大氣中二氧化碳濃度變化趨勢的預測

　　二氧化碳,象水汽和臭氧一樣,是影響大氣中輻射傳輸過程的一種主要氣體,從而二氧化碳的含量是控制大氣溫度的一個重要因子。眾所周知,地表和低層大氣的溫度比平流層和中層大氣溫度為高。大氣中的二氧化碳將發自地表的和低層大氣的熱輻射吸收了,使之不能射出大氣層以外,但高層大氣的二氧化碳卻以比較低的溫度向外發出輻射。

　　所以,二氧化碳的存在是使地氣系統的射出輻射減小,也就是說,大氣中的二氧化碳象溫室的玻璃一樣,可使地表面保持較高的溫度。如果大氣中的二氧化碳含量增加,地表和低層大氣的溫度就會升高。這說明大氣中二氧化碳含量的變化有可能帶來明顯的氣侯效應。而自世界規模的工業化以來,人類活動的結果確實使大氣中的二氧化碳含量在增加。

　　因此,其氣候效應問題就成了當今世界上最引人注目的環境問題之一但是,地球上氣候本身又存在著自然波動,存在短周期的波動和長周期的巨大變化,要證實人類活動增加大氣中的二氧化碳所帶來的氣候效應是一件極為困難的事。從1958年以來的系統觀測表明,到1978年為止大氣中二氧化碳可能比工業化以前增加了約40ppm。模式計算表明,二氧化碳的這一增量所引起的氣候效應小于氣候的自然波動。但是,人們仍然擔心,如果二氧化碳繼續以現在觀測到的增長速度遞增,那末在幾百年以后就將達到工業化以前濃度的5一10倍,就有可能引起災難性的氣候效應。

　　過去十幾年中,人們利用各種簡化的氣候模式或復雜的大氣環流模式來探討大氣中二氧化碳增加所引起的氣候效應,例如Manabe等的一維和三維模式Smagorinsky等的討論等。雖然目前的結果分歧很大,不過大家趨向于預言二氧化碳增加一倍,全球地表溫度將要增加2一4℃。這是一個可觀的數值。如果二氧化碳增加到八倍,上述一維模式預告,全球地表平均溫度將上升7℃,這一溫升可與地質年代史上發生過的最大溫度波動相比擬。盡管這種估計在定量上還可懷疑,氣候模式還有許多地方需要改進(甚至大改進),但大氣中二氧化碳含量增加一倍以上可以使氣候有明顯的變化,這是毋容置疑的了。

　　本文不談二氧化碳增加如何影響氣候的問題,而是談另一個根本的困難問題,即關于大氣中二氧化碳濃度變化趨勢的預測。現在科學儀器很發達，二氧化碳監測儀等專業儀器可以很準確的監測到大氣中二氧化碳濃度的變化并且記錄下來。這個問題不僅涉及到許多自然科學學科,如海洋化學、海洋動力學、大氣化學、大氣動力學、生物化學以及微生物學等等,還涉及到復雜的社會科學,如各國的人口政策、能源政策以及戰爭等復雜的社會問題。

　　大氣中二氧化碳的增加一方面取決于人為排放的增加(這取決于世界人口增長速度、能源需求量的增加速度和開發速度以及替代能源的開發速度等等),另一方面又取決于自然二氧化碳貯庫對人為排放的二氧化碳的響應,特別是生物圈和海洋的響應。到目前為止,任何超過幾十年的變化趨勢預報都只不過是一種猜測。

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