氣候變化 -氣候平均狀態隨時間的變化

氣候變化

氣候變化是指氣候平均狀態隨時間的變化,即氣候平均狀態和離差(距平)兩者中的一個或兩個一起出現了統計意義上的顯著變化。離差值越大,表明氣候變化的幅度越大,氣候狀態越不穩定。

  • 中文名稱
    氣候變化
  • 外文名稱
    Climate change
  • 含    義
    長時期內氣候狀態的變化
  • 時間長度
    最長的幾十億年至最短的年際變化

概述

氣候變化是指氣候平均狀態隨時間的變化,即氣候平均狀態和離差(距平)兩者中的一個或兩個一起出現了統計意義上的顯著變化。離差值越大,表明氣候變化的幅度越大,氣候狀態越不穩定。

定義

氣候變化是指長時期內氣候狀態的變化。通常用不同時期的溫度和降水等氣候要素的統計量的差異來反映。變化的時間長度從最長的幾十億年至最短的年際變化

簡介

氣候變化(Climate change)

氣候變化是指氣候平均狀態統計學意義上的巨大改變或者持續較長一段時間(典型的為30年或更長)的氣候變動。

氣候變化不但包括平均值的變化,也包括變率的變化。氣候變化一詞在政府間

氣候變化

氣候變化專門委員會(IPCC)的使用中,是指氣候隨時間的任何變化,無論其原因是自然變率,還是人類活動的結果。這有別于《聯合國氣候變化架構公約》中的用法。在公約中,氣候變化是指“經過相當一段時間的觀察,在自然氣候變化之外由人類活動直接或間接地改變全球大氣組成所導致的氣候改變。

基本定義

《聯合國氣候變化架構公約》(UNFCCC)第一款中,將“氣候變化”定義為:“經過相當一段時間的觀察,在自然氣候變化之外由人類活動直接或間接地改變全球大氣組成所導致的氣候改變。”UNFCCC因此將因人類活動而改變大氣組成的“氣候變化”與歸因于自然原因的“氣候變率”區分開來。氣候變化(climate change)主要表現為三方面:全球氣候變暖(Global Warming)、酸雨(Acid Deposition)、臭氧層破壞(Ozone Depletion),其中全球氣候變暖是人類目前最迫切的問題,關乎到人類的未來!

原因

氣候變化的原因可能是自然的內部進程,或是外部強迫,或者是人為地持續對大氣組成成分和土地利用的改變。既有自然因素,也有人為因素。在人為因素中,主要是由于工業革命以來人類活動特別是發達國家工業化過程的經濟活動引起的。化石燃料燃燒和毀林、土地利用變化等人類活動所排放溫室氣體導致大氣溫室氣體濃度大幅增加,溫室效應增強,從而引起

全球氣候變暖。據美國橡樹嶺實驗室研究報告,自1750年以來,全球累計排放了1萬多億噸二氧化碳,其中發達國家排放約佔80%。氣候變化會帶來哪些影響? 氣候變化導致災害性氣候事件頻發,冰川和積雪融化加速,水資源分布失衡,生物多樣性受到威脅。氣候變化還引起海平面上升,沿海地區遭受洪澇、風暴等自然災害影響更為嚴重,小島嶼國家和沿海低窪地帶甚至面臨被淹沒的

氣候變化

威脅。氣候變化對農、林、牧、漁等經濟社會活動都會產生不利影響,加劇疾病傳播,威脅社會經濟發展和人民民眾身體健康。據政府間氣候變化專門委員會報告,如果溫度升高超過2.5℃,全球所有區域都可能遭受不利影響,開發中國家所受損失尤為嚴重;如果升溫4℃,則可能對全球生態系統帶來不可逆的損害,造成全球經濟重大損失。據2006年中國發布的《氣候變化國家評估報告》,氣候變化對中國的影響主要集中在農業、水資源、自然生態系統和海岸帶等方面,可能導致農業生產不穩定性增加、南方地區洪澇災害加重、北方地區水資源供需矛盾加劇、森林和草原等生態系統退化、生物災害頻發、生物多樣性銳減、台風和風暴潮頻發、沿海地帶災害加劇和有關重大工程建設和運營安全受到影響。

目前的氣候變化,全球科學家的共識是:有90%以上的可能是人類自己的責任,人類今日所作的決定和選擇,會影響氣候變化的走向。今日,地球比過去兩千年都要熱。如果情況持續惡化,于本世紀末,地球氣溫將攀升至二百萬年來的高位。

過去一百多年間,人類一直依賴石油煤炭等化石燃料來提供生產生活所需的能源,燃燒這些化石能源排放的二氧化碳等溫室氣體是使得溫室效應增強、進而引發全球氣候變化的主要原因。還有約1/5的溫室氣體是由于破壞森林、減少了吸收二氧化碳的能力而排放的。另外,一些特別的工業過程、農業畜牧業也會有少許溫室氣體排放。

在中國,煤炭在能源消費總量中佔主導地位。1979年至2005年,煤炭資源消費在總能源消費中的平均比重為72.4%。在各種能源消費量的相對變化上,雖然煤炭佔總能源消費量的比重呈現緩慢下降的趨勢,但其絕對消費量卻在不斷上升,目前,煤炭消費佔約67%,加之中國能源效率並不高,如此高度依靠煤炭發展是不可持續的,面對日益嚴重的全球變暖問題,人們隻有一個選擇:必須立即採取行動。

