气候变化

科技名词定义

    中文名称:
  • 气候变化

  • 英文名称:
  • climatic change

  • 定义1:
  • 气候演变、气候变迁、气候振动与气候振荡的统称。

  • 所属学科:
  • 大气科学(一级学科);气候学(二级学科)

  • 定义2:
  • 气候演变、气候变迁、气候振动与气候振荡的统称。

  • 所属学科:
  • 地理学(一级学科);气候学(二级学科)

  • 定义3:
  • 长时期内气候状态的变化,是气候振动、气候振荡、气候演变和气候变迁的总称。

  • 所属学科:
  • 海洋科技(一级学科);海洋科学(二级学科);海洋气象学(三级学科)

  • 定义4:
  • 气候演变、气候变迁、气候振动与气候振荡的统称。

  • 所属学科:
  • 资源科技(一级学科);气候资源学(二级学科)

百科名片

气候变化是指气候平均状态随时间的变化,即气候平均状态和离差(距平)两者中的一个或两个一起出现了统计意义上的显著变化。离差值越大,表明气候变化的幅度越大,气候状态越不稳定。

目录

    简介

      气候变化(Climate change)  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
      气候变化不但包括平均值的变化,也包括变率的变化。气候变化一词在政府间  气候变化专门委员会(IPCC)的使用中,是指气候随时间的任何变化,无论其原因是自然变率,还是人类活动的结果。这有别于《联合国气候变化框架公约》中的用法。在公约中,气候变化是指“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。”

    气候变化定义

      《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!

    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。  目前的气候变化,全球科学家的共识是:有90%以上的可能是人类自己的责任,人类今日所作的决定和选择,会影响气候变化的走向。今日,地球比过去两千年都要热。如果情况持续恶化,于本世纪末,地球气温将攀升至二百万年来的高位。
      过去一百多年间,人类一直依赖石油煤炭等化石燃料来提供生产生活所需的能源,燃烧这些化石能源排放的二氧化碳等温室气体是使得温室效应增强、进而引发全球气候变化的主要原因。还有约1/5的温室气体是由于破坏森林、减少了吸收二氧化碳的能力而排放的。另外,一些特别的工业过程、农业畜牧业也会有少许温室气体排放。  在中国,煤炭在能源消费总量中占主导地位。1979年至2005年,煤炭资源消费在总能源消费中的平均比重为72.4%。在各种能源消费量的相对变化上,虽然煤炭占总能源消费量的比重呈现缓慢下降的趋势,但其绝对消费量却在不断上升,目前,煤炭消费占约67%,加之中国能源效率并不高,如此高度依靠煤炭发展是不可持续的,面对日益严重的全球变暖问题,人们只有一个选择:必须立即采取行动。
      关于气候变化的原因  温室原理:太阳辐射主要是短波辐射,地面辐射和大气辐射则为长波辐射。大气对长波辐射的吸收力较强,对短波辐射的吸收力比较弱。
      白天,太阳光照射到地球时,部分能量被大气吸收,部分被反射回宇宙,大约47%左右的能量被地球表面吸收。  夜晚,地球表面以红外线的方式向宇宙散发白天吸收的能量,大部分被大气吸收。
      结果,大气层就如同覆盖着玻璃的温室一样,可以保存一定的热量,使地球不至于像月球一样,被太阳照射时温度急剧升高,不见日光时温度急剧下降。  怎样认识温室效应:想象一下,如果没有温室效应,地球将会冷得不适合人类居住。据估计,如果没有大气层,地球表面温度会是零下18摄氏度。正是有了温室效应,才使地球温度维持在15摄氏度。我们所熟知的月球,由于没有大气层,白天在阳光垂直照射的地方温度可达127摄氏度,而夜晚温度却能降到零下183摄氏度。
      为什么地球会变暖?很简单,收支不平衡。好比存钱,地球银行获得的收入(热量)大于花费(辐射出去的能量),自然温度就升高了。  导致温室效应的一大主因就是温室气体排放。温室气体的增加,加强了温室效应,而二氧化碳是数量最多的温室气体。如今,地表向外放出的长波热辐天然气燃烧产生的二氧化碳,远远超过了过去的水平。另一方面,由于对森林乱砍滥伐,大量农田建成城市和工厂,破坏了植被,减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。再加上地表水域逐渐缩小,降水量大大降低,减少了吸收溶解二氧化碳的条件,破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡,就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。空气中二氧化碳含量的增长,就使地球气温发生了改变。
      对气候变化的进程、严重性和对不同地区的影响的了解仍在不断深入,但科学家已证实了以下几点:  • 某些气体如二氧化碳,在大气层里形成了温室效应,阻止热力反射回太空,使地球气温持续上升
      • 燃烧化石燃料(如:煤炭、石油等)会释放更多二氧化碳至大气层  • 二氧化碳虽不是最强的温室气体,但由于人类活动而产生的二氧化碳含量大幅度提高,成为增强温室效应的元凶
      • 大气中的二氧化碳浓度已达六十五万年来最高  • 90年代可算是历史上最热的十年,而1998年是当中最炎热的一年
      以下数点也得到了广泛认同:  • 由于二氧化碳等温室气体的排放,全球平均温度将比工业革命之前上升摄氏1.3度看来是无可避免的。限制升幅在摄氏2度以内,是防止气候变化带来更严重灾难的唯一方法
      • 如果温室气体的排放再不被控制,气候变化的速度将会是人类有史以来最快的  • 气候反馈机制极可能带来急剧而不能补救的连锁反应,没有人知道气候变化到了什么程度会导致“世界末日”

