全球温室效应—-中国科学院带农业生态研究所

温室效应,俗称“大气保温效应”。来自太阳的热量以短波辐射的形式到达地球外空间,然后穿越厚厚的大气层到达地球表面,地球表面吸收这些短波辐射热量后升温,升温后的地球表面反而向大气释放长波辐射热量,这些长波热量很容易被大气中的温室气体吸收,这样就使得地球表面的大气温度升高,这种增温效应类似于栽培植物的玻璃温室,故此得名温室效应—Greenhouse effect。

大气中的温室气体主要有二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氯氟碳化合物(CFCs)及臭氧(O3)组成。它们能够吸收地球表面释放的长波辐射热量,把热量暂时保存起来,就像给地球穿上了一件保暖羽绒服。其实,这些温室气体早就存在大气层中,温室效应也早就存在了,科学家们把这种最原始的温室效应称为“天然的温室效应”。

假若地球上没有这种天然的温室效应,地球上的季节温差和昼夜温差就会很大,地球表面的平均温度不会是现在适宜的15℃,而是十分寒冷的-18℃。如果地球上的温度如此低,人类是不适宜生存的,也就不会有今天的人类文明。因此,天然的温室效应对人类文明的发展具有重要的意义。既然如此,为什么现在的科学家们又会把温室效应当作一个全球性的重大环境问题呢?

自工业以来,由于人类活动释放大量的温室气体,使得大气中温室气体的浓度急剧升高,结果造成大气中的温室效应日益增强,科学家们把这种人为活动引起的温室效应称为“增强的温室效应”,这正是全球环境科学家们密切关注和担忧的温室效应。随着大气温室效应不断加剧,全球平均气温也必将逐年升高,最终导致全球气候变暖,产生一系列现在科学不可预测的全球性气候问题。

人类活动是如何导致大气中温室气体浓度急剧增加的呢?人类进入工业化以后,大量开采使用地下矿物能源。近30年来,煤、石油和天然气等化石燃料的燃烧每年大约释放50亿吨CO2,让吃一惊。此外,大气中CO2的增加还有一个主要原因,就是原始森林树木被大量砍伐当作燃料焚烧。每m2的森林可以吸收1.5kg左右的CO2,进而降低温室效应。而砍伐树木则把原本是大气CO2的吸收“库”破坏性地变成了一个大气CO2的排放来“源”。据世界粮农组织估计,每年约有12亿m3的树木被砍伐焚烧,这些树木燃烧产生大量的CO2,每年可使大气CO2浓度至少升高0.4ppm;大气中CH4含量的增加也十分迅速,主要是由于全球范围水稻种植面积的不断扩大,以及畜牧养殖业的快速导致。人和草食动物的肠道、粪便、沼泽湿洼地、淹水稻田、化石燃料燃烧等都是大气CH4的重要来源。此外,人类在开采天然气和煤炭时,也会向大气中排放CH4;大气中N2O的增加主要是农田化学氮肥的投入和动物排泄物数量的增加导致,也与化石燃料燃烧和生物量焚烧的增加有关系。大气中的N2O不仅具有温室效应,还可以破坏臭氧层,使到达地球表面的太阳紫外线强度增加,对皮肤造成伤害。

国际气候变化经济学报告中显示,如果人类一直维持现在的生活方式,到2100年全球平均气温将有50%的可能会上升4℃。如果全球气温上升4℃,地球南北极的冰川就融化,海平面上升,全世界40多个岛屿国家将面临淹没的危险。此外,世界人口最集中的沿海大城市也会遭到同样的厄运,约占全世界60%以上的人口生活在这里。如果全球气温升高4℃,全球数千万人的生活将会面临危机,甚至产生全球性的生态平衡紊乱,最终导致全球发生大规模的迁移和冲突。

到目前为止,我们还没有找到最有效的解决措施,但我们应该想尽办法努力降低温室气体的排放量,尽最大努力挽救我们的地球母亲和我们人类自己。但是,关键的问题是找到可替代化石燃料的新能源。例如,太阳能、核能、地球内生能、氢能、可再生能源等。但我们人类需要付出艰辛的努力,应用多种高尖端科技手段才能实现,这是我们人类必需面临的事实。