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工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的溫室氣體會(huì)造成全球變暖現(xiàn)象,但全球變暖與工業(yè)排放在時(shí)間上具有一定的滯后效應(yīng).通過(guò)分析地球、大氣、太陽(yáng)三者熱平衡體系的輻射換熱,建立了地球及其大氣的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型;利用此模型考察了造成地球溫度變化的主要原因和變暖滯后的現(xiàn)象.結(jié)果表明:工業(yè)溫室氣體的過(guò)度排放會(huì)造成大氣對(duì)地球輻射的吸收系數(shù)提高,導(dǎo)致地球溫度升高;同時(shí),太陽(yáng)輻射能量增加,地球和大氣對(duì)太陽(yáng)輻射吸收增加,導(dǎo)致地球溫度升高.結(jié)合近年來(lái)人為因素造成的地球溫度升高現(xiàn)象進(jìn)行了定量熱分析,預(yù)測(cè)了溫室氣體CO2體積分?jǐn)?shù)線(xiàn)性增加條件下的地球溫度走勢(shì).
關(guān)鍵詞:
全球變暖; 輻射換熱; 滯后現(xiàn)象
中圖分類(lèi)號(hào):TM 124 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
Analysis of dynamic characteristics and hysteresis of global warming
HUANG Xiao-huang1, CUI Guo-min1, ZHANG Zhi-qin1, HUA Ze-zhao1, XU Jia-liang2
(1.Institute of New Energy Science and Technology,University of Shanghai for Science and Technology,
Shanghai 200093,China; 2.Shanghai Meteorological Bureau,Shanghai 200030,China)
Abstract:
The greenhouse gases generated by industrial production processes can result in the global warming.However, compared with the discharge of industrial waste gases, the global warming has a certain lag on time.Through an analysis of radiative heat transfer in the heat balance system of the earth, the atmosphere and the sun, a dynamic, mathematical model was established in this paper.The main reasons of changes in the earth’s temperature and the hysteresis of global warming were analyzed by this model.The results showed that an excessive discharge of industrial greenhouse gases can increase the atmospheric absorption of earth’s radiation and lead to an increase in the earth’s temperature.At the same time, the increase of solar radiation energy can raise the absorption of the earth and the atmosphere to the solar radiation and makes the earth temperature to rise.A quantitative analysis of the earth’s temperature rising phenomenon caused by human factors in recent years was carried out and the earth temperature change trend was predicted under the condition of a linear increase in the volume fraction of greenhouse gase CO2.
Key words:
global warming; radiative heat transfer; hysteresis phenomena
聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)第四次報(bào)告[1]表明,工業(yè)革命百年以來(lái),全球溫度平均升高了0.74±0.18℃.其產(chǎn)生的根源是由于人類(lèi)活動(dòng)造成溫室氣體濃度大幅提高的結(jié)果[2-3].地球上的溫室氣體主要包括H2O、CO2、CH4、N2O、O3以及氟氯烴等.其中水蒸氣是體積分?jǐn)?shù)最大的溫室氣體,但是由于其產(chǎn)生并非人為造成的,因此一般在探討氣候變暖時(shí)都不予考慮.而其它的溫室氣體,其濃度的變化都與人類(lèi)的活動(dòng)密切相關(guān),因此是造成地球變暖的主要原因.目前,由于全球變暖的形勢(shì)變得越來(lái)越嚴(yán)峻,由其產(chǎn)生的氣候和環(huán)境問(wèn)題也已經(jīng)逐漸顯現(xiàn),因此,正確預(yù)測(cè)溫室氣體濃度及其產(chǎn)生的地球變暖,并據(jù)此給出人類(lèi)排放的控制時(shí)間表,是目前解決環(huán)境保護(hù)與社會(huì)發(fā)展之間矛盾的首要問(wèn)題.鑒于此,氣象學(xué)家采用多種氣候模型預(yù)測(cè)了地球未來(lái)的溫度趨勢(shì),幾乎都得到了令人不安的結(jié)果:如果不能有效地控制CO2的排放,到2100年地球表面溫度可能再升高1.1~6.4℃.這將導(dǎo)致災(zāi)難性結(jié)果[1,4-5].
但是,盡管各種預(yù)測(cè)模型都得到了地球未來(lái)將升溫的結(jié)論,然而各種結(jié)果的差異卻很大.雖然最終的1.1~6.4℃的升溫都是不可接受的,但是預(yù)測(cè)結(jié)果差異也表明這些模型的不確定性.同時(shí)在具體數(shù)值上的差異也是很明顯的,例如,比較文獻(xiàn)[6]和文獻(xiàn)[7]可以看出,有些項(xiàng)目的數(shù)據(jù)之間存在著較大的差別,如大氣層向地面的輻射能量、地球表面向外的輻射能量分別相差9 W·m-2、7 W·m-2.這些都會(huì)影響地球表面溫度的變化,進(jìn)而使得預(yù)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)很大的差別.究其原因,是由于問(wèn)題本身的復(fù)雜性以及內(nèi)在機(jī)理的不確定性使然.從上述分析來(lái)看,一種準(zhǔn)確嚴(yán)密的預(yù)測(cè)模型需依賴(lài)于對(duì)地球、大氣、太陽(yáng)構(gòu)成的系統(tǒng)的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)建模,才能揭示溫室效應(yīng)產(chǎn)生的全球變暖的階段性以及最終結(jié)果.
鑒于此,本文通過(guò)能量守恒原理分析地球、大氣、太陽(yáng)三者熱平衡體系的能量平衡關(guān)系,基于自動(dòng)控制理論建立地球及其大氣的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,考察造成地球溫度變化的主要原因及其代價(jià)和滯后現(xiàn)象,據(jù)此揭示地球升溫過(guò)程的本質(zhì)和過(guò)程特點(diǎn).
1 地球及其大氣升溫的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型
近年來(lái),由于工業(yè)排放的作用,地球大氣中的溫室氣體濃度出現(xiàn)了明顯的增加,其中以CO2、CH4和N2O的增加最為明顯,這主要是因?yàn)楣I(yè)排放量大,并且三者都具有很長(zhǎng)的自然滯留時(shí)間的緣故.這些溫室氣體的增加,無(wú)疑將導(dǎo)致大氣對(duì)于地球輻射溫室效應(yīng)的增強(qiáng),并且最終導(dǎo)致地球溫度的升高.為了考察地球溫度隨著不同的溫室效應(yīng)變化(由溫室氣體濃度的變化決定)的規(guī)律,以地球和大氣為研究對(duì)象,建立其溫度變化的動(dòng)態(tài)模型.忽略地球表面水蒸氣蒸發(fā)潛熱以及對(duì)流換熱作用,地球本體得到的能量包括太陽(yáng)輻射吸收部分以及溫室效應(yīng)造成的大氣逆輻射部分,發(fā)射的能量是基于自身平均溫度的黑體發(fā)射力;而對(duì)于大氣來(lái)說(shuō),其能量平衡則是太陽(yáng)輻射以及地球輻射能量的吸收等于其自身的發(fā)射.
根據(jù)地球及其大氣能量收支關(guān)系,如果達(dá)到平衡,則有
式中,Qout為最終由地球大氣系統(tǒng)向外太空輻射的總能量;Qnet,earth,out、Qnet,atm,out分別為地球輻射穿過(guò)大氣進(jìn)入太空的能量和大氣輻射進(jìn)入太空的部分,具有如下能量平衡關(guān)系
式中,Qearth,emit為地球本身的輻射能量; Qgreenhouse effect為由于大氣溫室效應(yīng)吸收的能量; Qatm,emit為大氣的輻射能量; Qatmsun,a為大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收能量; Qearth,emit為地球本身發(fā)射能量; Qearthsun,a為地球吸收太陽(yáng)輻射能量; Qearthatm,a為地球吸收大氣輻射能量.
當(dāng)處于平衡狀態(tài)時(shí),這些能量維持上述平衡關(guān)系.但是一旦某一能量發(fā)生變化(一般都來(lái)自于發(fā)射體的溫度變化),這種平衡就將被破壞,從而帶來(lái)地球或者大氣溫度的變化,并通過(guò)改變其輻射量來(lái)平衡熱量的變化.
總的來(lái)說(shuō),地球表面溫度Tearth的變化與大氣溫度Tatm的變化存在以下關(guān)系
式中,ΔTearth為地球的溫升;ΔTatm為大氣的溫升;A為常數(shù).
從式(3)可以看出,地球表面的溫升與大氣的溫升在數(shù)值上不一定相等,但是存在一定的正比例關(guān)系.這里,以“持續(xù)升溫”模型,得到在外部強(qiáng)迫作用下地球溫度升高的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型為
式中,Qatm,emit為大氣溫度的函數(shù),表示為f′(Tatm).
由式(6)、式(7)構(gòu)成了地球表面和大氣溫度變化的動(dòng)態(tài)方程組,其中Tearth和Tatm為未知量,兩者存在著強(qiáng)烈的耦合效應(yīng).根據(jù)式(6)、式(7),可以揭示地球表面升溫的兩個(gè)主要原因:
(1) αatm-earth提高,此時(shí)大氣對(duì)地球發(fā)射的紅外輻射的吸收增加,導(dǎo)致更為強(qiáng)烈的溫室效應(yīng),從而將使地球溫度升高.而導(dǎo)致αatm-earth升高的直接作用就是工業(yè)溫室氣體的過(guò)度排放,因此這一作用是地球升溫的內(nèi)因;
(2) 地球和大氣對(duì)太陽(yáng)輻射吸收Qsun,a提高,其包括地球和大氣對(duì)太陽(yáng)輻射吸收的增加.從式(6)和式(7)中可以看出,當(dāng)太陽(yáng)輻射增加以后,地球和大氣溫度都將受到影響.這一作用一般與太陽(yáng)的活動(dòng)周期密切相關(guān),屬于地球升溫的外因.