    气候变化的影响

      一、全球变暖导致喜马拉雅冰川消融,人类的水源告急 喜马拉雅山冰川正在因全球变暖而急剧“消瘦”。2007年4月,绿色和平考察队在喜马拉雅山拍摄了冰川消融的严峻状况,情况十分危急。冰川是地球上最大的淡水水库。资料表明,全球冰川正在因全球变暖而以有记录以来的最大速度在世界越来越多的地区融化着,到20世纪90年代,全球冰川更呈现出加速融化的趋势,冰川融化和退缩的速度不断加快,意味着数以百万的人口将面临着洪水、干旱以及饮用水减少的威胁。  被称为“亚洲水塔”的青藏高原冰川是中国乃至亚洲许多主要大江大河的源头,数亿人的用水问题也与之息息相关。而人类大量燃烧化石燃料导致的全球变暖,使冰川加速退缩。喜马拉雅冰川的消融比世界任何地区都快,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)近期发布的报告指出,根据目前的全球变暖趋势,不到30年,80%面积的喜马拉雅冰川将消融殆尽。这对于中国本来就日益严峻的水资源短缺问题,无疑是雪上加霜。
      在过去的两年间,绿色和平两次考察了珠峰地区。今年4月20日,绿色和平喜马拉雅考察队一行五人奔赴喜马拉雅山,见证了喜马拉雅山的冰川消融。此次拍摄的珠峰中绒布冰川图片,对比1968年的照片可见,冰塔林大幅后退、稀疏变矮清晰可见。  二、极端气候
      暴雪、暴雨、洪水、干旱、冰雹、雷电、台风……极端气候在近几年异常频繁地光顾地球,这些都与全球气候变化大背景有关。2007年发布的政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告表明,“自20世纪70年代以来,干旱的发生范围更广、持续时间更长、程度更严重,特别是热带、亚热带地区。”“过去50年里,极端高温、低温发生了大范围的变化。昼夜低温、霜冻变得不如以前频繁,而昼夜高温、热浪则愈加常见。”极端天气气候事件发生的频率和强度都有所增强,给人民生命财产安全带来极大的危害。  半个世纪以来,中国长江中下游等南方地区的暴雨明显变多了,而在北方省份,旱灾发生的范围不断扩大。这几年,罕见而强烈的旱灾侵袭许多南方省份,桑美、圣帕等台风频频重创东南沿海省份,警钟不断敲响。近年来,中国每年因气象灾害造成的农作物受灾面积达5000万公顷,因灾害损失的粮食有4300万吨,每年受重大气象灾害影响的人口达4亿人次,造成经济损失平均达2000多亿元人民币。
      2007年,中国气候异常,降雨严重程度不均,极端天气事件频繁,多灾并发,点多面广,部分地区重复、连年受灾,局部地区雨情、汛情、旱情、灾情超历史记录,因灾直接经济损失达2363亿元。媒体的镜头记录了海南春旱、淮河洪水、雷州半岛台风等肆虐的灾害。  三、粮食减产
      全球变暖造成粮食减产,因为全球变暖带来干旱、缺水、海平面上升、洪水泛滥、热浪及气温剧变,这些都会使世界各地的粮食生产受到破坏。亚洲大部份地区及美国的谷物带地区,将会变得干旱。在一些干旱农业地区,如非洲撒哈拉沙漠地区,只要全球变暖带来轻微的气温上升,粮食生产量都将会大大减少。  全球变暖的细微改变,对粮食生产就会造成意想不到的后果。稻米对温度剧变的敏感性就是其中的一个例子。国际稻米研究所的研究显示,若晚间最低气温上升每摄示1摄氏度(华氏1.8度),稻米收成便会减少10%。值得警惕的是,稻米是全球过半人口的主要粮食,所以全球变暖的轻微的变化可带来深远的影响。
      对于中国来说,全球变暖可能导致农业生产的不稳定性增加,高温、干旱、虫害等因素都可能造成粮食减产。如果不采取措施,预计到2030年,中国种植业生产能力在总体上可能会下降5%至10%;小麦、水稻、玉米三大农业作物均以下降为主,到21世纪后半期,产量最多可下降37%。同时全球变暖会对农作物品质产生影响,如大豆、冬小麦和玉米等。  全球变暖,气温升高还会导致农业病、虫、草害的发生区域扩大,危害时间延长,作物受害程度加重,从而增加农业和除草剂的施用量。此外,全球变暖会加剧农业水资源的不稳定性与供需矛盾。总之,全球变暖将严重影响中国长期的粮食安全。
