|
|
|
|
是人类的碳燃烧导致了全球的变暖？ 地学演绎 莫如波 2004.8.18 目前，几乎全世界都在惊呼，狼来了！全球气候在变暖，并把全球变暖的罪魁祸首归于人类对碳能源的燃烧，归于CO2温室气体的排放。 政府间气候变化专门委员会(IPCC)在前两次气候变化评价报告的基础上，结合最近5年气候变化研究新成果，进行了IPCC第三次全球气候的评价工作。IPCC第一工作组于2001年1月17～20日在上海召开了第八次工作组会议，通过了供决策者参考的报告概要。下面是该报告的部分摘要性结论。（摘自:高峰,孙成权,曲建升编译 IPCC第三次评估报告） 全球平均地表温度自1861年以来一直在增高，20世纪增加了0.6±0.2℃；20世纪可能是过去1000年增温最大的100年，增幅最大的两个时期为1910～1945年和1976～2000年，90年代是最暖的十年而1998年是最暖的年份；夜间增幅比白天明显，陆面增幅是海面的两倍。 卫星数据显示，雪盖面积自60年代末以来很可能已减少了10%左右；而地面观测表明，20世纪北半球中高纬的河湖结冰期年减少大约两个星期，非极区的高山冰川普遍退缩；自50年代以来，北半球春夏海冰面积减少了大约10%～15%，最近几十年，北极海冰厚度在夏末秋初期间可能减少了40%左右，冬季则减少缓慢。 大气中的CO2浓度自1750年以来增加了31%，在过去的20年中大约有3/4左右的人为CO2排放量是由于化石燃料的燃烧，其余的是因为土地利用变化造成的。当前，海洋和陆地合起来的吸收量是人为CO2排放量的一半，20世纪90年代陆地吸收的CO2很可能已超过因土地利用变化而排放的CO2量。过去20年CO2浓度的增加率保持在每年1.5ppm(0.4%),90年代，年增加率在0.9ppm到2.8ppm之间。火山喷发引起的平流层气溶胶产生负的辐射强迫会持续数年，几次主要的火山喷发发生在1880～1920年和1960～1991年这两个时间段。 根据IPCC排放方案特别报告，碳循环模式预测2100年大气中CO2浓度可达到540～970ppm,与1750年的280相比提高了90%～250%；全球平均表面温度预计在1990～2100年间升高1.4～5.8℃；全球海平面预计1990～2100年间将升高0.13～0.94m，这主要由于热膨胀和冰川消融所致。即使温室气体浓度稳定在目前的水平上，全球平均表面温度升高并进而引起海平面升高预计要持续几百年；冰盖将继续对气候变化做出反映，并对海平面升高产生影响，即使气候稳定后也要持续几千年。
问 题 探 讨 一、气温自然趋升，每百年0.6℃的升幅，有自然因素也有人为因素。
经对比分析认为，近万年来中国气候变化与世界气候变化曲线基本一致,近万年来世界气候变化曲线可供参考应用，从曲线可以看出，目前处于300年前小小冰期后的升温阶段，就是没有人类温室气体的排放，全球气温也是趋于上升的，按右表对比计算，上升速率为每百年0.25～0.3℃。从15000年前的末次冰期盛期到11000年前的末次冰期的结束，全球平均气温大约上升了10℃，每百年的升幅约为0.25℃；从5300年前到4100年前，全球平均气温从比现今低2℃变为比现今高2℃，每百年的升幅约为0.4℃。可见，过去百年0.6℃的升幅是比较高的，并认为其中约有0.3～0.35℃的升幅是由人类温室气体的排放所引起。 二、大气CO2浓度已大幅上升，但气温升高并不明显，两者并不相呼应，无从知晓温室效应会滞后多久。 6000年前的大暖期，大气CO2浓度为270ppm，全球平均气温比现在高出2～4℃；12万年前的间冰期，大气CO2浓度为300ppm，平均气温比现在高出4～5℃。2004年全球大气CO2浓度约已高达379ppm-①,可见全球平均气温并不是立刻随着CO2浓度升高而上升，或是说近期的变暖幅度并不是由近期的CO2浓度所造成的。滞后几十年？