是生物的多样性减少。2.4土壤湿度和径流的变化气候变化对水文循环系统的影响十分明显。气候的变化可以影响降水的分布、强度和极值变化;使得大范围的雪和冰融化,大气中的水汽增加,蒸发增加以及土壤湿度和径流发生变化。ICPP报告中指出在20世纪,北纬30度和85度之间的陆地降水普遍增加,但在过去30年至40年里,南纬10度到北纬30度的降水显著减少。在高纬度地区和潮湿热带地区,径流增加;在中纬度地区和干旱热带部分地区,径流减少。气温升高将导致冬季降雪变少,或者冬雪提前融化从而增加河流径流量。温度升高蒸发量增大,空气中将存在更多的水蒸气,空气湿度增大,降雨频率增大,降雨强度也增大,进而使得河流径流增强。2.5影响人类社会的发展气候变暖除了直接影响人类身体健康之外,无疑还会对人类社会产生不可估量的影响。气候变暖影响农业的发展,在某些地区使得农作物产量减少,由此导致粮食危机问题。这是人类社会面临的最大的问题。气候变暖使得地表水大量蒸发,水中的溶解成分浓缩,使矿化度升高,水质恶化,以致不适合人类以及动物的引用,从而引起水资源危机。地表水严重匮乏,于是人类将目标投向地下水。大量超采地下水又引起许多环境地质问题,进一步影响人类社会的发展。气候变暖引起海平面上升,使沿海国家和城市的生存受到威胁,而海平面上升问题又会使海域面积增大,进而引起国家之间的领海问题和领土问题争端。甚至有可能引起国家之间的战争。治理和减缓气温升高问题,将花费大量的资金,这些必将影响国家经济的发展,有可能使得国家经济发展减缓,使人民生活水平长期得不到提高,从而影响社会的稳定。这些都只是气候对人类社会的小部分影响。实际上气候影响着整个人类社会的存在与发展,倘若不及时采取措施,也许人类社会文明将会在这个星球上消失。3结论和建议3.1影响人类健康的因素(1)通过分析全球气候变暖影响因素,得知,地球轨道参数的变化使得太阳常数在逐渐变小,即地球得到的太阳辐射能量在逐渐变小,其效果应该是气候变冷而并不是逐渐变暖,这与近年来得到的全球气候变暖显然矛盾,因此,地球轨道参数的变化并非是影响全球气候变暖的主要因素。同时由于地球得到的太阳辐射能量与地球内部热源所释放出的热量并不能极大地增加全球温度,而全球气候变暖的趋势要比预期的快,因此,这些自然因素均不是引起全球气温变暖的因素。这就将最终的焦点落在了人类的活动影响上。因此笔者认为全球气候逐渐变暖是人类工业活动释放过量温室气体和人类破坏植被减小CO2吸收量的综合结果。(2)就目前技术手段和经济水平而言,人类所能做到的只有尽量减少温室气体的排放,多植树种草以增加温室气体的吸收量。对于通过技术手段固定大气中多余的温室气体在目前看来是不可行的,不但成本高,而且技术也还很不成熟。不过通过生物作用固定大气中多余的CO2还是很有前途的。(3)全球气候变暖,不仅对自然环境产生影响,而且也对生活在地球上的各种生物产生不可避免的影响。使得人类生存环境遭到破坏,生物物种多样性遭到破坏,危害人类健康。各方面的影响最终都会归结到人类身上,即最终都会对人类的生存产生影响。这是我们最关心的,也是我们最不愿意看到的。3.2采用“排放贸易”的方法,减少温室气体的排放,并提高气候变化水平全球变暖已成既定的事实,而且由于人类的过多排放温室气体这一影响因素已经经过太多的证实,因此必须提出相关的对应措施来遏制气温的继续持续增高。虽然对于那些对气候变化产生影响的自然因素我们无法控制,但是人为因素还是可以采取一定的措施来加以规范的。既然气候变化是由于人类过多