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溫室氣體已經(jīng)成為人類的噩夢,正在侵蝕著地球生態(tài),似乎要將地球生命拖向萬劫不復的深淵。由此,人們大都將溫室氣體視為妖魔,深惡痛絕,必將除惡務盡而后快。
殊不知,溫室氣體本身并沒有惡意,而且對人類來說還是必不可少的,只是物極必反,多了就受不了而已?,F(xiàn)在,就讓我們來了解一下這個被過度妖魔化的玩意吧。
先了解一下何謂溫室氣體
簡單地說,溫室氣體就是在大氣中能夠吸收地面反射的長波輻射、并將吸收的輻射重新發(fā)射出去的氣體。
宇宙中,充滿了電磁波,實際上電磁波就是光波,包括可見光和不可見光。任何物體只要不是絕對零度,都會輻射電磁波。電磁波具有能量,根據(jù)波長不同,能量也不同,波長越長能量越小,波長越短能量越強。
而物體溫度越高,輻射的電磁波波長越短,反之則越長。太陽表面溫度約6000K,因此其輻射的波長就較短,99%以上波長在0.15~4μm(微米)之間;地表接收到太陽輻射后,一部分被吸收,還有一部分會被反射回去,由于地表溫度低,反射的波長就較長,一般在3~120μm之間。
地球大氣有一個欺軟怕硬的特點,就是對能量強的短波輻射,會敞開大門迎接,這樣太陽輻射穿過大氣就如透明的,長驅(qū)直入(一部分會被反射);而對波長較長能量較小的輻射,則會吸收和截留,不讓它過去,這樣地球反射的能量就被大氣層擋住了,并加熱了大氣和地表。
大氣中并不是所有氣體都能夠吸收和截留長波輻射,只有所謂“溫室氣體”才這樣勢利眼,強烈吸收和發(fā)射長波輻射。這種溫室氣體主要有:水汽、二氧化碳、氧化亞氮、氟利昂、甲烷等。而二氧化碳則是溫室氣體中最厲害的,其貢獻占比高達60~70%。
近100年來,大氣中的二氧化碳和甲烷增加很快,形成這種現(xiàn)象的主要原因是人類對森林的砍伐、化石燃料(包括木柴、煤炭、石油等)的燃燒、種植養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的沼氣等。
溫室氣體的不斷增加,就形成了溫室效應。溫室效應又叫“花房效應”或大氣保溫效應,就等于溫室氣體像一個大玻璃罩,罩住了地球,陽光輻射可以透過這個罩子到地表,而地表散發(fā)的熱量卻無法排放到室外,地球這個大溫室就不斷的升溫。
人類面臨的困境
全球科學家時隔25年,已經(jīng)先后兩次向人類發(fā)出警告信,呼吁地球生態(tài)已經(jīng)面臨極大危機,留下的時間不多了,人類如果不盡快改變自己的行為模式,修復生態(tài),很快地球?qū)l(fā)生失控并不可逆轉(zhuǎn)的氣候災難,人類也將面臨滅絕大劫難。
這兩封信第一封于1992年發(fā)布,第二封于2017年發(fā)布。第二封信中,科學家們失望地哀嘆,從第一封信發(fā)出后的25年,人類并沒有引起足夠重視,對環(huán)境的掠奪和破壞絲毫也沒有收斂,而是變本加厲,生態(tài)持續(xù)惡化。
后果就是溫室氣體不斷增加,溫室效應就越來越厲害,地球平均氣溫不斷升高,兩極冰蓋和各地冰川不斷融化縮小,海平面上升,從而導致極端氣候和一系列災變。
如何減少溫室氣體排放,減緩氣溫升高,已經(jīng)成為聯(lián)合國最重要的事情之一。全球幾乎所有國家都參與簽署的《巴黎協(xié)定》,核心內(nèi)容就是減少溫室氣體排放,目標就是在本世紀末將溫度上升幅度控制在工業(yè)化前平均氣溫2℃以內(nèi)。
監(jiān)測表明,現(xiàn)在的平均氣溫已經(jīng)比工業(yè)化之前升高了1度多,這種趨勢還在加劇,如果不加以遏制,本世紀末將有50%機會上升4℃。而科學研究認為,地球自然調(diào)控系統(tǒng)承受溫度升高的閾值是上升3℃,到達這個臨界點,全球氣候自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)就會崩潰,不可逆轉(zhuǎn)系列災變就要降臨。
溫室效應真會導致生態(tài)大滅絕這么嚴重的后果嗎?