      2007年3月,四季如春的旅游胜地海南遭受了严重的春旱侵袭。截至4月初,海南省农作物受旱面积154.9万亩;水库干涸415座,因旱情发生饮水困难人口达到19.99万人。绿色和平赴海南考察,见证极端气候给当地农业带来的深重打击。  四、海平面上升
      在南太平洋岛国基里巴斯,来自Betio村的Pita Meanke站在一棵树旁,那次巨大的浪潮,冲垮了防波提,摧毁了他的家。  “马尔代夫只是其中一个小国。我们没有能力改变世事。但在这里作的决定,将会对我的人民有莫大影响,更会改变世界历史。”H.E. Maumoon Abdul Gayoom (马尔代夫) 于日本京都气候变化框架公约第3次缔约国会议上所作的声明。
      并不是只有岛国才需要担心海平面上升的问题。全球有超过70%口人生活于沿岸平原;全球前15大城市中,有11个是沿海或位于河口。据政府间气候变化专门委员会的《排放情景特别报告》(SRES)估计,从1990年到21世纪80年代,全球海平面将平均上升22到34厘米。  近30年来,中国沿海海平面总体上升了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变更。不同的地区的海平面,会因海水环流或风压而有所不同。所以评估海平面上升的影响时,亦需要留意暴风浪以及大潮所带来的影响。  就算是轻微的海平面上升,也会带来严重破坏。例如沿海地区洪水泛滥及严重破坏、侵蚀海岸线、海水污染淡水、沿海湿地及岛屿洪水泛滥、河口盐度上升,一些低洼沿海城市及村落均会受影响。一些对岛屿以及沿海地区人口尤其重要的资源,如沙滩、淡水、渔业珊瑚礁、环礁、野生生物栖息地均会受到威胁。面临洪灾、海水入侵、土地侵蚀流失、强热带风暴的威胁,人口密集、经济发达的长三角珠三角黄河三角洲的城市群是最脆弱的地区。
      五、物种灭绝  在大堡礁白化了的珊瑚礁
      “地球上大部分的濒临绝种生物 - 大约25%的哺乳类动物以及12%的雀鸟 - 有可能于几十年内绝种。这是由于气候变化,影响到它们所栖息的树林、湿地及牧场,而人类发展亦阻碍了它们移居到其它地方。”  ──联合国气候变化框架公约
      每个物种皆有其独特的生态位置,而进化可让它们在这独特的位置生存——生活于其特殊的“居所” 及特定的生活环境(包括温度、其它动植物)。有些生物会有较强的适应力,或者说“能屈能伸”。例如老鼠和狗能在很艰难的环境生存,但考拉却只能在有桉树的地方生活。人类活动导致气候变化,气温、降雨量及海平面上升,摧毁了一些生物的栖息地,而破坏的速度比生物移居的速度还要快。  联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2007年发布的第四次评估报告指出,未来6、70年内,气候变化会导致大量的物种灭绝。现在已经可以确信气候与一些蛙类的灭绝有关,而这仅仅是冰山一角。气候变化导致的物种灭绝风险将会比地球历史上5次严重的物种灭绝还要大规模。而唯一的预防方法,便是于未来几十年内迅速减少排放量。拯救生物的时间所剩不多。
      六、空气污染  燃煤电厂和交通系统造成空气污染,节约能源,尽量使用公共交通出行,可以减轻空气污染。
      空气污染物二氧化硫 (SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳 (CO)、臭氧及光化学氧化剂、可吸入悬浮粒子等。

