通过最新分析表明,过去100多年中,全球地表温度平均上升了0.6℃[2]。而且,政府间气候变化委员会(IPCC)利用有关气候模式模拟结果还说明,本世纪内全球平均气温将以每10年0.2~0.5℃的速率持续升高[3]。这样的升温将给地球上各种类型的生态系统形成巨大威胁,对人类生活也产生直接和间接的影响,因此对全球变暖的趋势必须进行遏制。虽然导致全球变暖的真正原因,说法不一,但是温室效应增强肯定是其中原因之一,而导致温室效应发生的气体称为“温室气体”,这些气体让太阳短波辐射自由通过,同时又能吸收地表发出的长波辐射。这些气体有二氧化碳、甲烷、氟利昂、臭氧、氮氧化物和水蒸气等,近几十年的观测研究表明,大气中的温室气体浓度正在不断增加,其中CO2在大气中的浓度由工业化前的280ppmv上升到了2004年的379ppmv。近一个多世纪以来,全球大气中CO2浓度增长率大约为每年0.4%[4]。目前学界认为导致温室效应增强的主要罪魁祸首就是二氧化碳浓度的增大。由于人口的急剧增加,现代生活对能源的需求也日益增加,且各国都加快了工业化的进程,这样就必须大量地使用燃料来获取内能,从全球来看,从1975年至1995年,能源生产就增长了50%,二氧化碳排放量相应有了巨大增长。另外,石灰岩被制成水泥的过程也释放出二氧化碳;土地的开发利用减少了植物吸收二氧化碳的量,又由于森林被大量砍伐,大气中应被森林吸收的二氧化碳没有被吸收,这些都导致排放至大气中的CO2浓度迅速增加。因此1997年12月,于日本京都召开的《联合国气候变化框架》公约缔约方第三次会议通过了旨在限制发达国家温室气体(主要为二氧化碳)排放量以拟制全球变暖的《京都议定书》。
3二氧化碳与全球变暖的关系
在漫长的地球历史中,气候始终是动态变化的,引起地球系统气候变化的原因有很多,但可以将其归结为两点,即:天文原因和人为原因。
天文原因只要包括太阳活动、地球轨道参数的改变、地外物体的碰撞等。其中人们对于太阳黑子活动影响的研究较多。有人认为近100年以来太阳黑子相对数呈现一个增强的趋势,与大气中二氧化碳的浓度值和全球变暖的趋势基本吻合。但是地球轨道特征的改变对气候变化的影响在时间尺度上较长;地外天体的撞击对气候变化的影响比较偶然。研究较少。
人为因素主要包括两个方面,一方面,人们在日常生产和生活中通过燃烧化石燃料释放出大量的温室气体。近年来主要温室气体的排放量不断增加,引起温室效应增强,另一方面,森林的砍伐,耕地的减少等也间接导致大气中温室气体的浓度的增加。
现在的研究重点集中在人为因素上,对天文影响的研究还比较少。这也是在气候变暖机理分析时,人们更倾向于温室效应增强的原因之一[5]。20世纪的气温在波动中上升,这一事实是同期稳定上升的温室气体含量变化不能完全解释的[6],而且目前的任何检测研究尚不能说明,仪器观测到的近百年来大气中温室气体浓度的增加与全球气候变暖两个现象之间存在因果联系[7]。那么二氧化碳浓度增加是不是全球气候变暖主要原因呢?我们来看以下分析。
⑴而现有的温度观测记录最长不超过150年,根据这个记录可以看到现代气候逐渐变暖,但是仅仅从这个记录本身却无法判断气候变暖是19世纪中后期寒冷气候的回暖,还是超出了自然气候变化率的范围。
⑵通过南极东方站附近钻探冰岩芯得到的数据,科学家们发现在距今42万年之内,地球一共有四个高温期,其中距今33万年附近和13万年附近的两个高温期的平均气温都明显高于近一万年来高温期的平均气温。这一发现有力挑战了温室效应理论,关于地球气温升高缘于人类和工业活动的观点。