几百年或者两千年？难以弄清，如果是滞后几百年，利用温室效应所进行的百年内气候预测就变得没有了意义。今天的大气CO2浓度至少是20万年以来最高的，有人认为是42万年以来的最高，假如没有滞后性或滞后时间很短，今天的气温也许要高出5～6℃，海平面要升高6～8米；有滞后性，假如今天的大气CO2浓度一直能维持几百年、上千年或更久，也许会有一天，地表的平均气温也升高5～6℃，海平面升高6～8米。换句话，不管今后人类是如何地减排CO2，光是目前的浓度持续下去，滞后期满，气温及海平面上升等就能给地球带来灭顶之灾。
随着全球气温的升高，海平面上升的幅度是会逐渐加剧的。过去百年，平均气温上升了0.5～0.6℃，而海平面的上升幅度为15～18cm；6600年前，平均气温比现在高3℃，海平面要比现在高3米；12万年前平均气温比现在高出4～5℃，海平面比现在高出约6米；白垩纪或早第三纪无冰川时期，全球平均气温约比现在高出10℃，海平面则要比现在高出65米。可见，随着气温的逐步上升，极地冰川会有一个从缓慢融化到加速崩溃的发展过程。海平面上升也是个逐渐的积累过程，即使把滞后效应考虑进去，全球平均气温3℃的升幅也会形成1米以上的海平面升幅，海平面变化微弱论者仿佛是在掩耳盗铃。我国有学者认为海平面上升仅比气温上升滞后20～50年。 四、即使把地下的碳能源全部烧尽，也未必能使地表的平均气温上升3℃。 如《百年内,由人类引起的平均气温上升幅度不超过2℃》一文所言，过去50多年，全球CO2排放平均每年递增量约折合1亿吨碳，到2100年，由于人类对碳能源的燃烧，大气CO2浓度将达到644ppm，最大升温值为2.6℃，并可推测海平面上升幅度2100年为80～90cm，滞后到2150年则可能上升2米。由于碳能源的枯竭，大气CO2浓度不可能递增到2150年的871ppm，地球平均气温也不可能上升5.5℃，这样的高数值更不可能提前于公元2100年出现。 目前全球CO2的年排放量约合71亿吨碳，有预测认为，到了公元2100年，CO2的年排放量将达到350～400亿吨。全球的碳能源已面临枯竭，这么巨量的CO2排放量源于何处，显然是难以想象的。 五、百年气候变化可能存在30～35年的变化周期，1910～1945年和1976～2006年为升温期，而1946～1975年、2007～2040年为平稳期或降温期。有人怀疑上世纪80年代以来的变暖与太阳黑子数目增多有关，也有人认为与上下对流层、平流层之间的冷暖交替变化有关。结合作者1994年的计算结果，过去和未来百年范围全球气候变化如右图所示。 六、自然变暖还要持续900年？ 根据下面的曲线拟合推测，900年后温度上升到最高，约比现在高5℃（自然升高2℃，人为影响升高3℃)，接着是历时约1万年的间冰期最暖期的结束，约在1500年后迎来寒冷期，全球平均气温将下降5～6℃，极地冰川的扩展会使海平面下降数米至十余米。因为有人类排放温室气体的影响，寒冷期还不至于太冷，应该是比现在稍冷一点，持续了几万年以后，地球进入下一个冰期，天地将冰冷异常，这是由地球轨道参数变化所决定的。当然，人类已不知不觉地来到了间冰期暖峰的悬崖边（见下右图），也许到不了1500年以后就会掉进了寒冷的“冰河”里。
说明：① 据作者1994年的方法预测，以CO2排放量年递增1亿吨碳计，得到2004年大气CO2浓度为374ppm，实际偏高的5ppm可能与近几年如太阳光照强度等其它因素引起的气温急剧升高有关，大气CO2浓度的升高既可以是气温上升的原因，也可以是气温上升的结果。 本文所讨论的地表平均气温是指全球性相对稳定的平均值，而不是局部或短期的平均气温。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
三、低值时，海平面升幅约为气温上升数值的1/3～1/2，则3℃的升幅至少会导致海平面上升1米。