2 溫室氣體造成的地球升溫的滯后效應(yīng)分析
由于太陽(yáng)活動(dòng)周期具有一定的規(guī)律,而且與人類(lèi)活動(dòng)沒(méi)有關(guān)系,所以這里只討論由于溫室效應(yīng)增強(qiáng)帶來(lái)的地球表面升溫的滯后效應(yīng).
2.1 地球和大氣升溫的時(shí)間常數(shù)
根據(jù)自動(dòng)控制理論,將式(6)和式(7)等號(hào)右邊的熱量差處理擾動(dòng)作用,則地球表面和大氣的升溫過(guò)程呈現(xiàn)為典型的積分環(huán)節(jié)特性,兩者的傳遞函數(shù)分別為
從式(10)、式(11)可以看出,由于地球和大氣的總熱容量不同,因此在擾動(dòng)作用下的地球和大氣的升溫也將不完全同步,存在一定的相位差.而平衡此不同步作用的方式除了大氣與地球之間的輻射傳熱以外,對(duì)流換熱將起到更大的作用,這里不作深入討論.取地球的總質(zhì)量的1/10參與升溫作用,則其質(zhì)量為5.69×1023 kg,并取其平均比熱容為0.85 kJ·kg-1·℃-1,則其時(shí)間常數(shù)為30.49 a;取大氣的總質(zhì)量為5.136×1018 kg,其平均比熱容為1 kJ·kg-1·℃-1,則其時(shí)間常數(shù)為2.78 h.由時(shí)間常數(shù)可見(jiàn),大氣和地球動(dòng)態(tài)溫度變化具有很大的滯后特性,而相比于大氣來(lái)說(shuō),地球的滯后作用更為明顯.
2.2 溫室氣體濃度升高后的地球溫度變化
由于工業(yè)革命以來(lái)溫室氣體的濃度逐年升高,導(dǎo)致了其溫室效應(yīng)的逐步提高,這樣就破壞了地球和大氣系統(tǒng)的熱平衡,從而導(dǎo)致地球的升溫.鑒于此,將熱量擾動(dòng)與溫室氣體濃度升高產(chǎn)生的溫室效應(yīng)增強(qiáng)聯(lián)系起來(lái).以CO2為例,在近50年內(nèi)其體積分?jǐn)?shù)從3.20×10-4增加到3.80×10-4,假設(shè)其增加為線(xiàn)性變化[1],根據(jù)大氣壓縮模型方案[8],得到溫室效應(yīng)增強(qiáng)量ΔQ與距離1960年的時(shí)間間隔t的變化關(guān)系如圖1所示.可見(jiàn),其總熱量基本呈現(xiàn)為線(xiàn)性變化,擬合公式為
將τearth=30 a代入式(15),得到地球在當(dāng)前CO2體積分?jǐn)?shù)增加情況下地球表面的溫度響應(yīng),如圖2所示.
從圖2可知,因?yàn)槿藶榈腃O2等溫室氣體排放的增加,地球溫度自1960年以來(lái)一直呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),至2010年,氣溫升高了0.617 ℃,這與IPCC報(bào)告給出的數(shù)據(jù)基本相符;另一方面,由于大氣中的CO2體積分?jǐn)?shù)近年來(lái)基本呈線(xiàn)性關(guān)系變化,地球表面溫度響應(yīng)的滯后特性在未來(lái)將被極大地體現(xiàn)出來(lái),其溫度的升高在未來(lái)多年將得到一定延續(xù),并且會(huì)出現(xiàn)升溫加速的現(xiàn)象,除非其自身輻射抵消溫室效應(yīng)為止.此時(shí),地球表面溫度將維持在一個(gè)新的較高的水平,即所謂的“積分保持”作用,除非溫室氣體體積分?jǐn)?shù)有所下降.因此,如何減少CO2等溫室氣體的排放問(wèn)題已經(jīng)被列入各國(guó)政府、聯(lián)合國(guó)會(huì)議的首要議題,放在優(yōu)先考慮的地位,成為全球亟待解決的重大戰(zhàn)略課題[9].
3 結(jié)論
基于能量守恒及自動(dòng)控制原理建立了地球變暖動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型,通過(guò)此模型,考察造成地球溫度變化的兩個(gè)主要原因,即:溫室氣體的過(guò)度排放會(huì)造成地球升溫加?。惶?yáng)輻射能量增強(qiáng)會(huì)造成地球一定的溫升.在此動(dòng)態(tài)特性基礎(chǔ)上,對(duì)于地球變暖與溫室氣體排放時(shí)間上的滯后現(xiàn)象進(jìn)行了分析,得出大氣和地球動(dòng)態(tài)溫度變化具有很大的滯后特性,大氣溫度變化滯后時(shí)間為2.78 h,地球表面溫度變化滯后時(shí)間為30.49 a.可見(jiàn),溫室氣體的排放,對(duì)于全球變暖具有很大的滯后效應(yīng).
根據(jù)全球變暖動(dòng)態(tài)模型,本文結(jié)合現(xiàn)有溫室氣體CO2的排放水平,預(yù)測(cè)了地球溫度的未來(lái)走勢(shì).結(jié)果表明,根據(jù)地球變暖滯后時(shí)間常數(shù),可以得到任意時(shí)間的地球溫度變化.同時(shí),地球環(huán)境溫度對(duì)于溫室氣體體積分?jǐn)?shù)的響應(yīng)具有顯著的滯后效應(yīng),在現(xiàn)有排放水平不變的情況下,地球表面溫度仍將進(jìn)一步升高.
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(①無(wú)錫環(huán)境科學(xué)與工程研究中心,無(wú)錫 214153;②無(wú)錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院,無(wú)錫 214153;③南京信息工程大學(xué),南京 210044)
(① Wuxi Research Center for Environmental science and Engineering,Wuxi 214153,China;
②Wuxi City College of Vocational Technology,Wuxi 214153,China;
③ Nanjing University of Information Science and Technology,Nanjing 210044,China)
摘要: 本文介紹了垃圾管理過(guò)程中的溫室氣體產(chǎn)生機(jī)制和碳排放評(píng)價(jià)模型,總結(jié)了城市生活垃圾的低碳管理策略,為優(yōu)化管理體制、提高管理效率、推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了依據(jù)。
Abstract: The paper introduces the generating mechanism, evaluation models of carbon emission and low carbon management strategy of MSW, which proposes tools for management optimization, efficiency improvement and sustainable development of MSW treatment industry.
關(guān)鍵詞 : 城市生活垃圾;低碳;管理策略
Key words: municipal solid waste;low carbon;management strategy
中圖分類(lèi)號(hào):X705 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2014)34-0010-03
基金項(xiàng)目:江蘇省博士后科研資助計(jì)劃項(xiàng)目(1301067C);江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目(201313748007Y);無(wú)錫城市學(xué)院(無(wú)錫環(huán)境科學(xué)與工程研究中心)重點(diǎn)課題(WXCY-2012-GZ-003)。
作者簡(jiǎn)介:華佳(1970-),男,江蘇徐州人,博士,副教授,研究方向?yàn)楣腆w廢棄物的處理處置與資源化。
0 引言
城市生活垃圾是指在城市日常生活或?yàn)槌鞘腥粘I钐峁┓?wù)的活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢棄物。發(fā)達(dá)國(guó)家城市生活垃圾產(chǎn)量約為3噸/人·年,年增長(zhǎng)率為3.2%~3.7%,據(jù)《2012年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)》,我國(guó)城市生活垃圾年產(chǎn)量為1.97億噸[1],年增長(zhǎng)率為7%~9%[2],估計(jì)2020年全國(guó)城市垃圾年產(chǎn)量將達(dá)到2.6-2.9億噸[3]。
生活垃圾在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和處理過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生溫室氣體,主要包括CO2、CH4和N2O。根據(jù)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)估算,來(lái)自垃圾系統(tǒng)的溫室氣體排放占全球溫室氣體排放總量的5%。全世界每年排放的CH4量大約為5億噸,其中來(lái)自城市生活垃圾填埋場(chǎng)的就有2200~6000萬(wàn)噸,CH4對(duì)溫室氣體總量的貢獻(xiàn)率已由2000年的3.75%增加到2010年的4.83%[4]。在江浙滬地區(qū),生活垃圾填埋產(chǎn)生的CH4量占到該區(qū)域CH4排放量的19%,僅次于農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的CH4排放量[5]。鑒于此,IPCC的《氣候變化2007綜合報(bào)告》指出,垃圾處理過(guò)程中產(chǎn)生的CO2、CH4等已成為人為溫室氣體的重要來(lái)源,并明確將它作為一個(gè)獨(dú)立對(duì)象來(lái)計(jì)算溫室氣體排放量。我國(guó)政府對(duì)源自生活垃圾處理的溫室氣體排放高度重視,并在2007年編制的《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案》中,將加強(qiáng)城市垃圾管理作為減緩溫室氣體排放的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。
