地球知识(5)

2019-08-30 16:41

时产生的二氧化碳进入了地球的大气层。政府间气候变化问题小组根据气候模型预测,到2100年为止,全球气温估计将上升大约1.4-5.8℃(2.5-10.4华氏度)。根据这一预测,全球气温将出现过去10,000年中从未有过的巨大变化,从而给全球环境带来潜在的重大影响。 为了阻止全球变暖趋势,1992年联合国专门制订了《联合国气候变化框架公约》,该公约于同年在巴西城市里约热内卢签署生效。依据该公约,发达国家同意在2000年之前将他们释放到大气层的二氧化碳及其它“温室气体”的排放量降至1990年时的水平。另外,这些每年的二氧化碳合计排放量占到全球二氧化碳总排放量60%的国家还同意将相关技术和信息转让给发展中国家。发达国家转让给发展中国家的这些技术和信息有助于后者积极应对气候变化带来的各种挑战。截止2004年5月,已有189个国家正式批准了上述公约。

毫无疑问我们这个星球正在升温,在上个世纪全世界的平均温度大约攀升了0.6 摄氏度。北半球春天的冰雪解冻期比150年前提前了9天,而秋天的霜冻开始时间却晚了10天左右。

20世纪90年代是自19世纪中期开始温度记录工作以来最温暖的十年,在记录上最热的几年依次是:1998年,2002年,2003年,2001年和1997年。 编辑本段原因异议

MIT工学院的地球、大气科学专家Richard Lindzen对此观点持怀疑态度。其实,早

美国和全球年平均温度测量值之间比较情况 在1991年,Lindzen就曾和美国前副总统、诺贝尔和平奖获得者戈尔在美国国宝质询会上爆发过一次激烈的争论。当时的戈尔还是个年轻气盛的参议员,列席了国会关于气候环境问题听证会,Lindzen则是接受听证的学术专家。会上,Lindzen猛烈批评戈尔关于全球环境的问题认识极为片面且缺乏某些必要的研究常识。他认为,首先,Lindzen认为地球气候长久以来一直处于不断变化的过程中,期间存在各种复杂的原因,而不是如“全球变暖”支持者所说的那样仅仅是由于二氧化碳排放的原因。他在2007年曾在News Week 杂志撰文指出20世纪全球温度上升最快的阶段是1910至1940年,此后则迎来长达30年的全球降温阶段,直到1978年全球温度重新开始上升。如果工业二氧化碳的排放是导致全球暖化的主要原因,那么如果解释1940年至1978年间的降温阶段。众所周知,这三十年是全球绝大部分地区开始大规模工业化大跃进的时代即所谓战后景气时代。

加拿大首位气候学博士蒂莫西将自己的疑问写成《全球暖化:有硬数据支持吗》一文,他说:“有人提到地球平均气温上升会?超出地球恒温的安全警戒线?,有地球恒温这样的东西吗?难道他没有听说过冰期吗?在20世纪70年代,热门话题是全球冷化,现在是全球暖化,低几度和高几度都会有灾难,难道目前地球的温度就是最理想的? 2007年3月8日英国广播公司播出了纪录片《全球暖化大骗局》,以全然迥异于当前主流观点的态度,讨论全球暖化的议题。这部影片不断提出“暖化现象并非人类活动所致“的说法,并访问多名气候学家,最后结论认为太阳活动才可能是暖化的主因,人类对气候的影响微不足道。

《全球变暖》作者(美)S.弗雷德·辛格 / 丹尼斯·T.艾沃利在书中同样阐述了这种观点,本书最后以?《京都议定书》将以失败告终?结尾。

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另外在09年末曾爆出新闻,东英吉利大学的邮件系统被黑客破解,并有1000多封邮件被曝光。美联社报道称有封邮件包括一张过去一千年间全球气候变化的曲线图。琼斯在正文中写道,在汇总气温数据时,他“使用了迈克的窍门,使每20年的平均气温(变化趋势)符合基思掩饰(气温)下降趋势(的立场)”。美联社说,琼斯提及的“迈克”,是美国宾夕法尼亚州立大学气象学教授迈克尔·曼 编辑本段历史预测