    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
      
      

    硫颗粒阻滞了阳光和热量,将其反射回太空

    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
      
      

    树林可以阻止沙漠扩张,还能吸收二氧化碳

    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
      
      

    与土壤一样年代古老的生物炭

    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,  
      

    印度尼西亚巴厘岛的妇女正在收获海藻

    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
      
      

    将屋顶刷成白色

    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  
      

    南极洲附近的浮游生物

    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。”

    解决方案

      要避免气候变化带来最严重影响,有两种切实可行的解决方案:利用可再生能源和提高能源使用效率。 提高能源使用效率  能源效益是一个非常广义的名词,包含了所有消耗较少能量得出同样功效(例如:光、热和动能)的方法。节能汽车、省电照明、改良的工业程序、建筑的隔热设备和其它相关的技术。节能与省钱常常同出一辙,所以提高能益往往可以提高利润。
      用得少一些,效果好一些  能源效益往往有多重效果。例如,一台节能洗衣机或洗碗碟机可用较少的水量。节能也可提供较多舒适。例如,一座隔热性能较佳的房屋可在冬季感受和暖,而在夏 季感到清凉,有益人体健康。一台节能冰箱可制造较少噪音,不会结霜,外壳也不会凝固,也可维持较长时间。节电照明可提供较亮的光度。所以概括而言,节能就 是:“用少一些,得出更好效果”。
      能源效益拥有巨大的潜能。节能的方法很简单,包括在你的屋顶安装隔热板,采用超绝缘的玻璃窗,或购买高能效的洗衣机取代已损坏的。所有这些例子既可省钱也 可节能。但最大的节能不是来自琐碎的步骤,真正的得益来自整个概念的重新思考,例如“整个房子”“整台汽车”或甚至“整个运输系统”。只要你今天开始节能,你便发现真正的能源需求只是你以往所消耗的百分之10-25。  拿房子来做例子。只要适当地把整个外壳(从屋檐到地库)绝缘,屋子对暖气的需要便会减少,而你只需要较小与较便宜的暖气系统。你只要付出 少量隔热装置成本,便可省回三分之一的能源。进一步进行隔热和装置高效益通风系统,更可节省九成的暖气。
      另一个例子是,在夏季常用的空调。也许可以改善空调系统本身的效益,但更可以从整个系统出发,先增加楼宇的散热效能,然后购置高效能的电脑、复印机、照明和通风系统,使人们晚间便不用开空调。当然,如果楼宇是建在通风良好的地区,人们甚至不用空调呢!  向前跨越