1 城市生活垃圾碳排放機(jī)制
生活垃圾(如廚余垃圾等)含有很多有機(jī)物,它們?cè)诙逊胚^(guò)程中會(huì)因發(fā)酵腐敗產(chǎn)生溫室氣體。其中,CO2主要來(lái)自有機(jī)物的轉(zhuǎn)化,CH4主要來(lái)自厭氧發(fā)酵過(guò)程,N2O來(lái)自脫氮的硝化反硝化過(guò)程。因此,垃圾在未進(jìn)入收集系統(tǒng)之前就已經(jīng)開(kāi)始碳排放。另外,在垃圾的運(yùn)輸過(guò)程中,除了垃圾本身產(chǎn)生溫室氣體外,車(chē)輛也會(huì)因?yàn)橄幕剂隙欧艤厥覛怏w。在垃圾的處理方法中,衛(wèi)生填埋應(yīng)用較廣,但如上所述,該法的碳排放量非常大,并且填埋場(chǎng)還會(huì)產(chǎn)生垃圾滲瀝液,其處理過(guò)程會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生溫室氣體;此外,填埋場(chǎng)滲濾液處理過(guò)程中還會(huì)由于電力、燃料的消耗而間接產(chǎn)生溫室氣體。堆肥處理生活垃圾的碳排放主要包括堆肥前的好氧發(fā)酵產(chǎn)生的溫室氣體以及堆肥過(guò)程中垃圾有機(jī)物降解產(chǎn)生溫室氣體排放。焚燒處理生活垃圾的碳排放主要體現(xiàn)在垃圾燃燒時(shí)自身產(chǎn)生的溫室氣體、用于助燃的化石燃料燃燒所排放的溫室氣體以及焚燒廠(chǎng)滲濾液處理過(guò)程中產(chǎn)生的溫室氣體。
2 城市生活垃圾碳排放評(píng)價(jià)方法
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)垃圾碳排放評(píng)價(jià)方法的研究已取得不少成果,由于處理工藝、管理模式和核算模型不同,城市生活垃圾處理的碳排放量差別較大。目前,研究溫室氣體排放的方法主要有:IPCC的國(guó)家溫室氣體清單[6]、溫室氣體排放企業(yè)核算與報(bào)告準(zhǔn)則[7]、全生命周期評(píng)價(jià)(LCA)方法[8,9]、CDM法和上游-操作-下游(UOD)表格法等[10,11]。其中,在核算垃圾處理的碳排放時(shí)以L(fǎng)CA模型的應(yīng)用居多。LCA模型能夠全面考慮垃圾處理全過(guò)程中的碳排放,可用于計(jì)算一個(gè)項(xiàng)目、一個(gè)地區(qū)或者一個(gè)國(guó)家尺度的碳排放,機(jī)制更為合理。但由于諸多清單數(shù)據(jù)難以獲得,目前還不能將LCA確定為權(quán)威的核算方法。IPCC指南(2006)總結(jié)了各地的溫室氣體排放計(jì)算方法,在第五卷中提供了廢棄物處理溫室氣體排放量的計(jì)算方法。該法主要針對(duì)國(guó)家碳排放進(jìn)行核算,提供了大量缺省值,可供世界各國(guó)用來(lái)估算碳排放清單,但目前該方法還很少用于不同垃圾處理方式碳排放的比較研究,且對(duì)新技術(shù)還缺乏相應(yīng)的缺省值。Gentil等針對(duì)現(xiàn)有核算方法的不足,提出了UOD表格法,用于比較不同數(shù)據(jù)來(lái)源的結(jié)構(gòu)性差異[10];Boldrin等應(yīng)用UOD方法研究了發(fā)達(dá)國(guó)家焚燒、填埋、堆肥及厭氧消化等固體廢棄物處理過(guò)程的溫室氣體排放規(guī)律[12],但目前相關(guān)案例研究的報(bào)道較少,且核算過(guò)程較為復(fù)雜。相對(duì)而言,在具有基本技術(shù)數(shù)據(jù)的前提下,不同的核算方法能夠互相印證,因此,用更為科學(xué)的算法改進(jìn)目前較為權(quán)威的碳排放核算方法更有實(shí)際意義。2009年,歐洲研究人員提出一種適用于城市尺度的、實(shí)現(xiàn)固體廢棄物減量和循環(huán)再利用的“零固廢”管理系統(tǒng),它以CO2ZW為評(píng)價(jià)工具,來(lái)監(jiān)測(cè)固廢處理過(guò)程中的溫室氣體排放并編制清單。CO2ZW工具可用于評(píng)價(jià)固廢相關(guān)的管理計(jì)劃、項(xiàng)目實(shí)施和政策決策,監(jiān)測(cè)固廢管理中的薄弱環(huán)節(jié)并幫助管理部門(mén)提高管理能力[13,14],盡管它比較適合城市尺度的溫室氣體排放核算,但如果提供足夠的數(shù)據(jù),CO2ZW同樣可以用于省區(qū)和國(guó)家尺度的碳排放評(píng)價(jià)。
3 城市生活垃圾低碳管理策略
3.1 促進(jìn)垃圾的源頭減量 源頭減量是垃圾管理首要的也是最有效的措施。雖然我國(guó)已頒布《中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法》和《中華人民共和國(guó)清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》等法律法規(guī),但由于缺少配套政策和措施,減量化效果并不顯著。根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn),生產(chǎn)者責(zé)任延伸(EPR)制度能夠從源頭上減少垃圾產(chǎn)量,并建立有效的回收體系[15]。該制度要求垃圾產(chǎn)生者不僅要對(duì)垃圾的產(chǎn)生負(fù)責(zé),還有對(duì)垃圾的回收、循環(huán)利用和最終處置承擔(dān)一定的責(zé)任。日本的《容器和包裝回收法令》,歐盟的《禁止在電子電氣產(chǎn)品中使用有害物質(zhì)的規(guī)定》、《廢棄的電子電氣產(chǎn)品管理指令》等法令,都是這一制度的產(chǎn)物。我國(guó)同樣存在產(chǎn)品過(guò)度包裝、增加垃圾產(chǎn)生量的現(xiàn)象,因此應(yīng)在產(chǎn)品包裝領(lǐng)域率先實(shí)行EPR制度。此外,還要嚴(yán)格控制煤制品的產(chǎn)量,提高城市燃?xì)饣?,以有效減少垃圾中碳含量;提倡綠色生活服務(wù)方式,鼓勵(lì)凈菜上市銷(xiāo)售;條件許可時(shí),應(yīng)在家庭廚房下水處安置粉碎機(jī),將餐廚垃圾粉碎后再排放入污水管道。積極學(xué)習(xí)國(guó)外成熟的經(jīng)驗(yàn),做好源頭減量試點(diǎn)工作,為以后的大面積推廣積累經(jīng)驗(yàn)。
3.2 推行垃圾分類(lèi)收集工作 垃圾分類(lèi)收集是指據(jù)垃圾的特點(diǎn)將其分成不同類(lèi)別分別收集,這是提高垃圾“減量化、資源化、無(wú)害化”管理水平的重要舉措,也是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、推進(jìn)垃圾低碳化管理的首要步驟。目前,垃圾分類(lèi)已在歐美、韓國(guó)、日本、巴西等國(guó)家和地區(qū)普遍實(shí)施,由居民負(fù)責(zé)進(jìn)行,而在我國(guó)尚處于試點(diǎn)階段,主要由政府負(fù)責(zé)。因此,垃圾分類(lèi)收集要從個(gè)人和家庭抓起,并且建立健全配套規(guī)章制度。對(duì)自覺(jué)進(jìn)行垃圾分類(lèi)的市民應(yīng)給予獎(jiǎng)勵(lì)或補(bǔ)貼,或以高于市場(chǎng)價(jià)進(jìn)行差價(jià)收購(gòu),或從稅收上進(jìn)行激勵(lì);建議將收集、轉(zhuǎn)運(yùn)工作發(fā)包給特許經(jīng)營(yíng)商,以民營(yíng)資本為主要經(jīng)營(yíng)方式,政府部門(mén)主要進(jìn)行考核監(jiān)督、發(fā)放補(bǔ)貼,以此來(lái)提高垃圾分類(lèi)的收集率和工作效率。
3.3 采用低碳處理處置技術(shù) 生活垃圾處置方式主要有堆肥、填埋、焚燒三種方式。生活垃圾的低碳處理處置需遵循“減量-減排-再利用-再循環(huán)”的路徑。有效的做法有:推行環(huán)保處理技術(shù),鼓勵(lì)清潔生產(chǎn)、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),倡導(dǎo)廢品的回收和循環(huán)利用,采用垃圾處理新技術(shù)。餐余、園林及糞便等生物垃圾適合于堆肥,厭氧堆肥是最低碳的生物垃圾處理技術(shù)[16]。垃圾填埋會(huì)產(chǎn)生滲濾液和甲烷,2008年中國(guó)垃圾填埋場(chǎng)排放的甲烷體積占了垃圾處理部門(mén)排放的溫室氣體總和的95.5%[17],此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)限制應(yīng)用。熱值高、含水率低的垃圾適合于焚燒,垃圾焚燒可使體積減容可達(dá)90%,焚燒產(chǎn)生的蒸汽可用于發(fā)電或供熱。近年來(lái),垃圾焚燒技術(shù)在中國(guó)獲得快速發(fā)展,為提高垃圾焚燒的效率和積極性,政府對(duì)焚燒項(xiàng)目給予了經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼或稅收優(yōu)惠。在焚燒過(guò)程中可以采用先進(jìn)的干餾技術(shù),該法處理后的殘留物主要是炭、渣土,是生活垃圾低碳處理的優(yōu)選方案。
3.4 積極參與全球碳交易 為促進(jìn)全球溫室氣體的減排,聯(lián)合國(guó)于1992年和1997年先后通過(guò)了《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》和《京都議定書(shū)》,用市場(chǎng)機(jī)制解決CO2減排問(wèn)題,即把CO2排放權(quán)作為一種商品進(jìn)行交易,簡(jiǎn)稱(chēng)碳交易。碳交易是通過(guò)經(jīng)濟(jì)杠桿實(shí)現(xiàn)碳減排的一種有效方式,國(guó)家應(yīng)加大推廣力度。2009全球碳交易達(dá)82億噸CO2,比2008年上升68%[18],是2005年的7倍[19]。我國(guó)雖然不是《京都議定書(shū)》規(guī)定的強(qiáng)制減排對(duì)象,但我國(guó)溫室氣體排放增長(zhǎng)迅速,2008年的排放量約占全球總排放量的22.2%,比1992年增長(zhǎng)了166.5%,而同期世界平均增長(zhǎng)僅為41.7%。面對(duì)嚴(yán)峻的減排形勢(shì),我國(guó)積極參與減排行動(dòng),據(jù)2014年1月資料,我國(guó)碳減排量約為5.9億噸CO2當(dāng)量/年,占全球年總減排量的61.3%[20]。