主流科学界一致对全球变暖是越来越清楚了,每天在改变我们的气候都是真实的,他们也正在进行中。在20世纪末年初以来,表面平均温度的地球增加了约1.1f ( 0.6℃) 。在过去的40年中,气温上升约0.5f ( 0.2-0.3℃) 。在过去400-600年,全球变暖,在20世纪是更超过历史上任何一个时间.。

10分之7的年,在20世纪发生在20世纪90年代,由于其中一个最强劲的下午1998是最热的一年,因为可靠的温度测量开始的。

此外,变化,在自然环境支持的事实,即地球正在变暖; 高山冰川也在逐渐消退; 在过去四十年里,北极冰厚度已经下跌了大约40 % ; 全球海平面上升了约快三倍超过了过去的100年相比在以前的3000年里。

有越来越多的研究显示,植物和动物改变其范围和行为回应气候。

根据仪器记录,相对于1860年至1900年期间,全球陆地与海洋温度上升了0.75℃。自1979年,陆地温度上升速度比海洋温度快一倍(陆地温度上升了0.25℃,而海洋温度上升了0.13℃)。根据卫星温度探测,对流层的温度每十年上升0.12℃至0.22℃。在1850年前的一两千年,虽然曾经出现中世纪温暖时期与小冰河时期,但是大众相信全球温度是相对稳定的。

根据美国国家航空航天局戈达德太空研究所的研究报告估计,自1800年代有测量仪器广泛地应用开始,2005年是最温暖的年份,比1998年的记录高了摄氏百分之几度。 世界气象组织和英国气候研究单位也有类似的估计,曾经预计2005年是仅次于1998年第二温暖的年份。

在人类近代历史才有一些温度记录。这些记录都来自不同的地方,精确度和可靠性都不尽相同。在1860年才有类似全球温度仪器记录,相信当年的记录很少受到城市热岛效应的影响。从最近的千禧年内的多方记录所展示的长远展望,在过去1000年的温度记录中可以看到有关的讨论及其中的差异。最近50年的气候转变的过程是十分清晰,全赖详细的温度记录。到了1979年,人类更开始利用卫星温度测量来量度对流层的温度。

在2000年后,各地的高温记录经常被打破。譬如:2003年8月11日,瑞士格罗诺镇录得41.5℃,破139

高温下的人们

年来的记录。同年,8月10日,英国伦敦的温度达到38.1℃,破了1990年的记录。同期,

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巴黎南部晚上测得最低温度为25.5℃,破了1873年以来的记录。8月7日夜间,德国也打破了百年最高气温记录。在2003年夏天,台北、上海、杭州、武汉、福州都破了当地高温记录,而中国浙江省更快速地屡破高温记录,67个气象站中40个都刷新记录。2004年7月,广州的罕见高温打破了五十三年来的记录。2005年7月,美国有两百个城市都创下历史性高温记录。2006年8月16日,重庆最高气温高达43℃。台湾宜兰在2006年7月8日温度高达38.8℃,破了1997年的记录。2006年11月11日是香港整个十一月最热的一日,最高气温高达29.2℃,比1961年至1990年的平均最高温26.1℃还要高。

据新华社电美国科学家研究发现,古代农业活动曾使世界避免进入新冰川期。这说明,人类活动引起全球气候变暖可能持续了数千年。研究人员说,砍倒大树并开垦第一片田地的史前农民使大气中甲烷和CO 2等温室气体含量发生了很大变化,全球气温因此逐渐回升。 美国弗吉尼亚大学教授拉迪曼说:“要不是早期农业带来的温室气体,目前地球气温很可能还是冰川时期的气温。”拉迪曼承认,研究结果非常容易引起争议。

美国国家大气研究中心17日说,科学家通过两项最新研究预测,即使现在全世界温室气体的排放量稳定在2000年的水平,本世纪全球变暖和海平面上升的趋势已经不可逆转。 国家大气研究中心的科学家在18日出版的《科学》杂志上连续发表两篇论文,从不同角度预测了全球气候变化的趋势。他们的成果将由联合国下属的政府间气候变化专家委员会评估,收录到2007年公布的下一份全球气候变化报告中。 在第一篇论文中,国家大气研究中心的魏格雷提出了一个较简单的数学模型来理解全球气候变化。他认为,由于海洋存在“热惯性”,对温室气体等外界影响的反应有所滞后,本世纪全球变暖的趋势只不过是以前排放温室气体的后果。

