课堂上我们对“气候对人类活动的影响”说的相对较多,而对“人类活动对气候的影响”说的相对较少。但其实人类活动对气候的影响也很重要。
可能你和我一样,有这样的认识,工业的快速发展才使人类活动开始对气候产生影响。这个认识是不对的,千百年来,人们不断的改变着环境,已经影响到了如地表反射率、蒸发率和地表风场等一些非常重要的气候因子,人类砍伐,森林发展,农业在这些活动中释放的温室气体二氧化碳和甲烷可能使全球变暖。
随着化石燃料煤、石油、天然气的大量使用,以及森林的减少,都使空气中的二氧化碳含量增加。空气中的二氧化碳,一多半被植物吸收或者溶解在海洋中,还有45%左右停留在大气中。二氧化碳对短波太阳辐射几乎没有影响,但对来自地面的一些长波辐射却可以吸收,并重新放射使一部分能量回到地表。因此,二氧化碳是一个重要的热量吸收器,它含量多少的变化使大气温度发生改变。
人类在工农业生产过程中可能增加大气中对全球增温具有重要作用的微量气体的含量,最重要的是甲烷,一氧化二氮和氟化物,它们一起对对流层的增温起到明显作用。
甲烷是氧气很少的潮湿环境中的厌氧细菌产生的,包括沼泽、湿地以及白蚁和食草动物的内脏,“人造梯田”里,煤炭,石油,天然气的开采过程中,因此,大气中甲烷浓度的增长与人类的增长同步。甲烷使大气增温是因为它吸收地球放出的红外辐射的效率非常高。
一氧化二氮的增加也主要由农业活动中施氮肥引起,还有化石燃料的燃烧。一氧化二氮在大气中含量很小,滞留时间却非常长,达150年之久。
氟化物完全是人为生产出来的化学物质,不但会使平流层臭氧减少,还是非常有效的温室气体,在大气中可滞留几十年。
在这所有的温室气体中,二氧化碳是最重要的。在温室气体的影响下,不同地区低层大气增暖的表现不同。两极地区的温度响应大约是全球平均的2到3倍,因为极地的对流层非常稳定,抑制了垂直方向的对流混合,并限制了地面向上传输的热量总量,海冰的减少,也有助于较大温度上升。
旧系统的任何一个组成部分发生改变时,科学家们都必须考虑许多可能发生的结果,这种可能的结果成为气候反馈机制,加深加重初始变化的过程叫正反馈机制,抵消初始变化的过程叫负反馈机制。比如较暖的表面温度会增加蒸发率,使大气中的水汽增加,水汽是地球辐射的最强吸收器,因此当空气中水汽增加使二氧化碳和微量气体引起的温度升高就会增强,这个过程就是正反馈机制。
全球气温升高的一个可能结果就是大气水汽含量增加导致云量增加,而大多数云对太阳辐射具有高反照率,对地面辐射却可以有效吸收。因此云既是一种负反馈机制,又是正反馈机制,且正反馈机制作用稍微强一些。
大气中的二氧化碳和其他温室气体的增加,是人类对全球气候最直接的影响,人类活动引起的大气气溶胶含量变化,对气候也产生着影响。气溶胶存在于相对较干的空气中,组成物质很多,包括土壤、烟雾、海盐和二氧化硫等,自然来源非常广泛,包括山火、沙尘暴、海浪浪末和火山等,其中的二氧化硫大多来自人类对化石燃料燃烧和农业上的秸秆焚烧,这些二氧化硫可转化为导致酸雨的硫酸气溶胶。大多气溶胶对气候的影响是降温。这是因为它直接反射太阳辐射,间接使云变成更有效的反射体。气溶胶在对流层中停留时间较短,分布不均匀,所以它对气候的影响是局部的、短期的。有一种例外就是燃烧过程中的煤灰形成一种叫黑碳气溶胶,它可以有效地吸收入射的太阳辐射加热大气,陈虹在冰雪上便可降低地表反射率,而增加地表吸收太阳辐射的总量。
温室效应使气温升高,升高幅度从热带地区向两极增大,气温升高引起的可能后果就不一样,有的区域会出现降水和地表径流的显著增加,而其他一些地区则可能因为降水减少或高温引起的蒸发量增加而是地表径流减少。
全球变暖带来的最显著的一个影响就是海平面上升,引起沿海城市、湿地和低矮的岛屿可能洪水更加频繁,海岸线侵蚀增加,海水对海岸附近河流和水域的倒灌等。海平面上升一个重要因素是气温高使海气面升温而导致热膨胀,另一个因素是冰川的融化。
全球变暖的最强信号是北极海冰的减少。海冰的减少,更可能反映的是,自然变率与人类活动导致的全球变暖的综合结果,但是海冰的减少是一种增强全球变暖效应的正反馈机制。
北半球的永久性冻土范围,日益减少也是长期变暖的大环境下的必然结果。原来永久性冻土在暖季深层是不会溶解的,起到隔水作用,地面形成大量湖泊。气温上升,永冻层溶解,大量湖泊缩小,有的甚至消失。而冻土层融化时,里边冰冻了上千年的有机物,开始分解其结果是释放出二氧化碳和甲烷的温室气体,为全球变暖做出贡献,这是一种重要的正反馈机制。
空气中二氧化碳含量增加,一半溶解在海水里,使海水酸性增强,改变了海水中某些天然化学物的平衡,从而影响到海洋生态系统。
现在各种极端天气层出不穷,也是全球气候变暖的一部分结果吧。
气候系统的长时间尺度效应,在短期内是不可能迅速扭转的。还好人们已经在改变的路上了,多了解,多关注,尽自己的绵薄之力,使我们生活的环境更加美好。