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?dú)怏w,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(fā)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(fā)出輻射。

　　所以,二氧化碳的存在是使地氣系統(tǒng)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(yīng)。而自世界規(guī)模的工業(yè)化以來,人類活動的結(jié)果確實(shí)使大氣中的二氧化碳含量在增加。

　　因此,其氣候效應(yīng)問題就成了當(dāng)今世界上最引人注目的環(huán)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(shí)人類活動增加大氣中的二氧化碳所帶來的氣候效應(yīng)是一件極為困難的事。從1958年以來的系統(tǒng)觀測表明,到1978年為止大氣中二氧化碳可能比工業(yè)化以前增加了約40ppm。模式計(jì)算表明,二氧化碳的這一增量所引起的氣候效應(yīng)小于氣候的自然波動。但是,人們?nèi)匀粨?dān)心,如果二氧化碳繼續(xù)以現(xiàn)在觀測到的增長速度遞增,那末在幾百年以后就將達(dá)到工業(yè)化以前濃度的5一10倍,就有可能引起災(zāi)難性的氣候效應(yīng)。

　　過去十幾年中,人們利用各種簡化的氣候模式或復(fù)雜的大氣環(huán)流模式來探討大氣中二氧化碳增加所引起的氣候效應(yīng),例如Manabe等的一維和三維模式Smagorinsky等的討論等。雖然目前的結(jié)果分歧很大,不過大家趨向于預(yù)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(shù)值。如果二氧化碳增加到八倍,上述一維模式預(yù)告,全球地表平均溫度將上升7℃,這一溫升可與地質(zhì)年代史上發(fā)生過的最大溫度波動相比擬。盡管這種估計(jì)在定量上還可懷疑,氣候模式還有許多地方需要改進(jìn)(甚至大改進(jìn)),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(guān)于大氣中二氧化碳濃度變化趨勢的預(yù)測。現(xiàn)在科學(xué)儀器很發(fā)達(dá)，二氧化碳監(jiān)測儀等專業(yè)儀器可以很準(zhǔn)確的監(jiān)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(xué)學(xué)科,如海洋化學(xué)、海洋動力學(xué)、大氣化學(xué)、大氣動力學(xué)、生物化學(xué)以及微生物學(xué)等等,還涉及到復(fù)雜的社會科學(xué),如各國的人口政策、能源政策以及戰(zhàn)爭等復(fù)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(fā)速度以及替代能源的開發(fā)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(yīng),特別是生物圈和海洋的響應(yīng)。到目前為止,任何超過幾十年的變化趨勢預(yù)報(bào)都只不過是一種猜測。

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