大气中的二氧化碳有何物理效应?
当今世界上每年要燃烧成百亿吨的矿物燃料,一方面向人们提供了创造高度物质文明所必需的能源,但同时要释放出大量的CO2和其它气体。据科学家们估算:到2025年,大气中的CO2含量将增加一倍。而CO2的剧增所引起的物理效应将会对地球造成何种影响,这个问题也在引起人们的普遍关注。
美国全国航空和宇宙航行局空间研究院的一组大气物理学家曾公布了他们的一项研究成果,自1880年以来,大气中的CO2(主要来自矿物燃料的燃烧)的增多,已使地球的气温升高0.4℃,其中,自20世纪60年代中期至今,就已升高了0.2℃。这一大气物理研究小组还估计了21世纪地球的气温上升有3种可能:全球的矿物燃料释放的能量如以每年3%的速率增加,则气温可升高3℃~4.5℃;如以每年1.5%。的速率增加,则可升温2.5℃;如每年能量增加的速率为零,则升温为1℃。综观这3种可能,到21世纪末,地球的气温将升高2℃以上。而南极西部的冰层温度将升高5℃,这足以使冰层移动和融化。届时,地球上不少低洼地区将受洪水之害,而现在得天独厚的雨水充沛的北美和中亚地区可能出现干旱,现有的农业生产活动模式将遭到严重的破坏。于是,国外有一些学者便发出呼吁,要求各国特别是工业发达的国家做出抉择,有效地使用能源,以防止CO2的这种增温效应造成未来的灾害性的气候变化。
一些科学家把大气中CO2的增温效应又称为“温室效应”。他们的解释是:CO2只是大气中的微小部分,但它会吸收红外线辐射,太阳光的大部分能源是在可见光谱的范围内放射出来的,它们穿过大气层而使地表变暖,而地表温暖的陆地和海洋也是以波长较长的红外线向外强烈地辐射的。地球表面的实际温度决定于能源的收支平衡,随着大气中CO2含量的增加,地球发出的红外辐射的困难增大,因而使地表温度升高,在地球广生的辐射能等于其吸收的太阳能之前,气温将继续升高。这是由于大气中的CO2吸收了一些原本辐射出去的红外线,再重新辐射回到地面而产生温室效应的缘故,即所谓“温室效应说”。
也有一些科学家对于CO2的这种温室效应的恶果不以为然。他们认为因CO2剧增而引起的“温室效应”将会为其它因素所抵消,致使气候周而复始的变化。美国农业部的专家伊索德博士的报告称,CO2的温室效应只能使21世纪的大气增温0.25℃左右,这一增温幅度属于气温正常变化的范围。他称这个结论是在一系列实验计算的基础上得出的,这比其它流行的上升2℃的说法要小得多。另外,在1980年华盛顿的“CO2与气候变化”的学术会议上,不少学者认为过去数百万年的地球气温变动与现在相比未超过2℃。
还有的科学家持更为极端相反的观点。他们认为20世纪40年代以后,地球的平均温度就有过下降的趋势,这是CO2的“温室效应说”无法解释的。他们提出:应考虑到另一种因素,即CO2主要是以烟雾的形式进入大气层的,由于烟雾增多,导致大气透明度的下降,使得到达地球表面的短波辐射(阳光能量)减少了,这便使地球气温下降了。这就是所谓大气中的CO2具有的“阳伞效应说”。他们还指出:“当然。引起地球冷却、气温下降的‘阳伞效应’不只是这种CO2烟雾,还与大气中的其它微粒有关”。
长期以来,人们对CO2给地球的物理效应究竟是什么一直争论不休,目前尚难最后定论,只有进一步地进行探索和研究,方能彻底揭开这一问题的真正奥秘。
专家们警告说:当今世界各国的公民都有责任做好地球的管理工作,包括任何可能影响到气候的人类活动,当然,我们必须先了解大气中的CO2及其物理效应。一旦了解之后,就会自觉地做好地球管理工作了。