關于氣候變化的原因

溫室原理:太陽輻射主要是短波輻射,地面輻射和大氣輻射則為長波輻射。大氣對長波輻射的吸收力較強,對短波輻射的吸收力比較弱。

白天,太陽光照射到地球時,部分能量被大氣吸收,部分被反射回宇宙,大約47%左右的能量被地球表面吸收。

夜晚,地球表面以紅外線的方式向宇宙散發白天吸收的能量,大部分被大氣吸收。

結果,大氣層就如同覆蓋著玻璃的溫室一樣,可以儲存一定的熱量,使地球不至于像月球一樣,被太陽照射時溫度急劇升高,不見日光時溫度急劇下降。

怎樣認識溫室效應:想象一下,如果沒有溫室效應,地球將會冷得不適合人類居住。據估計,如果沒有大氣層,地球表面溫度會是零下18攝氏度。正是有了溫室效應,才使地球溫度維持在15攝氏度。我們所熟知的月球,由于沒有大氣層,白天在陽光垂直照射的地方溫度可達127攝氏度,而夜晚溫度卻能降到零下183攝氏度。

為什麽地球會變暖?很簡單,收支不平衡。好比存錢,地球銀行獲得的收入(熱量)大于花費(輻射出去的能量),自然溫度就升高了。

導致溫室效應的一大主因就是溫室氣體排放。溫室氣體的增加,加強了溫室效應,而二氧化碳是數量最多的溫室氣體。如今,地表向外放出的長波熱輻天然氣燃燒產生的二氧化碳,遠遠超過了過去的水準。另一方面,由于對森林亂砍濫伐,大量農田建成城市和工廠,破壞了植被,減少了將二氧化碳轉化為有機物的條件。再加上地表水域逐漸縮小,降水量大大降低,減少了吸收溶解二氧化碳的條件,破壞了二氧化碳生成與轉化的動態平衡,就使大氣中的二氧化碳含量逐年增加。空氣中二氧化碳含量的成長,就使地球氣溫發生了改變。

對氣候變化的進程、嚴重性和對不同地區的影響的了解仍在不斷深入,但科學家已證實了以下幾點:

1.某些氣體如二氧化碳,在大氣層裏形成了溫室效應,阻止熱力反射回太空,使地球氣溫持續上升

2.燃燒化石燃料(如:煤炭、石油等)會釋放更多二氧化碳至大氣層

3.二氧化碳雖不是最強的溫室氣體,但由于人類活動而產生的二氧化碳含量大幅度提高,成為增強溫室效應的元凶

4.大氣中的二氧化碳濃度已達六十五萬年來最高

5. 90年代可算是歷史上最熱的十年,而1998年是當中最炎熱的一年

以下數點也得到了廣泛認同:

