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2017年12月14日 星期四

丁酉(鸡)年十月廿七

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  人类在生产和生活过程中有意识或无意识地对气候产生的影响,包括改变大气成分和水汽含量,向大气释放热量,以及改变下垫面的物理特性和生物学特性等所产生的气候效果。
  20世纪30年代以来,人们就开始注意人类活动对局部地区气候的影响,以后逐渐注意其对全球气候的影响。而人类活动对大范围以至全球气候的影响虽仍缺少定量数据,但人类活动能直接或间接地影响气候则是肯定无疑的。人类活动能力仍在不断增长,研究人类活动对气候的影响,是越来越迫切的重要科学问题。
  人类活动对大气成分的影响 工业生产和人类生活消耗的燃料,农作物残梗、森林和草原的焚烧,以及过度放牧和盲目开荒等,使大量二氧化碳等气体和气溶胶倾入大气,导致大气组成的不断变化。
  气溶胶 每年进入大气的气溶胶,大约有十几亿吨到二十亿吨。由于气溶胶的沉降速度较小,可聚集在环绕源地约1000公里的范围内达数天之久,影响着大气的辐射过程。但其气候效果尚未弄清。早期的研究比较强调气溶胶的散射作用,认为气溶胶增多使太阳辐射返回太空的部分加大,造成地球降温。20世纪60年代的研究,发现还要考虑地面反射率的作用,当地面反射率大时,气溶胶的增加可能使地面的反射率变小,使地-气系统的温度升高,例如雪面(反射率大)上空的烟尘会使雪面增温,而水面(反射率小)上空的烟尘可使水面降温。
  二氧化碳 大气中的二氧化碳对太阳辐射的可见光部分几乎是透明的,而对地面射出的长波辐射的某些波段,尤其是15微米附近的波谱区却有很强的吸收能力(见大气窗区)。这就减少了地面的热量耗散,使低层大气和地面增温(见温室效应)。随着化石燃料(石油、煤、天然气)使用的不断增加,大气中的二氧化碳含量也不断增加(见图),这种增温效应将越来越强烈。根据对未来能源使用的估计,用各种模式计算的结果,到2000年,二氧化碳含量可能增加25%,温度可升高0.5~2°C。若二氧化碳含量增加一倍,则全球平均增温可能达0.5~3°C,且北纬50°以北的大气低层,增温的幅度还要大些,极区则很可能是上述数字的 3倍。虽然这些模式中未充分考虑大气的反馈作用,但大气中二氧化碳含量的增加而导致的增温效应,是确信无疑的。
  二氧化碳主要靠植物和海洋来吸收。在一定的光和水的条件下,二氧化碳含量的增加,可促使植物的光合作用加强,从而调整大气中的二氧化碳含量。海洋里二氧化碳含量约为大气的60倍,海洋吸收二氧化碳的能力对大气中二氧化碳的含量也有一定的影响(见海水二氧化碳系统)。所以,对今后大气中二氧化碳增加的趋势尚需进行更多的分析才能得到更确切的估计。
  人类活动向大气释放热量 人类在生产和生活过程中向大气释放废热,城镇约占释放总量的 2/3。虽然释放的热量同地面对太阳辐射的净收入相比,所占份额很小,但此热量将随着人口和生产的增长而增加,因此它对气候的影响仍值得注意。
  人类改变下垫面 几千年来,人们不断地改变着下垫面的状况,影响了地球表面的水、热条件和反射率,从而影响气候。如果在半干旱地区过度放牧、对森林和草原的过度采伐和开垦等,将引起水土流失,土壤沙化,导致局地气候恶化。地面的反射率和水分循环的改变,还可能影响大区域的气候。当下垫面改变的范围很大,如达到100万平方公里时,其后果更不容忽视。此外,水汽、四氯化碳、甲烷、氮氧化物等痕量气体以及平流层污染对气候的影响,都是值得注意的(见大气化学大气臭氧层)。
  为了保护人类生活的环境,减少人类活动对气候的不利影响,人们已开始注意自然生态系统的平衡问题。如有计划地增加森林覆盖面积,进行城市绿化的建设,建立自然保护区,以及在农业上采用免耕法以保持土壤水分等。由于人类对气候的影响日益增长,可能出现一时尚未发现的一些不可逆转的恶化,将严重影响人类的生活,因此必须进一步研究人类活动同气候变化的关系。
  参考书目
 R.E.Munn,L.Machta,Human Activities that Affect Climate, Proceedings of the World Climate Conference,WMO-No.537,pp.170~209,1979.

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更新时间 : 2009-01-21

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