這一點似乎無可置疑,因為溫室效應的不斷增加會讓地球環(huán)境生態(tài)發(fā)生連鎖的惡化反應。
溫度升高的最直接現(xiàn)象就是導致冰蓋和冰川融化,海平面升高,大洋環(huán)流發(fā)生變化,水循環(huán)也發(fā)生重大改變,從而引發(fā)整個氣候發(fā)生災變。
這些災變包括,一些地區(qū)暴雨成災,沙漠變澤國;一些地方長期干旱,綠洲變沙漠;森林大火持續(xù)不斷,熱帶雨林不斷消失;溫暖氣候?qū)е虏∠x害肆虐,封在冰蓋中的史前病毒也伺機而出,對生態(tài)可能造成難以預測的損害。
海平面不斷上升,還將淹沒沿海區(qū)域,而現(xiàn)代人有50%居住在沿海區(qū)域,80%以上的發(fā)達城市都在沿海,這種全球性災難變化將導致人類不得不大逃亡和大遷徙;混亂和經(jīng)濟的衰退,物資的匱乏將導致瘟疫盛行,人類面臨大減員。
由于人類賴以生存的淡水寶庫~冰川消失殆盡,江河湖等淡水資源不斷干涸枯竭,人類生存將受到巨大威脅;研究表明,高溫環(huán)境更容易懷上男寶寶,低溫環(huán)境更容易懷上女寶寶,溫度升高的副作用導致男女比例嚴重失調(diào),由此人類將遭受繁衍危機。
溫室氣體持續(xù)不斷地增加,氧氣的比重將逐漸下降,大氣最終會與地球10億年前的情況類似,屆時野生動物與人類都將無法生存。
物極必反,溫室效應最終的結果很可能是導致全球性冰川期來臨。這是因為南極冰蓋融化導致的大量淡水注入海洋,海水鹽度降低,大洋的冷暖循環(huán)將逐漸停滯,由此導致全球溫度降低,冰河時期將會來臨。
冰河期,地表大部分或全部被冰封,暴風雪和龍卷風不間斷地肆虐,人類還能生存否?有人可能認為在地底下能躲過一劫,但這種冰川期有多久呢?據(jù)考證,距離我們最近的冰期叫第四期冰期,開始于距今200~300萬年前,結束于距今2萬年前。人類能夠經(jīng)受住冰封數(shù)百萬年,冰蓋厚達數(shù)千米的嚴寒考驗嗎?問題是,吃什么續(xù)命呢?
但溫室氣體也不是全壞,人類也離不了它
研究表明,地球上的溫室氣體,為地球溫度貢獻了38℃,也就是說提升了地球溫度38℃。目前地球全年平均氣溫約15℃,如果沒有溫室氣體,地球平均氣溫將下降到-23℃。
前面說了,地球氣溫上升3℃是一個閾值,會導致巨大災難,而事實上下降3℃也不行,同樣可以導致巨大災難。溫度降低的災難就是冰期的到來,所謂冰期,就是全球冰天雪地,草木不留。
如果平均氣溫降到-23℃,地球?qū)蔀橐粋€永不解凍的冰球,所有可見物種將完全死絕。由此可見,正是溫室氣體,保護著人類滋潤地活著。所以,按哲學觀點,任何事物都要一分為二,沒有極端的壞,也沒有極端的好,溫室氣體也是一把雙刃劍。
地球每天吸收的太陽輻射,有70%要反射回太空。由于溫室氣體的阻隔,將這些反射的熱量保存下來,就讓地球有了溫暖。這種阻隔過多了,地球就會越來越熱,而阻隔不足,就會越來越冷。
出現(xiàn)在24億年前到21億年前的休倫冰期,就是因為溫室氣體不足導致的。當時地球發(fā)生了大氧化事件,大氣中的氧氣從0.2%急劇上升到4%,但大氣中的二氧化碳卻急劇減少,幾乎沒有了。這是因為大量的藍細菌吸收了二氧化碳,釋放的氧氣又把甲烷氧化。
地球由于沒有了溫室氣體保護,氣溫急劇下降,進入了冰期。休倫冰期的地球凍成了一個雪球,白色雪球反射的陽光量更多,可以高達90%以上,地球就越來越冷。惡性循環(huán)的結果是這個冰球越凍越結實,冰期一直持續(xù)了2~3億年之久。
這次大冰期讓剛剛誕生脆弱的生物大量滅絕,差點扼殺了地球生命的萌芽。因此,溫室氣體本身不是惡魔,而是一把雙刃劍。溫室氣體不能沒有,也不能過多,要恰到好處,才能有利于地球的生態(tài)。
將來人類很可能會在火星制造溫室氣體
現(xiàn)在,火星已經(jīng)成為人類移民地外的首選星球,但那里的平均氣溫只有-55℃;大氣只有地球大氣密度的1%,且主要是二氧化碳;那里的水都隱藏在地下,以冰凍的方式存在。這樣的條件是不適合人類居住的,必須改造。
科學家們認為,首先要改造那里的大氣,就是制造大量的溫室氣體。通過溫室氣體,讓火星鎖住反射的陽光而升溫,溶解出地下水,在火星上形成江河湖泊和海洋,然后再在上面播撒經(jīng)過基因改造的生命種子,漸漸將火星改造成地球的姊妹星球。
在火星上制造溫室氣體的方案有很多,其中廣受歡迎的方案是在火星上建大型化工廠,并配套建設核電站提供動力。化工廠源源不斷地制造并向大氣中釋放四氟化碳,這是一種溫室氣體,如果每小時排放1000噸這樣的氣體到火星大氣中,只要30年,火星溫度就可以提高27.8℃。
火星改造計劃有許多步驟和方法,這里就不展開說了。說這個事的意義在于,溫室氣體在某些時候不但不是惡魔,還是救世主,是生命的創(chuàng)造者和保護神呢。
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