3.5 培養(yǎng)居民低碳生活意識(shí) 從垃圾的最初產(chǎn)生到最后處置都離不開(kāi)群眾的參與。因此,加強(qiáng)對(duì)低碳生活方式的宣傳,培養(yǎng)居民的低碳生活意識(shí),對(duì)建立垃圾低碳管理體系至關(guān)重要??梢酝ㄟ^(guò)各種媒體進(jìn)行低碳宣傳,包括報(bào)紙、電視、廣播、廣告、網(wǎng)絡(luò)、短信等多種平臺(tái);還可以在社區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校、政府機(jī)關(guān)、公共場(chǎng)所進(jìn)行宣講或講座,倡導(dǎo)大家理性消費(fèi),放棄購(gòu)買(mǎi)過(guò)度包裝的商品,對(duì)垃圾進(jìn)行分類(lèi)回收,提高全民的生態(tài)環(huán)境意識(shí)和垃圾低碳管理意識(shí)。
3.6 完善法律法規(guī)建設(shè) 雖然我國(guó)也制定了一些有關(guān)垃圾管理的法律法規(guī),但還不完善。為此,我國(guó)要從生活垃圾的產(chǎn)生、處理、處置等環(huán)節(jié)進(jìn)行綜合考慮,制定適合我國(guó)國(guó)情的細(xì)節(jié)性法規(guī),例如強(qiáng)制回收包裝品制度、商品限量包裝規(guī)定、垃圾強(qiáng)制分類(lèi)規(guī)定等。引導(dǎo)垃圾處理行業(yè)進(jìn)行市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng),強(qiáng)化對(duì)垃圾處理運(yùn)行的監(jiān)管。另外,垃圾處理費(fèi)征收制度很不健全,2009年全國(guó)只有57.2%的城市出臺(tái)并實(shí)施了生活垃圾收費(fèi)政策[21],多數(shù)地區(qū)垃圾處理費(fèi)收繳率不足50%。要建立生態(tài)稅觀念和相應(yīng)制度,改革收費(fèi)方式,由上門(mén)征收轉(zhuǎn)變?yōu)橛晒膊块T(mén)代為征收,提高征繳率;按照垃圾重量繳費(fèi),嘗試從量收費(fèi)制度,強(qiáng)化居民對(duì)垃圾處理費(fèi)繳納的認(rèn)同。
3.7 加強(qiáng)管理體制改革 垃圾低碳管理要統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、分級(jí)負(fù)責(zé),倡導(dǎo)政府、企業(yè)、物業(yè)、居民共同進(jìn)行垃圾低碳化管理,多方參與、相互監(jiān)督,以實(shí)現(xiàn)垃圾管理的多層次、全方位、社會(huì)化。管理中要堅(jiān)持政企分開(kāi),政事分開(kāi)的原則,主管部門(mén)應(yīng)引入市場(chǎng)機(jī)制,鼓勵(lì)民企、私企參與到垃圾管理中來(lái),并給予適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)、補(bǔ)貼和政策扶持,提高參與者的積極性,實(shí)現(xiàn)低碳生活人人有責(zé)。政府部門(mén)要通過(guò)財(cái)政稅收、國(guó)家補(bǔ)貼以及企業(yè)融資等方式加大資金投入,來(lái)完善包括用于垃圾分類(lèi)收集在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),為垃圾的低碳管理提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。
4 結(jié)語(yǔ)
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,城市生活垃圾的產(chǎn)量逐年遞增,垃圾在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體,其碳排放評(píng)價(jià)方法主要有IPCC清單法、企業(yè)核算與報(bào)告準(zhǔn)則、LCA法、CDM法、UOD表格法以及CO2ZW模型等。在生活垃圾的低碳管理策略上,要做好源頭控制、強(qiáng)化分類(lèi)、培養(yǎng)低碳意識(shí)、完善法律法規(guī)、改革管理體制、吸引各方參與等幾方面的工作,為優(yōu)化管理、提高效率、推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。
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近100年來(lái),全球平均氣溫經(jīng)歷了:冷——暖——冷——暖四次波動(dòng),總的看氣溫為長(zhǎng)升趨勢(shì)。進(jìn)入上世紀(jì)八十年代后,全球氣溫明顯上升。
為什么全球氣候會(huì)變暖呢?
全球大氣層和地表這一系統(tǒng)就如同一個(gè)巨大的“玻璃溫室”,使地表始終維持著一定的溫度,產(chǎn)生了適于人類(lèi)和其它生物生存的環(huán)境。在這一系統(tǒng)中,大氣既能讓太陽(yáng)輻射透過(guò)而達(dá)到地面,同時(shí)又能阻止地面輻射的散失,我們把大氣對(duì)地面的這種保護(hù)作用稱(chēng)為大氣的溫室效應(yīng),造成溫室效應(yīng)的氣體稱(chēng)為“溫室氣體”,它們可以讓太陽(yáng)短波輻射自由通過(guò),同時(shí)又能吸引地表發(fā)出的長(zhǎng)波輻射。這些氣體有二氧化碳、甲烷、氯氟化碳、臭氧、氮的氧化物和水蒸汽等,其中最主要的是二氧化碳。近百年來(lái),全球的氣候正在逐漸變暖,與此同時(shí),大氣中的溫室氣體的含量也在急劇增加。許多科學(xué)家都認(rèn)為,溫室氣體的大量排放所造成溫室效應(yīng)的加劇是全球變暖的根本原因。而溫室氣體的大量排放又與日益發(fā)達(dá)的現(xiàn)代工業(yè)有著直接的關(guān)系。因此,倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保,開(kāi)拓新興工業(yè)產(chǎn)業(yè)已成為全球各國(guó)的共識(shí)。
不僅工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)會(huì)排放大量的溫室氣體,隨著人們生活水平的提高,我們每個(gè)人的日常生活也會(huì)造成一定量的溫室氣體的排放。如用電、用水、用紙……換言之,全球氣候變暖與我們每個(gè)人都有責(zé)任,我們要科學(xué)地生活、工作、學(xué)習(xí)。讓我們的一言一行都綠色環(huán)保。
全球氣候變暖的結(jié)果是災(zāi)難性的:冰川消融,海平面升高,引起海岸灘涂濕地,紅樹(shù)林和珊瑚礁等生態(tài)群?jiǎn)适В0肚治g,海水入侵沿海地下淡水層,沿海土地鹽漬化等。從而造成海岸、河口、海灣自然生態(tài)環(huán)境失衡,給海岸帶的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了極大的災(zāi)難。不僅如此,還會(huì)將水域面積增大,遭受風(fēng)暴影響的程度和嚴(yán)重性加大,水庫(kù)大壩壽命縮短。氣溫升高可能會(huì)使南極半島和北冰洋的冰雪融化,北極熊和海象會(huì)漸漸滅絕。最終造成人類(lèi)賴(lài)以生存的地球成為不適宜人居住的星球。
2012年以來(lái),全球多地出現(xiàn)極端天氣。相對(duì)于北半球的極寒,南半球的罕見(jiàn)高溫也令人咋舌。進(jìn)入2013年,澳大利亞極端高溫天氣“繼續(xù)上演”。據(jù)《悉尼先驅(qū)晨報(bào)》2013年1月8日?qǐng)?bào)道,從進(jìn)入2013年起,澳大利亞全國(guó)陸續(xù)出現(xiàn)極端高溫天氣。據(jù)英國(guó)《每日電訊報(bào)》2013年1月8日?qǐng)?bào)道,在過(guò)去7天里,澳大利亞遭遇史上最強(qiáng)熱浪的襲擊。炎熱天氣導(dǎo)致了該國(guó).火災(zāi)頻發(fā)。新南威爾士州發(fā)出警告,稱(chēng)當(dāng)?shù)匾呀?jīng)進(jìn)入紅色警戒的“災(zāi)難”狀態(tài)。1月7日,澳大利亞全國(guó)平均氣溫達(dá)到40.33℃,悉尼的氣溫高達(dá)42℃,超過(guò)了1972年創(chuàng)下的高溫紀(jì)錄。1月8日,北方領(lǐng)地、西澳大利亞州、南澳大利亞州的平均氣溫都超過(guò)40℃。其中,南澳大利亞州首府阿德萊德的氣溫上升至接近歷史紀(jì)錄的45℃,該州的伍丁納地區(qū)成為全澳大利亞最熱的地區(qū),氣溫飚升至48.2℃。塔斯馬尼亞州首府霍巴特1月4日氣溫高達(dá)41.8℃,是自1883年有氣象記錄以來(lái)當(dāng)?shù)氐淖罡邭鉁?。為此,澳大利亞氣象?月8日公告,將天氣預(yù)報(bào)圖的溫度范圍提高到54℃,并引入亮紫色來(lái)表示50℃以上的高溫。
據(jù)統(tǒng)計(jì),1月4日,澳大利亞南部島州塔斯馬尼亞遭遇大火,截至1月11日共有100多棟房屋被燒毀,數(shù)千人出逃;1月7日,大火造成澳大利亞6萬(wàn)多公頃的森林被燒毀,所幸無(wú)一人遇難;1月8日,澳大利亞人口最多的新南威爾士州共發(fā)生了100多起因高溫天氣引發(fā)的火災(zāi)。