6. 由于二氧化碳等溫室氣體的排放,全球平均溫度將比工業革命之前上升攝氏1.3度看來是無可避免的。限製升幅在攝氏2度以內,是防止氣候變化帶來更嚴重災難的唯一方法

7. 如果溫室氣體的排放再不被控製,氣候變化的速度將會是人類有史以來最快的

8.氣候反饋機製極可能帶來急劇而不能補救的連鎖反應,沒有人知道氣候變化到了什麽程度會導致“世界末日“

影響

  • 喜馬拉雅山冰川正在因全球變暖而急劇“消瘦”。2007年4月,綠色和平考察隊在喜馬拉雅山拍攝了冰川消融的嚴峻狀況,情況十分危急。冰川是地球上最大的淡水水庫。資料表明,全球冰川正在因全球變暖而以有記錄以來的最大速度在世界越來越多的地區融化著,到20世紀90年代,全球冰川更呈現出加速融化的趨勢,冰川融化和退縮的速度不斷加快,意味著數以百萬的人口將面臨著洪水、幹旱以及飲用水減少的威脅。
  • 被稱為“亞洲水塔”的青藏高原冰川是中國乃至亞洲許多主要大江大河的源頭,數億人的用水問
  • 題也與之息息相關。而人類大量燃燒化石燃料導致的全球變暖,使冰川加速退縮。喜馬拉雅冰川的消融比世界任何地區都快,聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)近期發布的報告指出,根據目前的全球變暖趨勢,不到30年,80%
  • 面積的喜馬拉雅冰川將消融殆盡。這對于中國本來就日益嚴峻的水資源短缺問題,無疑是雪上加霜。
  • 在過去的兩年間,綠色和平兩次考察了珠峰地區。今年4月20日,綠色和平喜馬拉雅考察隊一行
  • 五人奔赴喜馬拉雅山,見證了喜馬拉雅山的冰川消融。此次拍攝的珠峰中絨布冰川圖片,對比1968年的照片可見,冰塔林大幅後退、稀疏變矮清晰可見。
  • 暴雪、暴雨、洪水、幹旱、冰雹、雷電、台風……極端氣候在近幾年異常頻繁地光顧地球,這些都與全球氣候變化大背景有關。2007年發布的政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第四次評估報告表明,“自20世紀70年代以來,幹旱的發生範圍更廣、持續時間更長、程度更嚴重,特別是熱帶、亞熱帶地區。”“過去50年裏,極端高溫、低溫發生了大範圍的變化。晝夜低溫、霜凍變得不如以前頻繁,而晝夜高溫、熱浪則愈加常見。”極端天氣氣候事件發生的頻率和強度都有所增強,給人民生命財產安全帶來極大的危害。
  • 半個世紀以來,中國長江中下遊等南方地區的暴雨明顯變多了,而在北方省份,旱災發生的範圍不斷擴大。這幾年,罕見而強烈的旱災侵襲許多南方省份,桑美、聖帕等台風頻頻重創東南沿海省份,警鍾不斷敲響。近年來,中國每年因氣象災害造成的農作物受災面積達5000萬公頃,因災害損失的糧食有4300萬噸,每年受重大氣象災害影響的人口達4億人次,造成經濟損失平均達2000多億元人民幣。
  • 2007年,中國氣候異常,降雨嚴重程度不均,極端天氣事件頻繁,多災並發,點多面廣,部分地區重復、連年受災,局部地區雨情、汛情、旱情、災情超歷史記錄,因災直接經濟損失達2363億元。媒體的鏡頭記錄了海南春旱、淮河洪水、雷州半島台風等肆虐的災害。
  • 根據德國一家著名財產保險公司的報告, 1981年至2010年,人類因為極端氣候遭受的財產損失平均為750億美元,而 2011年達到了創紀錄的3800億美元。
  • 全球變暖造成糧食減產,因為全球變暖帶來幹旱、缺水、海平面上升、洪水泛濫、熱浪及氣溫劇變,這些都會使世界各地的糧食生產受到破壞。亞洲大部份地區及美國的谷物帶地區,將會變得幹旱。在一些幹旱農業地區,如非洲撒哈拉沙漠地區,隻要全球變暖帶來輕微的氣溫上升,糧食生產量都將會大大減少。
  • 全球變暖的細微改變,對糧食生產就會造成意想不到的後果。稻米對溫度劇變的敏感性就是其中的一個例子。國際稻米研究所的研究顯示,若晚間最低氣溫上升每攝示1攝氏度(華氏1.8度),稻米收成便會減少10%。值得警惕的是,稻米是全球過半人口的主要糧食,所以全球變暖的輕微的變化可帶來深遠的影響。
  • 對于中國來說,全球變暖可能導致農業生
  • 產的不穩定性增加,高溫、幹旱、蟲害等因素都可能造成糧食減產。如果不採取措施,預計到2030年,中國種植業生產能力在整體上可能會下降5%至10%;小麥、水稻、玉米三大農業作物均以下降為主,到21世紀後半期,產量最多可下降37%。同時全球變暖會對農作物品質產生影響,如大豆、冬小麥和玉米等。
  • 全球變暖,氣溫升高還會導致農業病、蟲、草害的發生區域擴大,危害時間延長,作物受害程度加重,從而增加農業和除草劑的施用量。此外,全球變暖會加劇農業水資
  • 源的不穩定性與供需矛盾。總之,全球變暖將嚴重影響中國長期的糧食安全。
  • 2007年3月,四季如春的旅遊勝地海南遭受了嚴重的春旱侵襲。截至4月初,海南省農作物受旱面積154.9萬畝;水庫幹涸415座,因旱情發生飲水困難人口達到19.99萬人。綠色和平赴海南考察,見證極端氣候給當地農業帶來的深重打擊。
  • 海平面上升
  • 在南太平洋島國吉裏巴斯,來自Betio村的Pita Meanke站在一棵樹旁,那次巨大的浪潮,沖垮了防波提,摧毀了他的家。
  • “馬爾地夫隻是其中一個小國。我們沒有能力改變世事。但在這裏作的決定,將會對我的人民有莫大影響,更會改變世界歷史。”H.E. Maumoon Abdul Gayoom (馬爾地夫) 于日本京都氣候變化架構公約第3次締約國會議上所作的聲明。
  • 並不是隻有島國才需要擔心海平面上升的問題。全球有超過70%口人生活于沿岸平原;全球前15大城市中,有11個是沿海或位于河口。據政府間氣候變化專門委員會的《排放情景特別報告》(SRES)估計,從1990年到21世紀80年代,全球海平面將平均上升22到34釐米。
  • 近30年來,中國沿海海平面整體上升了90毫米,比全球平均速度更快。
  • 值得留意的是,海平面不是全球一致地變更。不同的地區的海平面,會因海水環流或風壓而有所不同。所以評估海平面上升的影響時,亦需要留意暴風浪以及大潮所帶來的影響。
  • 就算是輕微的海平面上升,也會帶來嚴重破壞。例如沿海地區洪水泛濫及嚴重破壞、侵蝕海岸線、海水污染淡水、沿海濕地及島嶼洪水泛濫、河口鹽度上升,一些低窪沿海城市及村落均會受影響。一些對島嶼以及沿海地區人口尤其重要的資源,如沙灘、淡水、漁業、珊瑚礁、環礁、野生生物棲息地均會受到威脅。面臨洪災、海水入侵、土地侵蝕流失、強熱帶風暴的威脅,人口密集、經濟發達的長三角、珠三角、黃河三角洲的城市群是最脆弱的地區。
  • 物種滅絕
  • 在大堡礁白化了的珊瑚礁
  • “地球上大部分的瀕臨絕種生物-大約25%的哺乳類動物以及12%的雀鳥 -有可能于幾十年內絕種。這是由于氣候變化,影響到它們所棲息的樹林、濕地及牧場,而人類發展亦阻礙了它們移居到其它地方。”
  • ──聯合國氣候變化架構公約
  • 每個物種皆有其獨特的生態位置,而進化可讓它們在這獨特的位置生存——生活于其特殊的“居所”及特定的生活環境(包括溫度、其它動植物)。有些生物會有較強的適應力,或者說“能屈能伸”。例如老鼠和狗能在很艱難的環境生存,但考拉卻隻能在有桉樹的地方生活。人類活動導致氣候變化,氣溫、降雨量及海平面上升,摧毀了一些生物的棲息地,而破壞的速度比生物移居的速度還要快。
  • 聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)2007年發布的第四次評估報告指出,未來6、70年內,氣候變化會導致大量的物種滅絕。現在已經可以確信氣候與一些蛙類的滅絕有關,而這僅僅是冰山一角。氣候變化導致的物種滅絕風險將會比地球歷史上5次嚴重的物種滅絕還要大規模。而唯一的預防方法,便是于未來幾十年內迅速減少排放量。拯救生物的時間所剩不多。
  • 空氣污染
  • 燃煤電廠和交通系統造成空氣污染,節約能源,盡量使用公共交通出行,可以減輕空氣污染。
  • 空氣污染物有二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、臭氧及光化學氧化劑、可吸入懸浮粒子等。

