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今天，全球气候变暖已经成为普通人感知到的现象，但在这个尽人皆知的现象后面，人们对气候变化的复杂特征却知之甚少。 环球不同凉热 2004年上映的好莱坞灾难影片《后天》，描绘的是以美国为代表的地球一天之内突然急剧降温，进入冰川期的科幻故事。蹊跷的是，这个冰川期是全球变暖引发的，全球变暖不是导致气温上升吗？怎么会进入冰川期呢？ 由于二氧化碳等气体的温室效应，在过去100年里，全球地面平均温度大约已升高了0.3~0.6℃，许多科学家预测，未来100年人类将完全进入一个变暖的世界，全球平均地表温度将上升1.4~5.8℃。届时，各大冰川均融化殆尽、水资源严重缺乏、海平面快速上升，各种自然灾害以空前的强度侵蚀着人类、先进国家的边防士兵向无数越过边境的难民扫射、人类的文明逐渐消失……如果二氧化碳持续增加、全球气候不可逆转的变暖，人类文明终将崩溃！ 不过，确实有一些科学家认为，当全球变暖、其他地区变得酷热难当的时候，欧洲和北美反而会变冷。 为什么会出现这种说法呢？原来，大西洋北部有一股势力强大的暖流，称为北大西洋暖流，它是亚热带地区墨西哥湾暖流的延伸，向北一直流入北冰洋。长期以来，这股暖流温暖湿润了大西洋两岸的北美和西北欧。该暖流对西北欧气候的影响最为明显。使西北欧沿岸形成了典型的海洋性气候，处于高纬度的巴伦支海西南部终年不封冻。 可是，但全球气温上升时，这股暖流就逐渐变弱了。这股洋流主要是由北冰洋低温、含盐量高的海水下沉而驱动的，而随着全球变暖，冰川融化，更多的淡水被注入了北冰洋表面。海水含盐量减少后密度降低，也就减弱了下沉推动洋流的力量，就会导致北大西洋暖流的势力减弱，欧洲和北美东部气候变冷。 2005年，英国的海洋学家提出，气候变化已经开始影响洋流，他们的观测结果显示大西洋暖流已经减弱了30%，这让科学家们感到震惊。如果未来持续发生这样的情况，欧洲的温度可能在几十年内下降5°C甚至更多，欧洲和北美大陆将被冰原覆盖，真实再现电影《后天》中冰封大地的可怕景象。 不仅欧洲可能要变冷，南极洲也可能更加寒冷。一份2002年发表的研究结果显示，南极州内陆在1966年到2000年之间却变冷了；最新的研究也显示在1969年到2000年，南极洲东部气温的确略有降低；此外，科学家使用雷达测量南极冰盖的冰层厚度，结果显示1992年到2003年间，巨大的南极东部冰盖的厚度也在缓慢增长。 这些现象显示南极大陆似乎正在变得更冷。科学家认为，围绕南极大陆的环形冷气流的增强，阻止了热量传入大陆深处，从而导致了气温下降。而导致气流增强的则是我们熟悉的南极臭氧层空洞。臭氧吸收了太阳光中的大部分的紫外线并将其转换为热能从而加热大气，而氟利昂等污染物造成的臭氧层空洞使得大气上层吸收紫外线减少，温度降低，进而使得围绕南极的环形冷气流增强，气温下降。 二氧化碳与农作物 不论全球在未来怎样的冷热不均，但大气中二氧化碳含量的增加已经是显而易见的事实。科学家钻探冰层得到的冰核样本显示，在过去的50万年内，大气中的二氧化碳水平一直保持在180—300ppm（ppm表示百万分之一）。而在最近的几个世纪内，二氧化碳含量迅速攀升，到现在已经达到了380ppm。这说明，随着近几个世纪人类活动的显著增加，大气中二氧化碳的含量明显提高。 二氧化碳增加不仅对全球气候造成显著影响，也对动植物的生长影响深远。有科学家认为，二氧化碳增加会带来一个动植物生长的黄金时代，高二氧化碳浓度将会促进植物光合作用，农作物产量会提高到前所未有的程度，野生动植物也将会繁盛起来。 二氧化碳是植物进行光合作用的必要原料，植物在太阳辐射的作用下，以二氧化碳和水为原料，合成碳水化合物。因此，大气中二氧化碳浓度高，可以促进许多植物的生长，据研究最多可以达到提高三分之一的程度。