在南半球迎來(lái)酷熱盛夏、遭遇酷暑天氣之時(shí),北半球各國(guó)則經(jīng)歷了暴雪、狂風(fēng)、霜凍等嚴(yán)寒考驗(yàn),地球仿佛上演了一場(chǎng)“冰火兩重天”的精彩好戲。2012年冬半球及2013年初,寒冷成為了北半球的代名詞,北半球大部分地區(qū)遭遇到了極為寒冷的天氣,中國(guó)經(jīng)歷了史上最冷的春節(jié),氣溫更是連連走低;日本也出現(xiàn)了強(qiáng)降雪天氣;歐洲也不例外,大部分地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降雪天氣。
烏克蘭2012年12月遭到寒流襲擊,多地積雪達(dá)半米,氣溫降至零下23℃。2012年12月,俄羅斯大部分地區(qū)遭遇異常嚴(yán)寒天氣,首都莫斯科氣溫降至零下18℃,為入冬以來(lái)最低。2012年12月9日,瑞士發(fā)生雪崩,導(dǎo)致11人死亡。2012年12月9日,捷克局部地區(qū)達(dá)到零下26℃的低溫,共有7人死于嚴(yán)寒。另外,歐洲南部也受到影響,出現(xiàn)大規(guī)模降雪。在克羅地亞、塞爾維亞、黑山和波黑等國(guó)家共有6人因惡劣的天氣情況而死。歐洲多個(gè)飛機(jī)場(chǎng)受到暴風(fēng)雪的顯著影響。德國(guó)法蘭克福機(jī)場(chǎng)2012年12月8日、9日兩天之內(nèi)被迫取消超過(guò)370架次的航班,其中一部分已經(jīng)在12月10日恢復(fù)。2012年12月12日。英國(guó)部分地區(qū)溫度甚至降至零下10℃,一度造成交通困擾。據(jù)了解,英國(guó)的冰雪天氣造成了大約200架航班取消,主要道路出現(xiàn)嚴(yán)重交通阻塞,霜凍和大霧還導(dǎo)致列車(chē)晚點(diǎn)。12月12日,倫敦希思羅機(jī)場(chǎng)有189架航班取消,導(dǎo)致成千上萬(wàn)名旅客滯留,這些旅客不得不排5個(gè)小時(shí)的隊(duì)重新訂票。同時(shí),英國(guó)利茲一布拉德福德機(jī)場(chǎng)和布里斯托爾機(jī)場(chǎng)同樣陷入混亂。
【考點(diǎn)鏈接】
近年來(lái),隨著全球極端天氣的加劇和自然環(huán)境的持續(xù)惡化,人類(lèi)在不斷思考和反思:究竟是什么原因?qū)е氯驑O端天氣和自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生?自然環(huán)境持續(xù)惡化帶來(lái)的各種災(zāi)害頻繁發(fā)生,誰(shuí)應(yīng)為此負(fù)有責(zé)任?目前,有一定科學(xué)根據(jù)的主流看法是,全球極端天氣與自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生無(wú)不與全球氣候變暖有關(guān)。而導(dǎo)致全球氣候變暖的主要原因是人類(lèi)在生產(chǎn)和生活中過(guò)量的碳排放所致,自然災(zāi)害頻發(fā)與人類(lèi)對(duì)自然界的破壞息息相關(guān)。
關(guān)于全球氣候變暖對(duì)極端天氣的影響,可以從兩個(gè)方面來(lái)解釋。從概率論上來(lái)說(shuō),如果某一地區(qū)或地點(diǎn)的天氣在多年平均條件下呈正態(tài)分布,那么在平均狀態(tài)下的天氣現(xiàn)象出現(xiàn)的概率最大,極大與極小狀態(tài)下的天氣現(xiàn)象不易出現(xiàn)。就溫度這個(gè)氣候變量來(lái)講,就是說(shuō)偏冷和偏熱天氣出現(xiàn)的概率較小,極冷或極熱的天氣出現(xiàn)的可能性就更小。但現(xiàn)在由于全球氣候變暖,氣溫的平均值增加,這時(shí)偏熱天氣出現(xiàn)的概率將明顯增加,并且原來(lái)很少出現(xiàn)的極熱天氣現(xiàn)在也可能頻繁出現(xiàn)了,高溫?zé)崂说葮O端事件將變得頻繁。
從氣象學(xué)原理上來(lái)說(shuō),全球氣候變暖使得地表氣溫升高,較高的溫度會(huì)使水面的蒸發(fā)加大、加快。這樣不僅蒸發(fā)到大氣中的水汽總量增加了,而且水循環(huán)的速率也加快了。由于大氣中的水分增多了,這將使更多的降水在更短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生,雨、雪等極端降水事件以及局部洪澇災(zāi)害出現(xiàn)的頻率可能增加,個(gè)別地區(qū)龍卷風(fēng)、強(qiáng)雷暴、狂風(fēng)和冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣也會(huì)增多。另外,由于水分從植物、土壤、湖泊和水庫(kù)的蒸發(fā)加快,再加上氣溫升高,一些地區(qū)將遭受更頻繁、更持久或更嚴(yán)重的干旱。
1.全球變暖及其原因
我們知道,自然界的一切物體都以電磁波的形式向周?chē)尫拍芰浚@種釋放能量的方式就是輻射。一般而言,高溫物體向外發(fā)出短波輻射,而低溫物體則發(fā)出長(zhǎng)波輻射。例如,太陽(yáng)表面溫度約為6000K,太陽(yáng)發(fā)出短波輻射;地球表面溫度約為288K,地球表面發(fā)出的輻射為長(zhǎng)波輻射。大部分太陽(yáng)短波輻射可以通過(guò)大氣層到達(dá)地面,使地表溫度升高,與此同時(shí),大氣能強(qiáng)烈吸收地表發(fā)出的長(zhǎng)波輻射,僅少量的長(zhǎng)波輻射不能被大氣所吸收,跑到宇宙空間中去。這樣大氣能使太陽(yáng)短波輻射到達(dá)地面,但又很少使地表發(fā)出的長(zhǎng)波輻射散失而使地表增溫,于是形成了大氣的溫室效應(yīng)。
在聯(lián)合國(guó)《氣候變化框架公約》中,把“大氣中那些吸收和重新放出紅外輻射的自然和人為的氣體成分”稱(chēng)為溫室氣體。大氣中主要的溫室氣體有二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、臭氧(O3)和氟氯烴化合物(CF-Cn)、水汽(H2O)等。其中,二氧化碳(CO2)對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)最大。由于溫室效應(yīng)的作用,大氣溫度會(huì)升高,大氣逆輻射會(huì)增強(qiáng),地球表面溫度升高,進(jìn)而地面長(zhǎng)波輻射也會(huì)增強(qiáng)。最終,地球接受的太陽(yáng)輻射的熱量和地球散失的長(zhǎng)波輻射的熱量會(huì)達(dá)到平衡,形成地球上的平衡溫度,即目前地球的平均氣溫。值得我們注意的是,當(dāng)前倍受關(guān)注的全球氣候變暖問(wèn)題的實(shí)質(zhì)是大氣溫室氣體濃度增加引起大氣溫室效應(yīng)的增強(qiáng)。其實(shí),大氣中本來(lái)存在著水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)等多種溫室氣體,大氣的溫室效應(yīng)是本來(lái)就存在的。假若沒(méi)有大氣層,地球表面的平均溫度不會(huì)是現(xiàn)在適宜的15℃,而是十分低的-23℃。這就是說(shuō)溫室效應(yīng)使地表溫度提高了38℃。有了溫室效應(yīng),地球表面才能保持相對(duì)穩(wěn)定而又適宜的溫度,生物的生存與繁榮才會(huì)成為可能。這些溫室氣體成分在大氣中的含量雖然很少,但是對(duì)地氣系統(tǒng)的輻射能收支平衡卻起著極其重要的作用。這些溫室氣體成分濃度的變化必然會(huì)對(duì)地氣系統(tǒng)造成明顯擾動(dòng),引起全球氣候變化。
工業(yè)革命以來(lái),人類(lèi)活動(dòng)廣泛地改變了地球表面的形態(tài)以及動(dòng)植物的分布,尤其是大量使用化石、礦物燃料等向大氣中排放了大量的溫室氣體。這使得原來(lái)大氣中存在的溫室氣體含量大量增加了,也使大氣中增加了一些原來(lái)沒(méi)有的、具有強(qiáng)烈溫室效應(yīng)的氣體,如氟氯烴化合物(CFCn)等。隨著大氣中溫室氣體濃度的增加,大氣進(jìn)一步阻擋了地球向宇宙空間發(fā)射的長(zhǎng)波輻射,為維持輻射平衡,地表必將增溫。
2.全球氣候變暖的影響
(1)海平面上升:
(2)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響:改變植物群落的結(jié)構(gòu)、組成及生物量,使森林生態(tài)系統(tǒng)的空間格局發(fā)生變化;某些脆弱性物種滅絕風(fēng)險(xiǎn)增加,造成生物多樣性的減少;產(chǎn)生施肥效應(yīng)。
(3)對(duì)大氣環(huán)境的影響:北半球中高緯度大部分地區(qū)降水增加;大部分干旱、半干旱區(qū)域蒸發(fā)增強(qiáng),變得更加干燥;熱帶氣旋的強(qiáng)度和頻率將明顯增加。
(4)對(duì)人類(lèi)健康的影響:
3.全球氣候變暖對(duì)我國(guó)的影響
全球氣候變暖既有有利的影響也有不利的影響,我們應(yīng)更加關(guān)注不利影響。
(1)對(duì)植被的影響:自然植被的地理分布可能發(fā)生變化,我國(guó)植被帶北移,我國(guó)亞熱帶北界由秦嶺一淮河一帶移到黃河以北,北方落葉林面積縮小。總體上弊大于利。
(2)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響:由于生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)能力有限,氣候變暖致使生態(tài)系統(tǒng)的建群種、優(yōu)勢(shì)種及其他物種相應(yīng)地發(fā)生不同程度的變化。目前受到嚴(yán)重威脅的生態(tài)系統(tǒng)有珊瑚礁、紅樹(shù)林、熱帶雨林、北方草原濕地及天然草地、高山。另外,由于海平面升高發(fā)生海水倒灌,使海岸受到侵蝕,進(jìn)而影響海岸及海岸生態(tài)系統(tǒng)。
(3)對(duì)冰川和湖泊的影響:據(jù)有關(guān)資料推算,我國(guó)西北各山系冰川面積自“小冰期”以來(lái)減少了24.7%,達(dá)7000km2左右。青海湖1957―1968年間面積縮小了264km2,湖面下降了11m。西北各大湖泊除了天山西段賽里木湖外,水量平衡處于入不敷出的負(fù)平衡狀態(tài)。自20世紀(jì)50年代以來(lái),湖泊均向萎縮方向發(fā)展,有的甚至干涸死亡。