      为什么不是人人都愿意进行节能呢?在美国,根据美国能源效益经济协会的统计,在2000年平均每人的能源消耗量已回到1973年水平,而在这27年间,美国每人的经济生产(GDP)上升了百分之74。所以,很多人已经尝到了节能的好处。  但这只是一个开始。要真正开发节能的庞大潜力,必须得到政府的配合。为达到目标,最重要的办法是制定房屋、办公室、汽车和电器等等的最低能效标准,反映最低的生命周期成本。消费者有权知道他们购买的产品是否达到最低标准。不过,政府往往忽视了能源效益标准的重要性,或者标准本身欠缺了约 束力。政府应该把握机会,推动能源效益技术的革新和改善。
      可再生能源  相比传统的肮脏的化石能源,可再生能源有着许多显而易见的好处:不用担心燃料枯竭的问题,发电过程中不产生温室气体和其它污染物,更有利于实现分布式的供电。各种研究也证明,中国有发展可再生能源的巨大潜力。
      风能  风能是世界发展最快的能源,也是相对简单的技术能源。在一道高耸的巨塔和转动的扇叶背后,藏着轻量物料、空气动力和电脑操控系统之间的一套复杂相互作用。电力从旋转轮,通过变速齿轮箱,然后送到发电机,虽然有些涡轮机不用齿轮箱也可直接推动。
      中国风电装机容量在2005年和2006年都实现了超过100%的年增长率,2007年预计总装机容量可以达到560万kW。也因为市场持续扩大带来的规模经济,风电的生产成本在过去15年里已经下降了一半,而且会随着技术的成熟和市场的扩大继续下降。甚至在一些风能潜力高的地方,风电已经可以与新的燃煤电站相竞争。  预计到2020年,中国风电总装机可以达到12212万kW。
      太阳能  太阳能在全球很多角落都被使用,而且只要适当开发,具备潜力提供现在世界能源消耗量几倍的能源。太阳能可以直接产生电力,或用于加热与冷却。太阳能未来有多少潜力,全视乎我们人类是否全力抓紧开发的机会。利用太阳能量的方法有很多。植物通过光合作用把阳光转化成化学能,于是人们通过吃植物和燃烧木材吸收能量。而我们常常提及的“太阳能”,就是直接把阳光转化成热能和电力给我们使用。太阳能最基本的两种包括“太阳热能”和“光伏能”。
      太阳光伏:这是直接从光转化成电力。电力产生的秘密是利用可以释放电子(负极粒子)的半导体物料来产生电能。光伏电池中最常用的半导体物料是硅,一种常见于沙的元素。所有光伏电池都有最少两层半导体,一边正极一边负极。当光照射到半导体,两层物料之间产生的电场便会推动电子移动,产生直流电。光度越强,电流便越大。  所以,光伏系统不需要灿烂阳光也足以发电。它也可在阴霾的日子发电,而产生的能量是与云的密度成正比。由于太阳光从云的反射,少云的日子甚至比万里无云的晴空产生更高能量。
      现在常见的小电器,包括计算机,便是利用非常小的光能电池推动。光伏能也可对没有电网供电的地区提供电力。人们已经开发了一种名为“太阳能冷冻系统”的冰箱。经过测试后,已经获得一些人道救助组织的采用以协助没有供电的地区储存疫苗。一些不想依赖电网供电的人还可以用来冷藏食物。

    气候变化的根本原因

      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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    来自:乐山老杨  > 中国气候24节
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