二氧化碳升高还会带来额外的效应，例如，水是植物生存生长所需的关键资源，植物在打开叶片上的气孔吸收二氧化碳的时候，也会损失一部分水，而如果空气中二氧化碳浓度升高，植物就可以减少气孔的开启，从而减少水分流失。 这听起来是不是过于美好，以至于不太真实了？没错，因为这种美好景象根本不会出现。评估二氧化碳升高对农作物带来的整体影响不是那么简单的，全世界有许多研究人员在进行实验，对试验田的农作物施放高浓度二氧化碳，而相邻的对照试验田则保持自然二氧化碳水平。实验结果显示，高二氧化碳浓度可以让一些农作物产量提高大约13%。不过这种产量优势并不能长期维持，在随后的几年，两块试验田的产量就没什么区别了，专家认为，影响农作物产量的因素很多，像氮肥和水的灌溉都对产量有很大影响，二氧化碳的影响只是其中一方面。 而且，二氧化碳增多对农作物的影响在不同地区是不一样的，比如，二氧化碳增多会导致全球气温升高，这虽然会促进寒冷地区植物生长，但在本来就很热的赤道地区则会起到反作用。一项对巴拿马和马来西亚热带雨林地区持续了20年的研究表明，当地温度每升高1ºC，就会让植物生长减缓50%。 二氧化碳对农作物产量影响到底如何，这个问题真是过于复杂了。粮食作物在世界上广泛种植，每个地区各类条件都是不同的，土壤类型、气候、水、天气、基础设施、经验等等。气候变化太厉害，可能会使得农作物不再适应于原来地区的条件，有些可以被转移到其他地区，有些则不行。因此，预测二氧化碳增多给世界整体农作物产量带来的变化实际上是个不可能的任务。 更严重的是，大气中的高浓度二氧化碳即使促进了植物生长，却也会给生物多样性带来灾难。二氧化碳浓度增加会导致海水酸化，抑制海洋中钙质外壳生物的生存，其中就包括整个巨大的海洋生态系统的基础——浮游植物。这可能会导致海洋生物大量灭绝，其中就包括了那些对人类来说很重要的水产。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）的报告，到本世纪末，20%到30%的物种将会面临灭绝的危机。 来自宇宙的干扰 地球的光和热主要来自太阳，从来没人否认太阳是决定地球气候的最重要因素。问题是，太阳在现在发生的地球变暖中起了什么样的作用？还有它对未来的气候变化会有怎样的影响？ 地球得到的太阳能量会随着太阳自身能量输出的变化（和黑子相关）或地球轨道位置变化而改变。从时间尺度上看，这些变化有的需要几百万年，例如地球轨道的变化；有的则时间很短，例如太阳黑子活动周期只有11年。的确，不管原因是什么，只要地球接受太阳能量发生变化，就会对大气和气候产生巨大的影响。但有一点不要忘记：太阳自己并不能完全主宰地球的气候。 有何根据这么说呢？在40亿年前的地球诞生之初，太阳辐射出的能量要比现在弱1/3，随着岁月推移，太阳发光逐渐增强，才达到现在的水准。然而在远古时代，地球却要比现在还热得多。造成这个矛盾现象的原因之一，就是在地球早期，大气中的二氧化碳含量也要比现在高得多，强烈的温室效应使得那时的地球保持着高温。由此可见，地球气候并非是由太阳来做主的。 说到太阳辐射对气候变化影响，最显著的效应就是地球的冰期了。而即使是冰期，也不是单靠太阳辐射的微小改变就能完全解释的。冰期的形成少不了其他因素起到推动作用，不然不会那么冷。随着地球接受太阳能量减少，地面覆盖冰雪增加，反射回去的太阳辐射也随着增加，从而加强了地球变冷的效果。另外气温下降，海洋容纳二氧化碳增多，减少了大气中的温室气体，也对冰期形成起了推动作用。 总而言之，太阳对气候有影响，但气候变化不都是太阳的责任。20世纪90年代末期，一些丹麦科学家甚至还提出宇宙射线影响地球气候的理论，他们认为，宇宙射线可以电离大气，诱发云的形成，从而影响地球气候的变化。