(4)對(duì)水資源的影響:全球氣候變暖將加大海陸熱力差異,使夏季風(fēng)可以深入內(nèi)陸,降水有可能增加。全球氣候變暖將使南方洪澇災(zāi)害增加,北方旱災(zāi)更加明顯。西北地區(qū)高山的冰川因全球氣候變暖融化量過(guò)多而影響該地區(qū)水資源的持續(xù)利用。另外青藏高原的冰川退縮和湖泊萎縮降低了其作為“水塔”的功能,對(duì)中國(guó)的影響將是非常深刻的。
(5)對(duì)農(nóng)業(yè)的影響:全球氣候變暖將使中國(guó)溫度帶北移,其直接作用對(duì)作物生長(zhǎng)有利,但其間接作用(如病蟲(chóng)害增加)卻對(duì)作物生長(zhǎng)有害,更重要的是未來(lái)降水的不確定性將嚴(yán)重影響中國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。目前大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為全球氣候變暖會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)、風(fēng)蝕、干旱加強(qiáng),臺(tái)風(fēng)頻率加大,再加上海平面上升淹沒(méi)大量耕地等方面的影響,據(jù)估計(jì)到2030年我國(guó)種植業(yè)產(chǎn)量總體上因全球氣候變暖可能減少5%~10%左右。
(6)對(duì)社會(huì)的影響:全球氣候變暖產(chǎn)生的后果對(duì)我國(guó)的社會(huì)影響也是很深刻的。全球氣候變暖的不利影響,如干旱、洪澇、沙塵暴、森林火災(zāi)等會(huì)嚴(yán)重影響我國(guó)的生態(tài)和經(jīng)濟(jì),進(jìn)而會(huì)影響社會(huì)的穩(wěn)定性。我國(guó)著名氣象學(xué)家葉篤正指出,海平面上升將會(huì)影響南水北調(diào)、三峽工程的實(shí)施和效益的發(fā)揮。此外,夏季的熱浪使與高溫有關(guān)的疾病的死亡率上升;升溫導(dǎo)致一些熱帶、亞熱帶的疾病如血吸蟲(chóng)病向北傳播;暖冬造成大量病毒、蚊、蠅、老鼠存活,使流感盛行。
(7)對(duì)其他方面的影響:全球氣候變暖對(duì)我國(guó)各經(jīng)濟(jì)部門(mén)有不同程度的影響。海平面上升將大大增加筑堤成本,因?yàn)槲覈?guó)約有70%以上的大城市、一半以上的人口和近60%的國(guó)民經(jīng)濟(jì)集中在低海拔的東部經(jīng)濟(jì)帶和沿海地區(qū)。
4.溫室效應(yīng)的對(duì)策
隨著溫室效應(yīng)增強(qiáng)引發(fā)的一系列環(huán)境問(wèn)題對(duì)人類(lèi)生活影響的加深,人們對(duì)溫室效應(yīng)的認(rèn)識(shí)也逐漸加深,并采取了一系列對(duì)策。1997年通過(guò)的《京都議定書(shū)》是第一個(gè)全球溫室氣體減排的國(guó)際行動(dòng)方案,對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家的溫室氣體排放規(guī)定了具有法律約束意義的減排目標(biāo)。一些國(guó)家制定并實(shí)施了直接針對(duì)溫室氣體減排的氣候變化政策。針對(duì)溫室效應(yīng)我們可以采取以下對(duì)策:
(1)頒布應(yīng)對(duì)氣候變化的法律法規(guī)。
(2)實(shí)施征收碳稅等多種稅收政策。
(3)使用可再生能源。
(4)禁用氟氯烴化合物。
(5)實(shí)施保護(hù)森林的對(duì)策方案。
(6)改善能源使用效率。
(7)對(duì)汽車(chē)的排氣標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行限制。
(8)開(kāi)發(fā)替代能源。
利用生物能源作為新的干凈能源,即利用植物由光合作用制造出來(lái)的有機(jī)物充當(dāng)燃料,藉以取代石油等已有的高污染性能源。溫室效應(yīng)增強(qiáng)是一個(gè)全球性的問(wèn)題,國(guó)際間應(yīng)該共同承擔(dān)起責(zé)任,加強(qiáng)交流與合作;各國(guó)應(yīng)該重視溫室效應(yīng),普及溫室效應(yīng)的有關(guān)知識(shí)使其深入人心,并依據(jù)各自國(guó)情采取措施。由于當(dāng)前全球氣候變暖主要是發(fā)達(dá)國(guó)家歷史上排放的溫室氣體造成的,發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)該率先依據(jù)其經(jīng)濟(jì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)在溫室氣體減排中發(fā)揮重要作用,并且加強(qiáng)對(duì)發(fā)展中國(guó)家溫室氣體減排的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)援助。發(fā)展中國(guó)家需要在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與溫室氣體減排之間尋求平衡點(diǎn),通過(guò)技術(shù)進(jìn)步來(lái)提升經(jīng)濟(jì)發(fā)展的質(zhì)量和減少溫室氣體排放。
從個(gè)人的角度講,每個(gè)人都應(yīng)該認(rèn)識(shí)到溫室效應(yīng)增強(qiáng)的后果,每個(gè)人都有責(zé)任做出行動(dòng)來(lái)挽救自然環(huán)境。因?yàn)?,自然不是某個(gè)個(gè)體或某個(gè)物種的,而是所有物種共有的;應(yīng)對(duì)氣候變化,也不僅僅是國(guó)家政府的事,個(gè)體有責(zé)任也有能力采取措施。如在日常生活中,每個(gè)人的節(jié)約用電、植樹(shù)種草等小小舉動(dòng),累積起來(lái)就會(huì)對(duì)氣候產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
【創(chuàng)新習(xí)題】
氣候變化是長(zhǎng)期大氣狀態(tài)變化的一種反映并具有一定的規(guī)律性。結(jié)合所學(xué)知識(shí),回答1―2題。
1.影響全球氣候變化的因素有
( )
①太陽(yáng)輻射的變化②海陸分布的變化③地形的變化④人類(lèi)活動(dòng)
A.①②
B.②③
C.①②③
D.①②③④
2.讀圖1,下列判斷正確的是
( )
A.圖中A處為溫暖期
B.圖中C處為溫暖期
C.圖中B處為寒冷期
D.圖中D處表示未來(lái)兩萬(wàn)年左右地球?qū)⒊霈F(xiàn)一個(gè)新的溫暖期
3.近年來(lái),諸如暴風(fēng)雪、寒流、暴雨、熱浪等極端天氣事件在全球發(fā)生的頻率增加,強(qiáng)度也加大,氣候問(wèn)題愈來(lái)愈成為一個(gè)不可忽視的全球性問(wèn)題。對(duì)于極端天氣事件的頻繁發(fā)生,下列解釋最不可信的是
( )
A.全球氣候變暖是造成極端天氣頻繁的主要原因之一
B.極端天氣頻繁是地球內(nèi)能釋放的結(jié)果
C.大氣環(huán)流異常是極端天氣發(fā)生的直接原因
D.極端天氣事件的頻繁發(fā)生既有全球氣候自然變化的原因,也有人為原因
4.低碳生活方式健康自然,成本低。下列做法與低碳生活方式相符的是
( )
A.提倡少吃多餐
B.購(gòu)買(mǎi)化纖類(lèi)衣物
C.電腦不用時(shí)應(yīng)讓其待機(jī)
D.修建綠道,提倡騎自行車(chē)出行
2010共道未來(lái)大會(huì)于2010年9月9日在北京舉行。中國(guó)工程院副院長(zhǎng)杜祥琬在大會(huì)上作了“中國(guó)的綠色低碳能源戰(zhàn)略”發(fā)言。他指出:“降低溫室氣體叫低碳,降低污染叫綠色?!苯Y(jié)合材料,回答5~6題。
5.溫室氣體的主要成分是
( )
A.二氧化硫
B.二氧化氮
C.二氧化碳
D.一氧化碳
6.下列措施中,能體現(xiàn)中國(guó)綠色低碳能源戰(zhàn)略主要內(nèi)涵的是
( )
①大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)②高效利用化石能源,特別是煤炭和石油
③加快發(fā)展核能和可再生能源④敦促發(fā)達(dá)國(guó)家減排溫室氣體⑤加強(qiáng)地質(zhì)勘探,提高能源自給率
A.①②③
B.②③④
C.③④⑤
D.①②⑤
7.全球溫度上升與二氧化碳的排放量關(guān)系密切。2009年聯(lián)合國(guó)日的口號(hào)是“用愛(ài)溫暖世界,而非二氧化碳”。下列關(guān)于全球氣候變暖相關(guān)原因的解釋?zhuān)_的是
( )
A.二氧化碳阻擋了地面長(zhǎng)波輻射
B.二氧化碳能強(qiáng)烈吸收地面長(zhǎng)波輻射
C.二氧化碳能強(qiáng)烈反射地面短波輻射
D.二氧化碳能強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)短波輻射
全球氣候變暖是當(dāng)今世界面臨的重大環(huán)境問(wèn)題之一。圖2是“全球溫度上升3℃后,世界不同區(qū)域糧食產(chǎn)量(靠雨水生產(chǎn))的增減狀況示意圖”。讀圖2,回答8―9題。
8.下列有關(guān)全球升溫3。C對(duì)靠雨水生產(chǎn)糧食地區(qū)的影響,說(shuō)法正確的是
( )
A.全球氣候變暖對(duì)全球各地區(qū)糧食生產(chǎn)都有害無(wú)益
B.北半球中高緯度的大部分地區(qū)糧食產(chǎn)量會(huì)增加
C.低緯度和南半球地區(qū)糧食產(chǎn)量有小幅增產(chǎn)
D.西半球糧食產(chǎn)量普遍會(huì)增產(chǎn),東半球相反
9.據(jù)圖2推斷,如果全球溫度升高3℃,下列幾個(gè)地區(qū)全年降水量增幅最大的可能是
( )
A.澳大利亞
B.北非
C.西亞
D.中亞
對(duì)野象生活習(xí)性研究表明,野象喜歡生活在溫暖濕潤(rùn)的森林環(huán)境中。圖3為“中國(guó)歷史時(shí)期野象活動(dòng)地點(diǎn)分布圖”。讀圖,回答10~11題。