据魏格雷预测,到2400年,已存在于大气中的温室气体成分,将至少使全球平均气温升高1℃;不断新排放的温室气体,又将导致全球平均气温额外升高2至6℃。这两个因素还会分别引起海平面每世纪上升10厘米和25厘米。 他在论文中说,要遏制气候变暖的趋势,现在就必须将全球温室气体排放控制在极其低的水平,即使这样海平面上升的趋势恐怕也难以避免,每世纪10厘米的上升速度可能是最乐观的预测。 由杰拉尔德·梅尔等人发表的第二篇论文则预测,由于“热惯性”的存在,即使本世纪中人类不向大气排放任何温室气体,到2100年全球平均气温也将至少升高0.5℃,海平面将上升11厘米以上,其中海平面上升的速度比科学家早先的预测值高了一倍多。梅尔对此解释说,这是因为以前的预测没有考虑到冰川融化等的影响。

梅尔的研究小组用两套数学模型,借助超级计算机模拟了全球温室气体排放量分别为低、中、高时的气候和海平面变化情况。 中国科学家的最新研究表明,地球表面植被覆盖不断减少与全球气候变暖两者有着必然的内在联系,首先对这个更为科学的数学模型作一简单介绍。 首先必须介绍几个简单的物理常识: 第一,力学 第二,焦耳定律

英国物理学家焦耳做了大量的实验于1840年最先精确地确定电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比.跟通电时间成正比,这个规律叫做焦耳定律. 焦耳定律可以用下面的公式Q=I2Rt 表示 第三,光电效应

光照射到某些物质上,引起物质的电性质发生变化,也就是光能量转换成电能。这类光致电变的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。

光电效应分为光电子发射、光电导效应和光生伏特效应。前一种现象发生在物体表面,

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又称外光电效应。后两种现象发生在物体内部,称为内光电效应。

赫兹于1887年发现光电效应,爱因斯坦第一个成功的解释了光电效应。 第四,尖端放电效应 第五,电磁感应定律 第六,场分布概念……

总之,其实就是力、热、光、电四大力学,近代物理等一些理论,还要知道高等数学、地质构造板块运动等方面的一些知识。 有了这些知识之后可以理解下面的话 (1)大前提

地球在围绕太阳公转地同时进行自转,黄赤夹角是23度26分,在太阳辐射的照射下,由于光电效应,地表物体的电子被不断电离,形成的负离子随着热空气上升,使得地表带上正电荷,带电量与太阳辐射强度以及时间成线性关系,也就是说,太阳在不断为地表充正电荷,负电荷则上升至高空,整个地表与大气层构成一个超级巨大电容器。 (2)电荷在地表将如何分布? 由于海水是良导体,相比之下,大陆板块是不良导体,因此电荷在海平面能够迅速流动,而在大陆上则流动相对缓慢一些,由于尖端效应,电荷将向地球表面海拔较高的地区不断聚集,因此,海平面总的电流效应为零,电流效应将主要体现在大陆板块之中。这样就可根据地球板块分布、地表详细地形地貌、地球自转情况以及太阳辐射角度等基本参数建立一个地球的电流及电荷模型,可计算出分布情况,理论上能够得出与实际非常吻合的结果,视参数选择的精确度以及计算机的数据处理能力。

(3)所带来的电流场分布情况以及地磁场产生机理

当地球一侧面对太阳时,根据此理论模型,若外界太阳辐射全部屏蔽,则地球表面的电荷运动趋势是不断向尖端地带运动,产生电流场1,称之为磁场1(这个电流场与地表大陆分布情况以及大陆海拔情况有关,且电流各向同性,所以其总体效应为零,但可在局部地区对地磁场的分布造成影响);与此同时地表在不断地放电,因此在太阳辐射存在的情况下,地球正对太阳一面的电荷分布(主要分布在大陆上)是东面电荷最多,西面电荷最少(由于地球自西向东自转),因此在面对太阳一侧形成了自东向西的电流,称之为电流分布2,这个电流产生一个磁场,称之为磁场2,且可知面对太阳一侧,磁场较强,背对太阳一侧磁场发散;此外地表尖端地带聚集的正电荷随着地球自转所产生的磁场大小可称为磁场3;而地表上空的负电荷也在随着地球自转产生电流场4,对应一个磁场,可称为磁场4,由于正负电荷总量相等,因此磁场3和磁场4总体效应为零。综上所述,磁场2是地磁场的主要来源,具体数据则需要根据太阳辐射情况、大陆板块分布情况等详细数据建立模型计算。