國際應對

達成共識

盡管還存在一點不確定因素,但大多數科學家仍認為及時採取預防措施是必需的。全球氣候變化問題引起了國際社會的普遍關註。針對氣候變化的國際回響是隨著聯合國氣候變化架構條約的發展而逐漸成型的。1979年第一次世界氣候大會呼吁保護氣候;1992年通過的《聯合國氣候變化架構公約》(UNFCCC)確立了發達國家與開發中國家"共同但有區別的責任"原則。闡明了其行動架構,力求把溫室氣體的大氣濃度穩定在某一水準,從而防止人類活動對氣候系統產生“負面影響”;1997年通過的《京都議定書》(以下簡稱《議定書》)確定了發達國家2008年~2012年的量化減排指標;2007年12月達成的巴釐路線圖,確定就加強UNFCCC和《議定書》的實施分頭展開談判,並將于2009年12月在哥本哈根舉行締約方會議。

到目前為止,UNFCCC已經收到來自185個國家的批準、接受、支持或添改檔案,並成功地舉行了6次有各締約國參加的締約方大會。盡管目前各締約方還沒有就氣候變化問題綜合治理所採取的措施達成共識,但全球氣候變化會給人帶來難以估量的損失,氣候變化會使人類付出巨額代價的觀念已為世界所廣泛接受,並成為廣泛關註和研究的全球性環境問題。

基本定義

氣候變化是指氣候平均值和離差值兩者中的一個或兩者同時隨時間出現了統計意義上的顯著變化。

平均值的升降,表明氣候平均狀態的變化;離差值增大,表明氣候狀態不穩定性增加,氣候異常愈明顯。[1]

影響巨大

氣候變化的影響是多尺度、全方位、多層次的,正面和負面影響並存,但它的負面影響更受關註。全球氣候變暖對全球許多地區的自然生態系統已經產生了影響,如海平面升高、冰川退縮、湖泊水位下降、湖泊面積萎縮、凍土融化、河(湖)冰遲凍于早融、中高緯生長季節延長、動植物分布範圍向極區和高海拔區延伸、某些動植物數量減少、一些植物開花期提前等等。自然生態系統由于適應能力有限,容易受到嚴重的、甚至不可恢復的破壞。正面臨這種危險的系統包括:冰川、珊瑚礁島、紅樹林、熱帶雨林、極地和高山生態系統、草原濕地、殘餘天然草地和海岸帶生態系統等。隨著氣候變化頻率和幅度的增加,遭受破壞的自然生態系統在數目上會有所增加,其地理範圍也將增加。

氣候變化對國民經濟的影響可能以負面為主。農業可能是對氣候變化反應最為敏感的部門之一。氣候變化將使中國未來農業生產的不穩定性增加,產量波動大;農業生產部門布局和結構將出現變動;農業生產條件改變,農業成本和投資大幅度增加。氣候變暖將導致地表徑流、旱澇災害頻率和一些地區的水質等發生變化,特別是水資源供需矛盾將更為突出。對氣候變化敏感的傳染性疾病(如瘧疾和登革熱)的傳播範圍可能增加;與高溫熱浪天氣有關的疾病和死亡率增加。氣候變化將影響人類居住環境,尤其是江河流域和海岸帶低地地區以及迅速發展的城鎮,最直接的威脅是洪澇和山體滑坡。人類目前所面臨的水和能源短缺、垃圾處理和交通等環境問題,也可能因高溫多雨加劇。

2006年他在他的氣候變化經濟學報告上說,未來50年間全球氣溫平均上升2到3攝氏度,全球人均消費就將減少高達20%。現在全球氣溫已經比工業化以前升高大約0.8攝氏度。2010年有近200個國家達成共識,致力把全球平均氣溫上升幅度控製在2攝氏度以下,以免氣候變化帶來危險影響。

由于全球增暖將導致地球氣候系統的深刻變化,使人類與生態環境系統之間業已建立起來的相互適應關系受到顯著影響和擾動,因此全球變化特別是氣候變化問題得到各國政府與公眾的極大關註。氣候變化

全球氣候變化問題,不僅是科學問題、環境問題,而且是能源問題、經濟問題和政治問題。

2012年9月27日報道,由20個政府委托的一份報告稱,如果無法有效解決氣候變化問題,到2030年將有超過1億人失去生命,且全球經濟成長將削減3.2%。

七大工程

人造火山

一個潛在的方案被稱為“人造火山”,即將硫微粒噴射到高層大氣。硫顆粒就像一面巨大的遮陽傘阻滯陽光和熱量,將其反射回太空。火山灰中就含有硫。本周,艾西洛瑪國際氣候幹預技術大會將在美國加利福尼亞州的帕西菲克格羅夫市召開,與會代表將詳細討論“人造火山”及其它應對全球氣候變化的緊急方案。此次會議將嘗試起草世界上第一個地球工程學研究道德行為規範。

美國企業研究所地球工程學計畫主任塞繆爾-瑟斯特羅姆(Samuel Thernstrom)指出,這並不代表這些應急方案會在不久的將來投入使用。美國企業研究所是一家總部設在華盛頓的政策研究機構。不過,專家應該認真考慮這些方案,包括人為改變氣候。瑟斯特羅姆說:“我們應該加深對地球工程學的了解。氣候變化不是一個能在短期內得到解決的問題,至少我們在有生之年是解決不了了。但是,我們可以對氣候變化加以控製。

沙漠造林

專家稱,沙漠造林或許能夠吸收大氣中更多的溫室氣體,比如二氧化碳,這一地球工程學創意已經扎

樹林可以阻止沙漠擴張,還能吸收二氧化碳根于非洲。例如,非洲13個國家正在建立“綠色長城”,希望讓樹林在阻止撒哈拉沙漠擴張的同時,吸收更多的二氧化碳。“撒哈拉森林計畫”的組織者計畫在可再生能源設施沿線植樹造林,這些設施專門為世界各地的沙漠地區所設計。