那么，当某一时期，太阳活动增强的时候，太阳磁场相应增强，就阻止了部分宇宙射线进入太阳系。这样，射入地球的宇宙射线也就减少了，导致大气中的云也会减少，使得地球变暖。 这个理论虽然广泛流传，但却经不起推敲。首先，宇宙射线真的会触发云的形成吗？理论上，宇宙射线会使大气电离，从而让大气中的悬浮颗粒由于带电而吸附在一起，颗粒增大就可以成为水蒸气凝结成水滴所需要的凝结核，促进云的形成，但实际上，科学家并没有真的发现这种宇宙射线引起的颗粒吸附。而且即使真的有这种现象发生，也不能指望其会对大气中的云量有什么显著的影响。地球上绝大多数地区的大气中，即使是很干净的海洋空气，都已经有足够的凝结核可以供云形成之用了，根本不需要宇宙射线来帮忙。 其次，就算宇宙射线真的可以影响云量进而影响气温，它也不能解释过去几十年中温度变化的趋势。过去50年中的直接测量显示，射入宇宙射线的强度并没有减弱，但全球气温却一直在持续上升。 看来，最近几十年气候变暖，主要还是由于人类活动急剧增加，促使大气中二氧化碳含量增加，从而导致地球变暖。因此，为了我们地球的未来，让我们尽量减少二氧化碳排放，追求低碳生活吧！ 地球历史上的极冷极热 人类对全球变暖忧心忡忡，其实在地球历史上，气候的冷暖变化是司空见惯的事。科学家们通过各种研究手段，已经重建了地球过去十几亿年中温度变化的历史。他们发现地球经历过多次极端气候的历史时期，地球在某些时期比现在热得多，而在某些时期则非常冷。 在过去的10亿年中，曾有几个时期几乎整个地球都被冰雪覆盖，尤其是在7.5~5.8亿年前，地球深陷于前所未有的剧寒冰期之中。在这次大冰期之后，地球经历了几个高温时期，温度要比现在还高。其中最热的一个阶段大约在5500万年前达到最高峰，当时，全球温度在短短的几千年内上升了5~8°C，而两极地区升温最剧烈，因为冰层都融化了，反射的阳光减少了，北冰洋都达到了亚热带的水平23°C。这次升温引发了大规模的生物灭绝。 这个高温期持续了20万年，据分析应该是由于大量二氧化碳进入大气导致的。那一时期大规模的火山喷放点燃了地下埋藏的煤等有机沉积物，释放出了大量二氧化碳。可以说这个极热时期就是温室气体增多导致地球灾难性变暖的活生生例子。 在这之后，地球温度降低了一些，进入了相对稳定的阶段。但其间一直是较冷的冰期和较温暖的间冰期交替出现。这种周期性的温度变化与地球运动轨道三要素（地球轨道偏心率、地轴倾斜度、岁差）的周期性变化相关联。即地球围绕太阳旋转时，公转轨道形状、地轴与公转轨道的黄道面间交角和公转时地球自转的角速度都会有变化，这些变化使得地球接受太阳的辐射有变化，影响了气候和冰期的形成。 在冰期之间，也出现过一些温度高峰，尤其是在大约12.5万年前。当时地球的温度比现在还要高1°C到2°C，海平面则要比现在高5到8米，这个高度足可以淹没世界上绝大多数海滨城市了。这次高温期就是地球轨道变化引起的。 在最近的一次冰期之后，地球在6000年前出现过一次高温期，不过这次高温期很可能只限于北半球，全球的平均温度并没有超过最近几十年的温度。这次高峰也是由于轨道变化触发的，不过植被和海冰覆盖面积的变化起到了重要作用。在公元800到1000年间，也曾出现过一个温暖期，这就是人们常说的中世纪温暖期，不过那时并没有现在温度高。 当然，过去地球曾经更热，并不表示现在地球变暖就没什么可担心的了。那时候海岸边可没那么多大城市，如今，如果地球一直这样热下去，总有一天大量的城市都会被海水淹没。有鉴于此，人类必须尽快行动起来，采取行动稳定住大气中二氧化碳的浓度，减少人类对气候的影响。即使我们只能拖慢气候变暖的脚步而无法阻止它，人类社会也可以获得更多的时间来应对各种随之而来的变化和挑战。 |
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