大气中二氧化碳浓度增加的主要原因有两方面 。一是工业革命以来化石燃料的广泛使用 。19世纪中叶以来,随着化石燃料的广泛使用 , 二氧化碳的排放量逐年升高,平均每年的增长率估计在4%左右 。过去一个世纪的二氧化碳排放量超过了人类上千年的二氧化碳排放总量,不仅是全球人口的暴涨 , 还在于个人的碳排放量需求增加了数倍 。
二是人类对植被的破坏速度大大增加 。地球表面的绿色植物就是一个巨大的造氧工厂 , 还具有固定碳的作用 。据估计,每平方米的森林可以转化1~2公斤的二氧化碳 。由于人类的居住以及农业、工业生产需要,大量的森林被砍伐 。上世纪70年代每年约有24亿立方米的木材被采伐,其中有一半都被烧掉了,使空气中的二氧化碳含量增加了很多 。植物的减少将使大气中的二氧化碳得不到及时转化 。
研究表明,自工业革命以来,地球表面的平均温度就一直在上升,特别是最近半个世纪,地球表面平均温度的增幅与大气中二氧化碳浓度的增幅几乎同步 。
上图为地球表面温度和二氧化碳浓度的趋势变化
温室效应的危害
由此可见,如果不采取行动,人类的二氧化碳排放量迟早会打破自然界中的碳循环平衡 。
如果按照现有二氧化碳浓度的增长水平,到了2050年 , 大气中高浓度的二氧化碳会使地球表面平均气温上升好几度 。可能有的人觉得没什么,平均气温不就上升几度吗?没什么大惊小怪的 。要知道,平均气温上升会导致某一时刻的极端气温出现大幅度波动 。比如,全球平均气温虽然上升了1℃,夏天就要比过去热好几度 。
上图为最近100多年的全球平均气温变化示意图
气温的急剧变化,会使全球各地出现极端气候的频率增加 。除了全球降水量将会重新分配,全球变暖会使高山及两极地区的冰盖融化,海平面上升,许多海拨较低的地方会变成泽国,世界地图会因此而改变 。此外,高浓度的二氧化碳还有可能使海水中的二氧化碳含量上升,让海水酸度增加 , 危害海洋生物的生存,不过考虑到冰川融化,具体情况还有待考量 。另外,全球温度急剧上升,绝对会加速地球上的物种灭绝速度 。全球变暖带来的危害还不止这些,就不细说了 。
如图所示,由于全球变暖,北极圈的冰盖开始融化,北极熊失去了赖以生存的家园 , 以后我们也许就只能在动物园看到北极熊了 。
从上世纪70年代开始,美国科学家就利用卫星研究北冰洋的海冰覆盖情况,那时北冰洋的海冰覆盖率在50%以上,而到了2007年海冰覆盖率最低时只有29%,2012年最低值达到了24% 。可能过不了多久,当北半球到了夏季,北冰洋上就完全没有冰了 。
上图为北极圈卫星照片
金星就是最好的例子
如果人类现在尽快采取行动 , 扼制大气中二氧化碳含量的增长趋势,上面描述的场景可能就不会出现 。不过我们可以从别的星球上感受一下温室效应的可怕 。
金星是位于水星和地球之间的一颗行星,表面平均温度高达475℃ 。更靠近太阳的水星,其表面温度在白天最高也才427摄氏度 。为何离太阳远的行星表面温度反而比离太阳近的行星的表面温度更高呢?关于金星表面高温的成因,美国科学家卡尔·萨根最先给出了解释,他认为这是金星大气产生的温室效应造成的 。
上图为金星表面火山喷发模拟图,图片来源于欧洲宇航局 。
通过金星探测器传回的数据,我们发现金星上的大气主要由二氧化碳构成,还含有少量的氮气 。金星与地球的大小差不多,但金星表面的大气比地球浓密,表面大气压大约是地球表面大气压的92倍 。正是因为大量二氧化碳的存在,才使得金星表面的温室效应异常恐怖 , 如果没有二氧化碳,金星表面的平均温度将下降300多度 。
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