美國氣候研究所(Climate Institute)氣候項目首席科學家邁克爾-麥克拉肯(Michael MacCracken)表示,如果溫室氣體排放量繼續飆升,“綠色沙漠”可能沒有足夠多的吸碳能力以降低大氣中的二氧化碳含量。氣候研究所是一個總部設在美國華盛頓的非營利機構。不過,麥克拉肯同時指出,在一個低碳世界中,沙漠造林可能不失為一個減少二氧化碳排放的良策。

生物炭

“生物炭”或許與土壤一樣年代古老,但專家表示,亞馬遜流域印第安人製作“生物炭”的做法可能與土壤一樣年代古老的生物炭是抗擊全球氣候變化的好辦法。據國際生物炭倡導組織介紹,生物炭數量豐富,滲透性強,可以通過加熱農業廢料製造,一旦重返土壤,它們可以在接下來的數百甚至數千年裏在土壤中吸收碳。相比之下,森林的吸碳能力有限,因為如果樹木被砍伐或死去,溫室氣體即會溜掉。瑟斯特羅姆將生物炭歸于他“值得探索”的類別,麥克拉肯同樣持這種觀點,他認為,除了吸收二氧化碳,生物炭還有改善土質的好處。[2]

海藻農場

海藻可能是綠藻類層(pond scum)的“近親”,但在推動種植海藻以降低二氧化碳排放的科學家眼中,印度尼西亞巴釐島的婦女正在收獲海藻它們顯然具有更為“高尚”的地位。在這張照片中,印度尼西亞巴釐島的婦女正在收獲海藻。據韓國釜山國立大學“海藻清潔發展機製項目”介紹,地球上一半的光合作用發生在海洋,而在海洋中,光合作用主要發生于一種稱為浮遊植物的微小海洋植物身上。

浮遊植物是無法在地裏種植的。相比之下,沿海地區可以輕易種植海藻,科學家希望將這作為增強海洋吸碳能力的潛在方案。麥克拉肯表示,除此之外,人們還可以在收獲海藻以後,將其變成可再生燃料,這確實是一舉兩得。在光合作用中,陽光將二氧化碳轉變為能量的過程。

造雲船

“造雲船”令人不由地想到遠洋航行的“彈簧單高蹺”(兒童玩具),但這種設計或許能作為地球工程學方案對抗氣候變化。據科學家介紹,造雲船由風能驅動,漂浮在海面上,向天空噴射霧狀海鹽,從而形成海洋雲。這種雲比正常的雲密度更高、更白,所以能將更多的太陽熱量反射回太空。美國企業研究所的瑟斯特羅姆表示,“造雲船”的造價相對低,將約1500艘部署在海面上,或許能起到立竿見影的冷卻效果。他說:“我們遠不能確定這種方法是否奏效,但確實是一個值得我們認真研究的可行理論。

白屋頂

據科學家介紹,如果將屋頂刷成白色,如照片中這些建在百慕大漢密爾頓的房屋,它們可以反射更多將屋頂刷成白色的陽光,這或許是解決氣候變化最簡單的地球工程學方案之一。美國勞倫斯-伯克利國家實驗室的研究人員表示,黑屋頂的反射率約為10%至20%,相比之下,白屋頂的反射率則達到70%至80%。美國氣候研究所的麥克拉肯說,此外,白屋頂還有一個好處:屋頂反光的建築物裏面不會像普通建築物那麽熱,從而會降低空調的用電量。

向海洋撒鐵

專家介紹,向海洋中人工撒鐵可以刺激稱為浮遊植物的微小海洋植物的生長,而這種海洋植物可以吸收二氧化碳。圖中所示是南極洲附近的浮遊生物。通常情況下,鐵物質

南極洲附近的浮遊生物可由大風吹入海洋,刺激海洋生物生長。科學家在世界各地實施了大量初步的撒鐵實驗,獲得了不同程度地成功。在其中一次實驗中,生長受到鐵物質刺激的植物不久即被蝦類動物吃掉,令實驗效果大打折扣。

麥克拉肯表示,無論人工向海洋撒鐵的嘗試結果如何,尋找一條適合地球工程學的抗擊氣候變化之法都至關重要,因為許多方案都會持續時間很長:“將一種責任強加給我們的後代。這顯然是個大問題”。不過,瑟斯特羅姆和麥克拉肯均認為,地球工程學方案或許是當前唯一可行的辦法。麥克拉肯說:“地球工程學很大程度上就像是化學療法,你也不想接受這種治療,但它的療效確實比替代療法強。

解決方案

提高能源效率

能源效益是一個非常廣義的名詞,包含了所有消耗較少能量得出同樣功效(例如:光、熱和動能)的方法。節能汽車、省電照明、改良的工業程式、建築的隔熱設備和其它相關的技術。節能與省錢常常同出一轍,所以提高能益往往可以提高利潤。

用得少一些,效果好一些

能源效益往往有多重效果。例如,一台節能洗衣機或洗碗碟機可用較少的水量。節能也可提供較多舒適。例如,一座隔熱性能較佳的房屋可在冬季感受和暖,而在夏季感到清涼,有益人體健康。一台節能冰櫃可製造較少噪音,不會結霜,外殼也不會凝固,也可維持較長時間。節電照明可提供較亮的光度。所以概括而言,節能就是:“用少一些,得出更好效果”。