全球气候变暖 (4)地球如何实现电荷平衡

可将地球视为一个超级电容器,在太阳为这个超级电容器以1800A持续充电的同时,也在进行着1800A的放电(见费曼物理学讲义闪电平均电流1800A,可推知充电电流是1800A),这个放电,就是闪电,所以,地球上现在闪电的平均电流就是1800A,闪电的电

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流则是自地表向高空,自下而上。闪电需要将空气击穿,因此多发生在空气湿度较大的地带,如阴雨大风天气、以及较高海拔火山口地带等。地球的表面电场强度自下而上超过100V/m(见费曼物理学讲义),电场分布应该是,地表直到电离层,因此,可以推算出地球这个超级电容器蕴藏着很大的能量。既然电荷量很大,为什么我们没有感觉?因为我们所处的位置,在同一电位上,而干燥的空气又是极佳的绝缘体,所以没有什么感觉。 (5)若地表植被减少会出现什么问题?

由以上几点可知,地球大电容是一个平衡系统。长期以来,地球上生态环境,植被覆盖情况是相对稳定的,因此,地表的含水量相对稳定,因此,地表的电导率相对稳定。按照此理论,当地表植被减少时,地表的电导率下降,即表现为电阻加大,也就是说,地球电容器的内阻增大,而充电功率即太阳辐射情况相对较稳定,根据焦耳定律,这在一定成都上使得地表的发热量增大,一定程度上促进了全球变暖。

(6)若地表植被大量消失或者出现大范围干旱将出现什么情况? 如方圆上千公里植被大量消失或者干旱,造成地表大片地区成为绝缘体,使得无法按照原来的电流场进行流动而大量电荷聚集在地表。由于电荷之间的库仑力,直观上表现为土地表面形成裂口,宏观上则表现为所在大陆板块的张力,能量形式则是弹性势能。干旱的时间越长,则能量聚集量越大。当潮湿的空气运动到这一地区时,由于雨水的湿润,大地又重新成为较好的导体,地表积聚的大量电荷迅速向尖端地带运动,于是倾盆大雨,伴随着大量的闪电,能量迅速释放,造成大陆板块的异常运动。这种能量释放对于地球来说微不足道,但是对于人类来说则破坏力巨大。 可以由这个模型得知,地表植被不断减少是全球气候异常的主要推动力之一,在地表温度缓慢上升的同时,各类异常天气现象也日益频繁发生,其中有着复杂的相互作用,需要更多更详尽的数据,如大气、洋流、地质等多方面,这个模型可以作为地球物理学的基本模型。具体问题具体分析,还可以推广至其他天体、星系。 化石能源的大量使用,一方面是造成温室气体的排放,另外一方面则是大量酸雨使得植被减少,双重作用使气候异常加剧。 编辑本段海洋变化与全球变暖

讲气候变化,海平面上升是很吸引眼球的新闻。其实大海并不是一个平面,海洋不同地方的海平面高度并不都是相同的,不同的大洋之间的海洋高度能相差不少。人 类关心的,观测到的,实际上是沿岸的海平面。影响沿岸海平面变化的因素非常多,比如潮汐、天气,比如气候变化,还有陆地本身的上升、下降等等,当然不同的 因素有不同的时间尺度。

全球变暖导致冰雪融化

人类对沿岸海平面变化的观测很早,当然早期资料的代表性普遍不足。地中海的的资料比较好一些,观测到从公元1世纪到1900年的漫长时间里面,地中海的海 平面变化幅度没有超过正负25厘米,或者说基本上是稳定的;这期间地中海的海平面升降的变化速率,基本上都在每年0到2毫米之间。进入近代以后,19世纪 后半期,世界各大洋面都有了观潮仪,

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