溫室效應發生也許與人類活動無關,科學家發現自然界有自己的調控法則

2021-01-13 科壇春秋


所謂溫室效應是指透射陽光的密閉空間由於與外界缺乏熱交換而形成的保溫效應,大氣中的二氧化碳就像一層厚厚的玻璃,使地球變成了一個大暖房。




幾十年來大氣二氧化碳濃度是逐漸增長的,科學家們一度以為地球這些年的溫室效應加劇是因為人類活動引起,在工業化過程中,人類向大氣中排放了大量的二氧化碳。近年來,我們一直在進行節能減排,希望減少人類活動對於地球氣候的影響。


但是我們人類記錄二氧化碳濃度時間僅僅只有幾十年?溫室效應,氣候變暖真的是人類活動引發的麼?



在日前在上海科學會堂舉行的大洋鑽探50年報告會暨專著首發儀式上,中科院院士、同濟大學汪品先教授提出了不同的意見。


事實上,地球上的碳的儲量,只有六十分之一在大氣中,絕大多數都在海洋中。



在南大西洋大洋鑽探的科學研究中顯示,5500萬年前,地球上曾經發生過一起著名的大洋酸化事件,當時的海水PH值突然降低,碳酸鹽急劇溶化,南大西洋2000到4000米深海的碳酸鹽含量,幾千年裡下降到零。科學家們推斷是海底的天然氣水合物融化釋放出了甲烷,在不過2萬年的時間裡,就有2萬億噸的甲烷從水合物中釋出,所以當時大氣中的二氧化碳濃度劇增,產生的溫室效應導致海水溫度增加了5度到8度,引起了生物大滅絕事件。


而這樣的海底碳量大釋放的現象是地球固有的周期性事件,中國科學家經過和歐洲科學家的合作,他們整理了五百萬年各大洋的碳同位素記錄,提出碳同位素長周期是全大洋共同特點的假說。他們發現每過40-50萬年,地球海洋的碳量就有一個周期性的變化。


這種周期性變化在地中海的研究中格外明顯,2005年,同濟大學和義大利帕多瓦大學合作,在西西里島的海濱進行地質考察。幾百萬年來的地中海幾乎是個封閉的海盆,極地產生的深層水難以進來,而非洲季風造成的尼羅河洪水泛濫,又會給地中海表層水帶來藻類勃發,在海底形成腐泥沉積。正是這種特殊的條件,使得地中海地層裡保留了最明顯的四十萬年長周期。



那麼這樣的變化是怎麼形成的呢?共同參加「南海深部973」項目的廈門大學焦念志教授主持的國際工作組,提出了「微型生物碳泵」的新概念,揭開了這一神秘現象的面紗。


原來海洋對碳循環的調控最重要的是通過生物泵進行的,浮遊生物通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳。但是作為海洋浮遊生物的藻類都需要有豐富的營養鹽支撐,才能有正常的生物泵運作,產生顆粒有機碳。顆粒有機物是參與全球碳循環的。


如果海水裡缺乏營養鹽,就會變成微型生物的世界,只能有「微型生物碳泵」,產生的是溶解有機碳,長期不參加海洋碳循環。此時大氣中二氧化碳就會減少。


當全球季風減弱,陸地上的營養物質不會來到海面上,大洋營養鹽含量低下,溶解有機碳比例大增,使得海水的碳同位素進入重值期,也就是大氣中的二氧化碳數量減少。


當全球季風加強、海洋營養鹽增多,浮遊藻類的「生物泵」活躍,顆粒有機碳比例上升,海水碳同位素變輕。此時大氣中的二氧化碳就會增加。


另外,汪品先院士也指出,地球溫度的提升,也不一定是二氧化碳增加導致的溫室效應產生的,在2000萬年前,地球上的二氧化碳濃度很低,但是溫度卻提升了很多。人類對於地球本身的的認知還是很有限的


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