10.據(jù)圖分析可以得出,公元前550年至公元1830年野象活動(dòng)北界
( )
A.不斷北移
B.不斷南移
C.不斷東移
D.不斷西移
11.下列關(guān)于該歷史時(shí)期與現(xiàn)代的氣候變化及其影響的敘述,正確的是
( )
A.兩個(gè)時(shí)期氣候變化趨勢(shì)基本吻合
B.現(xiàn)代氣候變暖使全球陸地面積增大
C.該歷史時(shí)期雪線(xiàn)不斷降低,現(xiàn)代則趨向升高
D.該歷史時(shí)期我國(guó)1月份0℃等溫線(xiàn)的位置北移
12.圖4說(shuō)明全球氣候變化狀況的基本特點(diǎn)是(雙選)
( )
A.全球氣溫逐漸升高
B.降水量呈增加趨勢(shì)
C.冷暖、干濕交替
D.氣候變化周期不穩(wěn)定
13.為遏制氣候變暖,必須(雙選)
( )
A.壓縮經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)模
B.提高礦物燃料的利用效率
C.發(fā)達(dá)國(guó)家向發(fā)展中國(guó)家提供必要的幫助和指導(dǎo)
D.將溫室氣體全部回收利用
14.圖5為“19世紀(jì)中葉以來(lái)每10年全球表面氣溫距平變化圖”。下列選項(xiàng)與圖5中信息相吻合的是
A.19世紀(jì)50年代以來(lái),全球氣溫波動(dòng)下降
B.19世紀(jì)50年代以來(lái),全球氣溫直線(xiàn)上升
C.20世紀(jì)50年代,全球氣溫較1961―1990年平均氣溫高
D.20世紀(jì)70年代以后,全球每10年都比前10年明顯變暖
據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè),因全球氣候變暖世界海平面到2100年將升高40cm~50cm。圖6為“我國(guó)某地區(qū)海陸過(guò)渡地帶示意圖”。讀圖,回答15~16題。
15.海平面上升對(duì)該地帶的影響有(雙選)
( )
A.加劇農(nóng)田土壤鹽堿化
B.使灘涂面積減少
C.淹沒(méi)部分耕地
D.有利于港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)
16.導(dǎo)致全球氣候變暖的主要原因有(雙選)
( )
A.臭氧層破壞
B.森林被大量砍伐
C.二氧化碳排放量增加
D.二氧化硫排放量增加
17.氣候變化與異常直接影響人類(lèi)的生產(chǎn)和生活。引起全球氣候變化與異常的原因不可能是
( )
A.太陽(yáng)黑子增多
B.地球自轉(zhuǎn)線(xiàn)速度的緯度差異
C.大氣環(huán)流的多年變化
D.人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度的增大
18.下列關(guān)于全球氣候變暖及其影響的敘述,符合實(shí)際情況的是( )
A.全球各地的氣溫持續(xù)上升
B.我國(guó)各地的降水量普遍增多
C.全球各地的河湖水位上升
D.我國(guó)西部山地冰雪總量減少
圖7為“挪威雪線(xiàn)高度和中國(guó)氣溫距平(與平均氣溫的差值)變化圖”。讀圖,完成19-20題。
19.中國(guó)從16世紀(jì)到20世紀(jì)期間,氣候處于溫暖期的是
( )
A.1470―1520年
B.1620―1720年
C.1840―1890年
D.1910―1950年
20.圖示公元后挪威雪線(xiàn)降低時(shí)期,我國(guó)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是
( )
A.水稻種植范圍向北擴(kuò)展
B.野象棲息地的最北界北遷
C.熱帶范圍擴(kuò)大
D.北方河流結(jié)冰期變長(zhǎng)
《北京日?qǐng)?bào)》2009年11月22日消息:意大利“水城”威尼斯人口多年來(lái)持續(xù)減少。據(jù)此,回答21-22題。
21.導(dǎo)致威尼斯人口持續(xù)減少的原因不包括
( )
A.冰川融化
B.全球氣候變暖
C.海水膨脹
D.地面下沉
22.人類(lèi)因素是造成海平面上升的最主要原因,為控制海平面上升,發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)該
( )
A.禁止使用礦物燃料
B.減緩工業(yè)化進(jìn)程
C.減少溫室氣體排放
D.減少酸性氣體排放
23.閱讀下列材料,回答問(wèn)題。
材料一“可怕的全球變暖”(圖8)
材料二根據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)圖像顯示,連接大西洋和太平洋的北極西北航道已經(jīng)解凍。所謂西北航道是指由格陵蘭島經(jīng)加拿大北部北極群島到阿拉斯加北岸的航道,是大西洋和太平洋之間最短的航道。這一航道一旦能夠進(jìn)行商業(yè)通航,將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)百年來(lái),征服西北航道一直是西方航海家的夢(mèng)想。
(1)根據(jù)材料一分析全球氣候變暖產(chǎn)生的嚴(yán)峻后果有哪些。
(2)根據(jù)材料二分析西北航道被許多國(guó)家稱(chēng)為“黃金航道”的原因。
(3)結(jié)合材料,談?wù)勎覀儜?yīng)如何應(yīng)對(duì)全球氣候變暖。
24.閱讀下列材料,回答問(wèn)題。
材料一 新華網(wǎng)2009年7月6日消息:近30年來(lái),被稱(chēng)為“中華水塔”的三江源冰川退縮的速度是過(guò)去300年的10倍,自1966年以來(lái),黃河源區(qū)的冰川退縮比例最大達(dá)77%。冰川的融化為全球氣候變暖提供了一個(gè)最明顯的證據(jù)。
材料二 人均二氧化碳排放量與城市化水平關(guān)系圖(圖9)
材料三 2003年人口超過(guò)1億的國(guó)家人口統(tǒng)計(jì)表(單位:億人)
(1)根據(jù)全球氣候變暖成因與危害之間的關(guān)系,填出下列表格中各字母所表示的內(nèi)容。
a:________;b:________;c:________;d:________。
(2)根據(jù)材料二分析城市化水平與人均二氧化碳排放量的關(guān)系,并說(shuō)明原因。
(3)圖9所示國(guó)家中二氧化碳總排放量居第二位的是_________,請(qǐng)你談?wù)勗搰?guó)為控制二氧化碳排放量應(yīng)采取的措施。
(4)據(jù)澳大利亞研究人員測(cè)量發(fā)現(xiàn),按近20年二氧化碳排放平均速度,大氣中二氧化碳含量應(yīng)增加29.95%,但實(shí)際只增加了0.03%,原因是_____________________________。據(jù)上述材料可知,減緩全球氣候變暖趨勢(shì)的措施是__________________________________。
參考答案
1.D 2.A 3.B 4.D 5.C 6.A 7.B 8.B 9.C10.B 11.C 12.CD13.BC 14.D 15.AB 16.BC
17.B 18.D 19.D 20.D 21.D 22.C
23.(1)①山地冰川融化加快;②陸地上徑流量減少,水源短缺;③世界部分地區(qū)糧食產(chǎn)量減少,出現(xiàn)糧荒現(xiàn)象;④自然災(zāi)害加劇,損失加重;⑤海平面上升,生態(tài)系統(tǒng)破壞。
(2)西北航道是連接大西洋與太平洋的最短海上運(yùn)輸航線(xiàn),經(jīng)濟(jì)價(jià)值非常高。
(3)①改變能源結(jié)構(gòu),提高能源利用率,減少溫室氣體排放;②植樹(shù)造林(樹(shù)木能增加對(duì)溫室氣體的吸收);③加強(qiáng)技術(shù)研究,如培育耐旱新品種、應(yīng)用和推廣工業(yè)節(jié)能技術(shù);④通過(guò)經(jīng)濟(jì)、行政手段加強(qiáng)環(huán)保工作的實(shí)施;⑤加強(qiáng)工程建設(shè)和防御機(jī)制建設(shè)以減輕自然災(zāi)害對(duì)人類(lèi)的損失。
24.(1)毀林燃燒礦物燃料極地冰川融化沿海低地被淹沒(méi)
(2)關(guān)系:城市化水平越高,人均二氧化碳排放量越多,二者呈正相關(guān)。原因:城市化水平高的國(guó)家,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高,工業(yè)、交通發(fā)達(dá),生活水平高,人均能耗多,需要燃燒大量煤、石油等礦物燃料。
我們知道:溫室氣體“捂熱”地球
冰川融化,春季提前來(lái)臨,植被分界線(xiàn)往高海拔推進(jìn),動(dòng)物分布的變化――多種證據(jù)都支持溫度計(jì)顯示的事實(shí):地球的確越來(lái)越暖和。整個(gè)20世紀(jì),全球平均氣溫升高了0.8℃。
溫度升高,有兩種解釋?zhuān)旱竭_(dá)地球的熱量變多,或離開(kāi)地球的熱量變少。第一種解釋可以排除。太陽(yáng)活動(dòng)的變化,只使每年到達(dá)地球的熱量變動(dòng)大約0.1%。衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示,熱量近幾十年來(lái)在總體上并未有明顯增長(zhǎng)。那么,只剩下第二種解釋?zhuān)弘x開(kāi)地球的熱量變少了。
造成這一結(jié)果的原因很多。一種觀點(diǎn)認(rèn)為,二氧化碳等溫室氣體增多了。這些氣體吸收特定頻率的紅外輻射,而這些熱能本會(huì)發(fā)散到太空中。溫室氣體會(huì)重新將一些沒(méi)發(fā)散出去的能量輻射回地球表面和低層大氣;大氣層中溫室氣體增加,意味著能發(fā)散出去的熱量減少,地球因此變得更溫暖。
通過(guò)研究地球過(guò)去的氣候,人們發(fā)現(xiàn),不論何時(shí),只要二氧化碳濃度上升,地球就會(huì)變暖。自從19世紀(jì)工業(yè)時(shí)代開(kāi)始,大氣中二氧化碳濃度從280ppm上升到380ppm(編者注:ppm為百萬(wàn)分比濃度)。雖然有多種因素同時(shí)影響我們星球的氣候,但已有的證據(jù)表明:二氧化碳是引起近年來(lái)氣候變暖的首要原因。
我們不知道:人們會(huì)排放多少溫室氣體?
