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人类活动对气候的影响:改变大气化学组成与气候效应 |
发布时间:2017-09-16 |
工业化生产排出大量废气、微尘等污染物质进入大气,主要有二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和氯氟碳化物等。观测证明,数十年来大气中这些气体的含虽都在急剧增加,而平流戽臭氧总量则明显下降。这些气体都具有明址的温室效立,能够.吸收地面发出的几乎所有长波辐射,只有8〜12um 波段吸收很少,称为“大气天窗”。地球主要通过这个天窗把从太阳获得的近70%的能量以长波辐射形式返还宇宙太空,从而维持地面平均温度基本不变。温室效应主要是因为人类活动增加了温室气体的数量和种类,使本该返还给宇审太空的热呈份额下降,留下多余的热量使地球变暧,直至达到新的平衡温度。 二氧化碳等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强,但在大气中数量极少,在工业革命前很长时期大致稳定在(280± 10)×10-3mL/L。工业革命以来人类对煤、石汕、天然气等化石能源的消耗急剧增长,向大气大贷排放二氧化碳。初步估算,20 世纪内入类活动向大气中排放的二氧化碳增加了近10倍。同时,全世界的森林也遭到极大破坏,降低了吸收和固定大气二氧化碳的能力。 CH4是另一种重要的温室气体,主要来自于地表,分为人为源和自然源。前者包括天然泄漏、石油、煤矿开采及其他生产活动、热带生物质燃烧、反刍动物呼 吸、城市垃圾处理场、稻卧排放等;后者包括天然沼泽、湿地、河流、湖泊、海洋、热带森林、苔原、白蚁等的释放。距今200年直到11万年前,地球大气CH4一直稳定在0.75×10-3〜0.80×10-3mL/L,近200年才开始大幅度上升。尤其是1990年前的大约30年中以每年0.75%〜1%的速率增长,并与人口增长趋势呈正相关。目前,每年排人大气约4.25亿t,其中超过一半是人为源排放。大气CH4增长速率比CO2还要快,预计到2030和2050年将分别达到2.34×10-3〜 2.50×10-3mL/L,有可能成为今后温室效应的主因。 大气中的痕量气体氧化亚氮是另一种公汄的温室气体,主要由汽车尾气和一些工业企业徘放到大气中,同时也与农业增加施氮肥景有关,平流层超音速飞行也可产生少量队N2O。1765年大气N2O浓度仅285×10-6mL/L,2000年已达 310×10-6mL/L,并以每年0.2%〜0.3%的速率继续增加。N2O在大气巾的存留时间长并可输送到平流层,除引起全球增暖之外,还可通过光化学作用离解臭氧,破坏臭氧层。 氯氟碳化物是制冷工业、喷雾剂和发泡剂中的主要原料,此族的某些化合物(如氟利昂11和氟利昂12)具有强烈增温效应,同时还是破坏臭氧层的主要物质。GFCs由人为合成,工业化以前大气中还没有,1978—1985年每年增长3%〜7%。为保护臭氧层,1987年签订的蒙特利尔议定书规定,发达国家和发展中固家分别于1996和2010年停止氣氟碳化物生产,中国已提前实现了这一目标。 臭氧也是一种温室气体,同时又是重要的氧化剂,在大气光化学过程中起着重要作用。大气中的O3主要集中在平流层,这是因为氧分子受紫外线照射分解形成氧原子,又在催化物质作用下与氣分子结合形成O3。对流层中因紫外线减弱,O3的含量很少,只占大气。总量的10%左右,其来源一是平流层会向下输送一部分,二是低宸大气中的光化学过程和放电过程。在各种人为因素的影响下,对流层的O3不断增加,可削弱地面向太空发射的红外辐射;平流层O3则在不断减 少,使到达地面的紫外辐射增加;这两种变化趋势都有可能引起地表和低层大气温度的上升。 大气中温室气体的增加会咩致气候变暖,IPCC的研究表明,从1860年开始地球气候的基本趋势是变暖,至今地球表面平均温度约升高了 0.6℃+0.2℃。近百年来,最踱的年份均出现在1983年以后。20世纪北半球温度的增幅是过去1 000年中最尚的。在金球范围内,20世纪90年代是最热的10年,其中年创历史新高,是加世纪最热的一年。除非采取有效的揹施加以控制,由于今后几十年温室气体的增加速度不会低于目前水平,否则全球增温的效砬将会更大。政府间气候变化专门委员会2001年发表的第三次评估报告,预计在 1990— 2100年期问全球平均地表温度将提高1. 4〜5.8℃,海洋面将上升9〜88cm,在2007年2月发布的第四次气候变化评估报告进一步指出,按目前的发展趋势,在最坏的情况下,到21世纪末全球平均气温可能陡升扱氏6.4℃。 全球变暖引起的环境变化和对人类未来造成的可怕威胁主要有: 1、引起海平面上升、淹没沿海低洼地区和海拔较低的海岛,使陆地缩小,这是地球气候变暧以后最直接的恶果。 2、自然灾害更加频繁而且日恐严重。由于“温室效应”引起的气候带移动和降雨等变化,导致水、旱、风、雷电、虫等自然灾害和极端气候事件的发尔更加频繁。 3、气候变暖,还使致病菌和病毒的繁殖速度和变异速度加快,使传播疾病的机会增加,瘟疫的种类和范围扩大,威胁人类健康。 4、加速物种灭绝,威胁人类生存。 5、 经济损失巨大,需采取的延缓措施代价高昂。
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