一、全球气候变化的现状

　　在自然界中,任何物体只要其温度在绝对零度以上,就会有热辐射而散失热量。同时,不同温度的物体辐射波长是不同的,温度越高,辐射波长越短。太阳表面温度约为6000K,辐射的最强波段为可见光部分,地球表面温度为288K,辐射最强波段为红外部分。一般将前者称为太阳波辐射或短波辐射,后者称为红外辐射或长波辐射。

　　大部分太阳短波辐射可以通过大气层到达地面,使地球表面温度升高,与此同时,大气能强烈地吸收地面放出的长波辐射,仅散失少量热辐射到宇宙空间中去。由于大气吸收热量多,散失少,使地球气温升高,形成了大气的“温室效应”。随着气温的升高和地面长波辐射的增强,散失到宇宙空间去的热量也随之增多。最终,地球接受到的太阳辐射热量和地球散失的长波辐射热量会达到平衡,形成地球上的平衡温度。

　　大气由许多气体组成,其中,氮、氧占了总体积的99%,但主要影响温室效应的却是众多的微量气体,这些气体可以让太阳短波辐射自由通过,同时吸收地面发生的长波辐射,因此,当它们在大气中的浓度增加时,就会加剧“温室效应”,引起地球表面和大气层下沿温度升高。这些气体就被称为“温室气体”。它们主要有二氧化碳、臭氧、甲烷、氟利昂、一氧化氮等。

　　引起气温变化的因子是多方面的,可分为自然因子和人为因子。自然因子包括太阳活动、陆地形态变化(如火山爆发)、地表反照率变化(如冰雪层、沙漠地、植被覆盖区和水面地表等反照率有明显差异)等;人为因子指人类社会活动对气候的影响,如城市化、森林砍伐、过度放牧、土地不合理利用,以及由于工业化引起的大气中二氧化碳和其他微量气体浓度的变化等。气候变化本身又可分为长期气候变化和短期气候变化。自然因子在短期内的变化是不显著的,而人为因子如二氧化碳和其他微量气体浓度的持续增加,会对短期气候尤其是区域性气候变化带来较显著的影响。

　　目前,国际社会所讨论的气候变化问题,主要是指温室气体增加产生的气候变暖间题。从长期气候数据比较来看,在温室和二氧化碳之间存在显著的相关关系,在未来的气候变化中,二氧化碳的贡献率仍然很大。在过去的一个世纪里,全球表面平均温度已经上升了0.3~0.6℃,全球海平面上升了10~25cm。许多学者的预测表明,到21世纪中叶,世界能源消费的格局若不发生根本性变化,大气中的二氧化碳的浓度将达到560μg/g,地球平均温度将有较大幅度的增加。

　　二、温室效应

　　全球范围的持续的气候异常,各地的表现不同,但全球的气候变暖是共同的,这就是全世界备受关注的“温室效应”。

　　一般说来,对地球气候造成影响的因素是多方面的、复杂的,包括天文、地理,如太阳黑子的影响,海洋的调节,生物圈的作用等。但多方面的研究都证实了温室效应的增强是气候变化的一个重要因素。

　　大气中的温室效应早已存在,适当的温室效应是需要的。但是随着人类社会的发展,对能源等资源的过度开发和利用,温室气体的排放量迅速增加(表6-1),破坏了地球与外界空间原有的热量平衡,温室效应加剧,给全球的气候造成一系列影响。

　　全球生态环境问题所说的“温室效应”是指大气中温室气体过度增加导致温室效应的加剧。从表6-1中可以看到,这些温室气体的浓度由于人类的活动在近年都增加很快。

　　表6-1主要的温室气体及浓度

　　各种温室气体对大气增温的作用是不同的。其中对温室效应增强贡献最大的起主导作用的是二氧化碳,它原来只占大气体积的0.03%,工业革命后,浓度增加了25%,并且每年以0.4%的速度上升。大气中二氧化碳增加的主要原因:一是人类在生产中大量破坏了植被使绿色植物固定二氧化碳的数量大大减少;二是人类对石化的能源的开发利用速度的迅速提高,燃烧量不断增加等。

　　三、全球变暖对生态系统的影响

　　那么,究竟温室效应会有什么威胁呢?