除非我們知道大氣層中最后會(huì)有多少溫室氣體,否則我們無(wú)法預(yù)測(cè)未來(lái)幾年地球溫度會(huì)上升多少。
人類(lèi)是最大的不確定性因素。我們未來(lái)如果能大幅度減排,二氧化碳濃度就不會(huì)超過(guò)400ppm,溫度不至于升高太多。但事實(shí)上,只有少數(shù)國(guó)家承諾削減溫室氣體的排放,中美等重要排放國(guó)并不在列;而一些做出承諾的國(guó)家還在暗中建造更多火電廠(chǎng),承諾的可信度打上折扣。目前,溫室氣體的排放軌跡接近于聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)的最差情況。如果還不減排,2100年二氧化碳濃度可能達(dá)到1000ppm甚至更高。
另一個(gè)不確定因素是地球的反應(yīng)。到目前為止,大氣中人類(lèi)排放的二氧化碳被海洋大量吸收,大約占排放量的1/3。試想,如果這個(gè)緩沖效應(yīng)減弱以后會(huì)怎樣。當(dāng)前,大氣中二氧化碳濃度上升使地球變暖,但過(guò)去二氧化碳濃度也在自然上升。
現(xiàn)在,暖水海洋溶解二氧化碳的能力下降,而我們依然不知道確切原因;有人提出生物活性的改變或許能解釋這一現(xiàn)象。如果這種機(jī)制開(kāi)始生效,人們就需要更大力度的減排才能抑制地球變暖。
永久凍土層、泥炭沼澤和海底甲烷水合物中封藏有大量溫室氣體。我們尚不知道儲(chǔ)藏量有多大,不知道凍土層會(huì)融化多少,也不知道泥炭沼澤會(huì)干涸到什么程度,不知道大海會(huì)不會(huì)隨著溫度升高開(kāi)始從水合物中釋放甲烷――作為溫室氣體,甲烷可比二氧化碳更強(qiáng)力。
這些風(fēng)險(xiǎn)都難以量化,IPCC考慮的情境很大程度上忽略了它們。最壞的情況是,即使我們大幅度減排,二氧化碳濃度還是持續(xù)升高。我們采取行動(dòng)越晚,行動(dòng)產(chǎn)生的效果就越弱。
我們知道:其它污染物在給地球降溫。
我們往大氣中排放各種物質(zhì)。同二氧化碳一樣,一氧化二氮和氟氯烴也是溫室氣體。煤煙,即炭黑,可以通過(guò)吸收熱量讓物體升溫,同時(shí)也會(huì)形成遮蔽,冷卻地表。其他反射物也將太陽(yáng)熱量反射到太空,讓地表降溫。
大型火山噴發(fā)時(shí),會(huì)向大氣中排放二氧化硫,比如1991年菲律賓的皮納圖博火山。它噴發(fā)后一兩年間,地球溫度降低了。但是,不同于二氧化碳,二氧化硫的效果是短暫的。因?yàn)槎趸蛟诖髿庵袝?huì)形成液體氣溶膠,最終隨雨降回地面。
燃燒含硫的化石燃料可以大大增加大氣中二氧化硫濃度。20世紀(jì)40年代到70年代間,二氧化硫污染非常嚴(yán)重,平衡了二氧化碳造成的溫室效應(yīng)。西方國(guó)家為遏制酸雨減少了硫排放,這一掩蔽效應(yīng)也逐漸消失,地球變暖繼續(xù)進(jìn)行。
2000年硫排放的增加,很大程度上源于中國(guó)火電廠(chǎng)數(shù)量的增多?,F(xiàn)在,中國(guó)正為這些火電廠(chǎng)安裝脫硫設(shè)備。二氧化硫排放減少后,溫室效應(yīng)將會(huì)加劇。
我們不知道:冷卻作用有多強(qiáng)?
有的污染物可以在大氣中形成微小的氣溶膠液滴,它們能造成異常復(fù)雜的影響。二氧化硫氣溶膠反射了多少熱量,要受很多因素影響:氣溶膠液滴的大小,在大氣中的高度,夜晚還是白天,處于哪個(gè)季節(jié)……
氣溶膠對(duì)云也產(chǎn)生很大影響,比如,云會(huì)因?yàn)樗兊酶粒軐⒏酂崃糠瓷涞教?。氣溶膠存在的時(shí)間很短,通常不會(huì)像二氧化碳一樣在大氣中均勻分布,而容易聚集在污染物的中心。
正因此,我們?nèi)圆荒艽_定諸如二氧化硫這樣的污染物帶來(lái)的降溫效果有多少。隨著二氧化碳的排放增加,降溫效果也被溫室效應(yīng)抵消,這一點(diǎn)倒是很明確。但是,溫度升高是不是由于較強(qiáng)的降溫效應(yīng)被更強(qiáng)的溫室效應(yīng)抵消后產(chǎn)生的效果?或者,只是溫和的降溫效應(yīng)中和了更溫和的溫室效應(yīng)?
大部分IPCC的模型顯示,是第二種情境。但是,如果氣溶膠降溫效果強(qiáng)過(guò)人們的預(yù)想,地球可能在氣溶膠濃度降低后加速變暖。
我們知道:地球會(huì)變得非常熱。
在一個(gè)無(wú)生命、無(wú)水的星球上,大氣中二氧化碳濃度升高至兩倍,星球溫度會(huì)升高1.2℃。不過(guò),在地球上,即使沒(méi)有氣溶膠的復(fù)雜影響,這一過(guò)程也不那么簡(jiǎn)單。
先看水的作用。水蒸氣是強(qiáng)效的溫室氣體。大氣溫度升高,蘊(yùn)含的水蒸氣就更多。一旦更多二氧化碳進(jìn)入濕潤(rùn)的地球大氣層,溫室效應(yīng)就會(huì)迅速加劇。
這種“正反饋”現(xiàn)象不單單只有這一例。溫度一升高,原本能反射陽(yáng)光的積雪層和海冰會(huì)迅速融化,最終導(dǎo)致更多熱量被吸收,溫室效應(yīng)加劇。從更長(zhǎng)的時(shí)間尺度考量,植被變化也會(huì)影響熱量吸收,而且陸地和海洋也可能釋放更多二氧化碳,超過(guò)其吸收量。成百上千年過(guò)去,冰蓋可能大面積融化,進(jìn)一步減少地球反射率。排除諸如超級(jí)火山爆發(fā)這樣無(wú)法意料的災(zāi)難,地球會(huì)因此變得非常溫暖。但是,究竟會(huì)溫暖到什么程度呢?
我們不知道:究竟會(huì)變得有多熱?
如果大氣中的二氧化碳濃度變成現(xiàn)在的兩倍,那么地球究竟會(huì)變得有多熱?有一種方法可以探詢(xún)復(fù)雜反應(yīng)后的結(jié)果:利用地球氣候的計(jì)算機(jī)模型。另一個(gè)更為可靠的辦法是參照最近數(shù)百萬(wàn)年的氣候情況,考察過(guò)去二氧化碳濃度改變?nèi)绾斡绊憵夂颉?/p>
“氣候敏感性”是衡量氣候系統(tǒng)中溫度變化的指標(biāo),通常取大氣中二氧化碳濃度升至2倍后,引起的全球平均溫度變化。上述兩種方法都表明,若二氧化碳濃度變?yōu)楝F(xiàn)在的兩倍,地球溫度至少會(huì)提高2℃。而大部分研究認(rèn)定:升高3℃的可能性最大。
一些對(duì)過(guò)去氣候的研究卻表明,升溫可能達(dá)到6℃或更高。出現(xiàn)這種差異的原因之一是,氣候模型只能考慮短期反饋,然而史前氣候研究還包括長(zhǎng)期反饋,比如冰蓋的改變。如果這些研究和真實(shí)圖景接近,那么我們的模型可能會(huì)提供未來(lái)幾十年氣候變暖情況的精確答案,但是,會(huì)低估未來(lái)幾個(gè)世紀(jì)甚至更長(zhǎng)時(shí)間的溫室效應(yīng)。
正因?yàn)榭赡艽嬖诘娜毕?,氣候模型甚至?xí)凸澜跉夂驅(qū)厥倚?yīng)的反饋。這意味著我們可能低估2050年或2100年的溫室效應(yīng)。一些研究表明,氣候模型中,海洋吸收了比實(shí)際情況更多的熱量;其它研究表明,云系可能產(chǎn)生比模型中更多的正反饋。因?yàn)椴荒艽_定氣溶膠的冷卻效果,也不確定溫室效應(yīng)的實(shí)際強(qiáng)度,這些問(wèn)題還沒(méi)能解決。
大多數(shù)證據(jù)仍然表明,短期內(nèi)“氣候敏感性”大概是3℃左右,同IPCC的氣候模型一致。不過(guò),即使這數(shù)字已經(jīng)算低得不可能,實(shí)際情況仍可能更高。
而即使“氣候敏感性”是3℃,現(xiàn)在也幾乎沒(méi)可能限制氣溫升高。想讓氣溫僅比前工業(yè)時(shí)代高2℃很難。根據(jù)最近的研究,到2050年,我們有超過(guò)50%的可能性盡一切努力減排,削減80%的排放。