人类文明带来的温室效应.docVIP

人类活动对气候的影响有两种：一种是无意识的影响，即在人类活动中对气候产生的副作用；一种是为了某种目的，采取一定的措施，有意识地改变气候条件。在现阶段，以第一种影响占绝对优势，而这种影响以以下三方面表现得最为显著，即在工农业生产中排放至大气中的温室气体和各种污染物质，改变大气的化学组成；在农牧业发展和其它活动中改变下垫面的性质，如破坏森林和草原植被，海洋石油污染等等；在城市中的城市气候效应。自世界工业革命后的200年间，随着人口的剧增，科学技术发展和生产规模的迅速扩大，人类活动对气候的这种不利影响越来越大。因此，必须加强研究力度，采取措施，有意识地规划和控制各种影响环境和气候的人类活动，使之向有利于改善气候条件的方向发展。 （一）改变大气化学组成与气候效应 工农业生产排入大量废气、微尘等污染物质进入大气，主要有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧比二氮（N2O）和氟氯烃化合物（CFCS）等。据确凿的观测事实证明，近数十年来大气中这些气体的含量都在急剧增加，而平流层的臭氧O3。总量则明显下降。如前所述，这些气体都具有明显的温室效应，在波长9500毫微米（μm）及12500-17000μm有两个强的吸收带，这就是O3及CO2的吸收带。特别是CO2的吸收带，吸收了大约70-90％的红外长波辐射。地气系统向外长波辐射主要集中在7000-13000μm波长范围内，这个波段被称为大气窗。上述CH4、N2O、CFCS等气体在此大气窗内均各有其吸收带，这些温室气体在大气中浓度的增加必然对气候变比起着重要作用。 大气中CO2浓度在工业化之前很长一段时间里大致稳定在约（280±10）×10-3ml/L，但在近几十年来增长速度甚快，至1990年已增至345×10-3ml/L，90年代以后，增长速大。图8·14（图略）给出美国哈威夷马纳洛亚站（Mauna Loa）1959－1993年实测值的逐年变化。大气中CO2浓度急剧增加的原因，主要是由于大量燃烧化石燃料和大量砍伐森林所造成的。据研究排放入大气中的CO2有一部分（约有50％上下）为海洋所吸收，另有一部分被森林吸收变成固态生物体，贮存于自然界，但由于目前森林大量被毁，致使森林不但减少了对大气中CO2的吸收，而且由于被毁森林的燃烧和腐烂，更增加大量的CO2排放至大气中。目前，对未来CO2的增加有多种不同的估计，如按现在CO2的排放水平计算，在2025年大气中CO2浓度为4.25×10-3mL/L为工业化前的1.55倍。 甲烷（CH4沼气）是另一种重要的温室气体。它主要由水稻田、反刍动物、沼泽地和生物体的燃烧而排放入大气。在距今200年以前直到11万年前，CH4含量均稳定于0.75-0.80×10-3mL/L.近年来增长很快。1950年CH4含量已增加到1.25×10-3mL/L，1990年为1.72×10-3mL/L。Dlugokencky等根据全球23个陆地定点测站和太平洋上14个不同纬度的船舶观测站观测记录，估算出近10年来全球逐年CH4在大气中混合比（M）的变化值如图8·15（图略）所示。根据目前增长率外延，大气中CH4含量将在公元2000年达2.0×10-3mL/L，2030年和2050年分别达2.34至2.50×10-3mL/L。 一氧化二氮（N2O）向大气排放量与农田面积增加和施放氮肥有关。平流层超音速飞行也可产生N2O。在工业化前大气中N2O含量约为2.85×10-3mL/L。1985年和1990年分别增加到3.05×10-3mL/L和3.10×10-3mL/L。考虑今后排放，预计到2030年大气中N2O含量可能增加到3.50×10-3-4.50×10-3mL/L之间，N2O除了引起全球增暖外，还可通过光化学作用在平流层引起臭平氧O3离解，破坏臭氧层。 氟氯烃化合物（CFCS）是制冷工业（如冰箱）、喷雾剂和发泡剂中的主要原料。此族的某些化合物如氟里昂11（CCl2F，CFC11）和氟里昂12（CCl2F2，CFC12）是具有强烈增温效应的温室气体。近年来还认为它是破坏平流层臭氧的主要因子，因而限制CFC11和CFC12生产巳成为国际上突出的问题。 在制冷工业发展前，大气中本没有这种气体成分。CFC11在1945年、CFC12往存在1935年开始有工业排放。到1980年，对流层低层CFC11含量约为168×10-3mL/L而CFC12为285×10-3mL/L，到1990年则分别增至280×10-3mL/L和484×10-3mL/L，其增长是十分迅速的。图8·16（图略）给出CFC12近数十年来的变化形势，其未来含量的变化取决于今后的限制情况。 根据专门的观测和计算大气中主要温室气体的浓度年增量和在大气中衰变的时间如表8·7（图略）所示。可见除CO2外，其它温室气体在大气