　　1.全球变暖和气候异常。温室效应最直接的后果就是全球变暖和气候异常,这在前面已有论述。

　　2.海平面上升。随着气温变暖,海水会增温,全球海水每增温华氏1度,海平面上升10~15厘米。近50年中,全球海平面每年升高0.245厘米。南北两极冰雪的融化加速了海平面的上升。如果上升2米以上,沿海的大城市伦敦、纽约、威尼斯、东京、曼谷、新加坡、雅加达、上海、天津、香港、台北、里约热内卢等都会消失。岛国马尔代夫也将不复存在。沿海是高生产力分布区,人类历经数百年建设的经济发达地区,也将消失殆尽。如果南北两极的大冰块融化消失,海平面将猛升76米,那时候,地球大片的土地将被淹没,90%的人口将消失…后果不堪设想！

　　3.降水带北移。纬度相差1度(相距110千米)温度平均相差0.7℃,如果全球平均温度升高3.5℃,等于温度带要向北移5个纬度。冰岛的温度就会与目前英国的温度差不多,芬兰的温度与现在的法国的温度相当,中国郑州、徐州一带的温度与目前的武汉、杭州的温度相似。温度带北移,降水带也会相应改变,美国的粮食产地可能会变成干旱地区,农作物地区可能会移到加拿大和西伯利亚,中国三北地区缺水现象也许会缓和。有专家推测,随着全球降水带的移动,世界森林面积还会减少,荒漠还将扩大,草原还会增加,还会产生一系列环境问题的连锁反应。

　　4.自然灾害增加而且更严重。温室效应由于引起大气环流的变化使地球的气候带移动和降雨带的变化,导致水、旱、风、虫等自然灾害频繁和加重。如飓风、台风、暴雨曾使孟加拉一夜间死亡13万人,巴基斯坦一次死亡了20多万人。

　　5.疾病和瘟疫增加。气候变暖,病菌繁殖速度加快,再加水旱灾害等,都会导致疾病和瘟疫的流行。如疟疾、霍乱、脑膜炎、黄热病、鼠疫等都有发生。如1991年在拉美流行的霍乱,有50万人被传染,死亡5000多人;1994年,印度因鼠疫损失20亿美元;1995年美洲14万人感染了登革热病,有4000多人因此丧生。仅1995年,全世界有1730多万人被各种传染病夺走了生命。害虫也会因温度适宜而多繁殖1~3代,从而使农作物大面积减产,人类大规模饥荒。

　　6.物种灭绝加速。地球气候的异常变化,使生物来不及适应环境的变化而无法生存,加速了物种的灭绝。

　　7.给人类造成巨大的损失。温室效应给人类造成多方面的损失之巨,很难估量。

　　为此,几乎每年全球都召开有关的研讨大会,发表公约遏止温室气体的排放。如1992年在巴西里约热内卢召开的有180多个国家参加的环境与发展大会,通过了对付气候变化的《气候变化框架公约》,有150多个国家的代表签字承诺减少温室气体的排放。2015年在法国巴黎《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方通过了新的全球气候协议,协定为2020年后全球应对气候变化行动做出安排。

　　四、厄尔尼诺现象

　　厄尔尼诺现象是指赤道中东太平洋海水大范围的显著增暖现象。过去厄尔尼诺作为秘鲁海域的一股暖海流每隔几年出现一次,并没有引起科学家们的注意。但近年来大范围海水的显著增暖现象引起全球大范围的气候异常,导致局部地区干旱洪涝和其他自然灾害的发生,造成了较大的经济损失。因此,厄尔尼诺现象也成为全球的灾害之一被广泛关注。

　　厄尔尼诺现象是地球温室效应增加的直接结果。本来浩瀚的大海是地球温度和湿度的调节器,向大气不断地提供热量。1立方厘米的海水每升高1℃,可使3000立方厘米的空气升高6℃。赤道的暖流,可以直接影响大气环流,进而影响全球气候的变化。2002年6月中旬,赤道东太平洋最大暖中心的海水表面温度比正常年份高2℃。全球的气温增暖不但使大气环流发生了改变,而且使海水温度升高,厄尔尼诺现象频发。突出的表现是全球的气候变得令人不可思议,往年凉爽的地区却骄阳似火;本该温暖如春的季节却突然降雪;雨季滴雨不下,旱季里却洪水泛滥。