能源效益擁有巨大的潛能。節能的方法很簡單,包括在你的屋頂安裝隔熱板,採用超絕緣的玻璃窗,或購買高能效的洗衣機取代已損壞的。所有這些例子既可省錢也可節能。但最大的節能不是來自瑣碎的步驟,真正的得益來自整個概念的重新思考,例如“整個房子”“整台汽車”或甚至“整個運輸系統”。隻要你今天開始節能,你便發現真正的能源需求隻是你以往所消耗的百分之10-25。

拿房子來做例子。隻要適當地把整個外殼(從屋檐到地庫)絕緣,屋子對暖氣的需要便會減少,而你隻需要較小與較便宜的暖氣系統。你隻要付出少量隔熱裝置成本,便可省回三分之一的能源。進一步進行隔熱和裝置高效益通風系統,更可節省九成的暖氣。

另一個例子是,在夏季常用的空調。也許可以改善空調系統本身的效益,但更可以從整個系統出發,先增加樓宇的散熱效能,然後購置高效能的電腦、影印機、照明和通風系統,使人們晚間便不用開空調。當然,如果樓宇是建在通風良好的地區,人們甚至不用空調呢!

推動能源改革

為什麽不是人人都願意進行節能呢?在美國,根據美國能源效益經濟協會的統計,在2000年平均每人的能源消耗量已回到1973年水準,而在這27年間,美國每人的經濟生產(GDP)上升了百分之74。所以,很多人已經嘗到了節能的好處。

但這隻是一個開始。要真正開發節能的龐大潛力,必須得到政府的配合。為達到目標,最重要的辦法是製定房屋、辦公室、汽車和電器等等的最低能效標準,反映最低的生命周期成本。消費者有權知道他們購買的產品是否達到最低標準。不過,政府往往忽視了能源效益標準的重要性,或者標準本身欠缺了約束力。政府應該把握機會,推動能源效益技術的革新和改善

挖掘可再生能源

相比傳統的骯髒的化石能源,可再生能源有著許多顯而易見的好處:不用擔心燃料枯竭的問題,發電過程中不產生溫室氣體和其它污染物,更有利于實現分散式的供電。各種研究也證明,中國有發展可再生能源的巨大潛力。

風能

風能是世界發展最快的能源,也是相對簡單的技術能源。在一道高聳的巨塔和轉動的扇葉背後,藏著輕量物料、空氣動力和電腦操控系統之間的一套復雜相互作用。電力從旋轉輪,通過變速齒輪箱,然後送到發電機,雖然有些渦輪機不用齒輪箱也可直接推動。

中國風電裝機容量在2005年和2006年都實現了超過100%的年成長率,2007年預計總裝機容量可以達到560萬kW。也因為市場持續擴大帶來的規模經濟,風電的生產成本在過去15年裏已經下降了一半,而且會隨著技術的成熟和市場的擴大繼續下降。甚至在一些風能潛力高的地方,風電已經可以與新的燃煤電站相競爭。

預計到2020年,中國風電總裝機可以達到12212萬kW。

太陽能

太陽能在全球很多角落都被使用,而且隻要適當開發,具備潛力提供現在世界能源消耗量幾倍的能源。太陽能可以直接產生電力,或用于加熱與冷卻。太陽能未來有多少潛力,全視乎我們人類是否全力抓緊開發的機會。利用太陽能量的方法有很多。植物通過光合作用把陽光轉化成化學能,于是人們通過吃植物和燃燒木材吸收能量。而我們常常提及的“太陽能”,就是直接把陽光轉化成熱能和電力給我們使用。太陽能最基本的兩種包括“太陽熱能”和“光伏能”。

太陽光伏:這是直接從光轉化成電力。電力產生的秘密是利用可以釋放電子(負極粒子)的半導體物料來產生電能。光伏電池中最常用的半導體物料是矽,一種常見于沙的元素。所有光伏電池都有最少兩層半導體,一邊正極一邊負極。當光照射到半導體,兩層物料之間產生的電場便會推動電子移動,產生直流電。光度越強,電流便越大。

所以,光伏系統不需要燦爛陽光也足以發電。它也可在陰霾的日子發電,而產生的能量是與雲的密度成正比。由于太陽光從雲的反射,少雲的日子甚至比萬裏無雲的晴空產生更高能量。

現在常見的小電器,包括電腦,便是利用非常小的光能電池推動。光伏能也可對沒有電網供電的地區提供電力。人們已經開發了一種名為“太陽能冷凍系統”的冰櫃。經過測試後,已經獲得一些人道救助組織的採用以協助沒有供電的地區儲存疫苗。一些不想依賴電網供電的人還可以用來冷藏食物。

地熱供暖

地熱供暖,即通常我們所說的地面、地板輻射供暖或地熱輻射供暖。傳統的採暖方式以散熱片為主。使用散熱片熱量集中在上面,使用者有頭暈而腳涼的感覺,使用不舒適,目前地板輻射採暖比較符合“舒適家居”的理念。

冰島87%的家庭使用地熱供暖。 

加強國家立法

確保環境保護有法可依。 植樹造林,恢復植被,恢復環境,加強環境自凈。

加強國際合作

建立全球性環境保護體系,發達國家應更多履行減排義務,積極幫助開發中國家。 企業和個人應強化責任意識,自覺履行義務。 減少全球氣候變化對人類的影響 。

氣候變化研究

氣候變化研究 Climate Change Research Letters 是一本關于氣候變化領域最新進展的國際中文期刊,由漢斯出版社發行。主要刊登國內外氣候變化相關領域學術論文。本刊支持思想創新、學術創新,倡導科學,繁榮學術,集學術性、思想性為一體,旨在為了給世界範圍內的科學家、學者、科研人員提供一個傳播、分享和討論氣候變化領域內不同方向問題與發展的交流平台。

研究領域:

· 氣候變化的機製,根源和影響

· 氣候變化的資料觀測與數值模擬

· 氣候變化引起的全球環境變化的研究

· 氣候極端事件的觀測,模擬和影響

· 氣候與地球系統模擬

· 應對氣候變化的戰略

· 氣候變化的經濟學分析

· 氣候時間序列分析

· 減排與碳匯

· 可再生能源

· 可持續發展

· 大氣與海洋科學

· 水文與湖泊學

· 全球變化生態學

· 環境與資源科學

· 可持續農業,林業與土壤科學

· 遙感與地理信息系統

· 火山學

根本原因

溫室效應

地球是人類賴以生存的家園,對于我們家園氣候變化的關心,是每個人的明智表現。聯合國曾經委托聯合國政府間氣候變化委員會(委托IPCC,因為它是聘請世界許多知名科學家組成的松散組織)對世界氣候變化做過全面的評估。IPCC得出的結論是:“極有可能是人類行為導致了全球氣候變暖”。具體到細節上是:人類大量使用石化能源,使二氧化碳排放增多帶來的溫室效應是全球迅速變暖的主要原因。這也就是當前氣候變化的主流學說--“溫室效應”說。

“溫室效應”說被提出後,一直遭到許多人的反對,認為它極不準確。特別是把它作為IPCC的結論,用來指導我們人類的行為規範時,對于此種學說的爭議更是愈演愈烈。2010年5月7日美國《科學》雜志又刊登255名美國科學院院士關于“氣候變化與科學公正性”的公開信。該信充分表達:255名美國科學院院士對于“溫室效應”學說的提出,其具有認真的、嚴肅的公正態度,“溫室效應”學說亦是具有科學的完整性。

但是,一個認真的、嚴肅的和並且具有極度公信力的科學理論,不見得就是一個能夠真實反映自然客觀事實的學術理論。對于克羅狄斯·托勒密的《天文學大成》,你就不能說它不認真、不嚴肅,更不能說它不具有公信力。它可以準確的預測,行星體在天空中的位置。而且,更重要的是它對人類認識地球的貢獻要比尼古拉·哥白尼的《天體運行論》的貢獻要大得多。因為它告訴人們:“地球是一個懸浮在太空中的球體”的結論,是人類追求上萬年文明的一個總結。就現實來說,我們並不會討厭托勒密的《天文學大成》;我們不喜歡的是,當年有些人總要拿《天文學大成》的結論說事,去反對哥白尼的《天體運行論》。

氣候學說

人類的生產、生活,需要知道天氣的變化,因此有了天氣預報,進而有了“天氣學”。由于氣候的變化,人們想知道所在地位置適合種植什麽?養什麽動物?年收成會如何?為了解決這些問題,就有了“氣候學”這門學問。探討氣候的變暖或者變冷本來就是“氣候學”的基本命題。自從有了氣候科學以來,能夠稱之為“氣候科學家”的,沒有一個不去認真思考這個問題。中國的地理學家和氣象學家竺可楨用他畢生精力,致力于研究中國氣候的長期變化(他採用的是統計學的方法)。他最後得到的結論是:中國歷史氣候的長期變化和世界其它地區氣候的長期變化基本一致。世界氣候的長期變化與太陽大氣層的活動(指太陽黑子、光斑、譜斑、耀斑、日珥和日冕瞬變事件等活動總稱)密切相關。

人類生活在地球地表的大氣層中,氣象學的宗旨就是想得到地表大氣的變化特征,所以氣象學把大氣作為一個研究的主要客體來探討。促成大氣變化的因子,從氣象學上歸結起來,主要有太陽輻射、大氣環流以及地表性質(下墊面)這三個方面,近年來還加上人為幹擾這一因子。這些因子作用在大氣上的過程都很復雜。特別是下墊面因子,其中甚至還有些不被認知的許多因素。所以氣象學不能把這些因子聯立起來建立方程,來解決大氣的變化問題。最後氣象學家就隻能不考慮這些因子各自的變化規律;而隻考慮這些因子對空氣的影響,去求解大氣的微分方程了。

我們再來看“全球氣候變化”這一概念,它是把地球一個太陽周期的地表平均溫度作為指標討論的。漂浮在太空中的地球,依據它在太空中的位置和它的運動狀態,接受來自太陽和宇宙中的能量;並且保持這些能量讓其不立刻散失到太空中去,如此地球才有現在的溫度。地球表面的熱量是不能以傳導或對流的方式逃逸出地球的,它們隻能以黑體輻射的方式發散到宇宙中去。地球大氣在這個系統中的主要作用是平衡地球表面的溫差,它的運動狀態和地球長期的溫度變化關系不大。從這個立場看“全球氣候變化”命題,它應該是地球物理學家任務,而不屬于“氣候科學家”專業了。因為氣候科學家在處理這一問題時,經常會把全球氣候變化的主因歸結為大氣環流或者海流中去,以致誤入歧途。

當然,氣候問題總還是氣候問題,隻是解決局部、季節性的氣候問題和全球氣候問題的具體處理方法不同而已。氣象學從二十世紀初,開始得到了迅猛發展。為了取得全球氣候的歷史訊息,人們開始研究諸如樹木年輪、冰蓋所得冰芯和珊瑚骨骼留下來的歷史痕跡,由此還派生出年輪氣候學和冰芯氣候學這些專門學科。在這許多學科學術成果裏,結論無一不指向同一結果:地球氣候的長期變化和太陽活動(也就是太陽黑子發生的多少)密切相關。當太陽黑子多時,地球氣候相對溫暖,農業收成就好;反之亦然。有的研究還證明發生此類現象(太陽黑子的多少)會影響到人類歷史的進程。

現在,我們隻須根本解決太陽活動是怎樣影響地球氣候這個地球物理學的命題,剩餘的許多問題就好理解了。可是IPCC的“氣候科學家”不提以上結論,卻得出另外的結論:“極有可能是人類行為導致了全球氣候變暖”。這就好比,突然有人提出個“主流學說”,人們不可以在房間裏居住!科學研究顯示:人的生存會排出大量二氧化碳,在關死門窗的房間裏,二氧化碳的含量會逐漸增高;如此環境會嚴重損害人的機體,有時甚至會窒息人的生命。這些不僅是說說,有人還依據這一結論,把人從有的房間(密閉)裏趕了出去。出現這樣局面,當然會激起愈演愈烈的爭辯,甚至會發生人身攻擊也在所難免。

在之前,阻礙我們理解太陽活動會改變地球氣候真實物理過程的,還是因為我們頭腦裏的固有觀念:我們多數人都認為,隻有太陽光給于我們能量,使我們得以生存延續;其餘的就不再會有大的能量進入地球,給我們溫暖了;然而,其實則不然。

太陽輻射

先說太陽光,也就是太陽對地球的輻射能量:其中有少量的紫外線、其餘大部分能量都在可見光部分、另外還有三分之一能量的紅外線組成。太陽對地球的輻射能量總量變化很小。全部的變化,其中包括太陽自身發光的改變、距太陽距離的改變和地球運動狀態的改變;其變化總量不超過輻射總量的百分之一。所以說,太陽輻射不是地球氣候變化的主因,因此它對地球氣候變化的影響是呈線性的、緩慢的。

再說氣候學中總結出的“地球氣候變化與太陽大氣層的活動密切相關”的這一結論。這個結論還可以換成另外的說法:太陽大氣活動機理產生出一些能量,然後這些能量進入地球,使地球表面的溫度發生改變。因為沒有巨大能量的交換是不可能改變地球氣候的。前面說“隻有陽光”是我們的感覺,後面說“能量進入”是客觀事實的總結;現在我們知道這個新的能量就是吹臨地球的“太陽風”。在太陽大氣平靜時太陽風到達地球的速度不到300千米每秒,而在太陽黑子活躍期,太陽風吹到地球的速度可以高達到1000千米每秒以上。這樣大的能量差異足以改變地球的氣候。這樣剩下要解決的,就是“太陽風”的能量是怎樣進入地球的這個問題了。

在地球上,還有許多氣候現象得不到解釋。根據經驗,我們用光線加溫一個高低不平的面,無論我們怎樣設定,高點總是高溫區,低地的溫度總是低的。可是在地球上高原接受的光線最多,溫度卻很低;低窪地區還有植被覆蓋,光照很少,卻常年溫度很高。如果沒有其它能量在起作用,這種現象很難讓人理解。還有,如果對地球氣候加溫的能量是來自天空,人們生活在地表空氣中就一定會有所感覺,比如陽光對地球大氣的加溫,我們很容易就覺察到它的存在。對地表加溫的能量源不是來自天空,那麽它肯定是來自另外的方向--地下。依據以上兩點,“太陽風”加熱氣候的方式應該來自地殼。

依據以上論述,我們可以做出總結:太陽風作用在地球磁層的磁場上;磁層磁力線攜帶能量通過南北兩極的極光橢圓帶進入地殼,在地球地殼的環緯度上產生電流;地電流在赤道附近電流最大,至極區逐漸減小;地電流流動為地殼加溫,電流亦隨地殼電阻場不同而變化;地電流大的地方熱能輸出就大,反之亦然。

地球上有許多自然現象都可以證明地電流的存在。這種太陽風攜帶來的巨大能量,不僅可以改變地球表面的氣候,而且它還驅動著磁層磁場的形態、強烈時會在電離層處激發極光、為雷電提供能量、保持範艾倫輻射帶的形態、驅動厄爾尼諾現象與拉尼娜現象的互動。這許多地球釋能現象都是太陽光所無法驅動的。

在沒有分析到有多少能量驅動地球氣候的情況下,先去討論大氣中二氧化碳的溫室效應,這顯然是沒有任何意義的。地球是一個巨大的生命體,它的生命機製是可以理解的。既然是生命體,那麽它就有它的生命周期。人類最應當做的事,就是盡量延長地球的壽命。人類不應該做的,是那些不可逆的自然事物。當然,大量使用石化能源就是其中的一件。其它還有,煙花、鞭炮的燃放,從水中提取氧、氫工業和生產化工產品時多種有害氣體的排放等。

《科學》雜志刊登的公開信中稱:“科學從來不絕對地證實任何事情”。這種科學的不可知論,顯然來自我們對科學公正的不自信。實際上我們這個世界不可知的東西並不多,隻是我們的觀念出了差錯,我們自己把這個世界給攪亂了。觀念上的差錯,首先就是我們大腦裏的固有觀念,公開信裏被稱之為的有些“事實”。這些“事實”不是求證、實驗得來的,而是想當然得出的。第二個觀念差錯,是所有能稱為理論的東西,必須出自數學表達;但是我們知道,我們的數學手段並不十分豐富,而我們的這個世界卻是豐富多彩的。第三個觀念差錯,是不允許對所有“事實”進行討論,至少《科學》雜志可以發表255名美國科學院院士的牢騷,而我這篇反對意見,現在卻無法找到任何一本雜志敢于刊登,因為它太不是主流學說了。

期刊報道

American Journal of Climate Change (AJCC) is an international scientific journal dedicated to the publication of high-quality research articles, short communications and review papers on all aspects of climate change and related areas. The objectives of this journal are to chronicle the important publications in the rapidly growing field of climate change and to stimulate research in the area.

美國氣候變化(AJCC)是一個國際科學期刊,由美國科研出版社發行。致力于出版高質量的研究文章,即時評論文章對氣候變化和相關領域的各個方面。這本雜志的目的是記載在氣候變化領域快速成長的重要出版物和刺激領域的研究。

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