今年由於新冠疫情的影響,世界上很多工廠的生產和銷售都處於停滯或者減量生產的狀態,各種能源的需求也出現了一定程度地縮減,隨之而來的汙染物排放包括溫室氣體的排放量也處於一個低位的水平。那麼,我們是否能夠根據目前的形勢,推測出今年全球的平均溫度要比往年低呢?
全球平均氣溫的整體變化及原因
影響全球平均氣溫的主要因素,其根源在於地球表面及大氣層接收到太陽輻射能量的多少,如果從較長的時間尺度上來看,地球上的平均溫度呈現明顯的周期性變化規律,即每隔一定的時間,就會出現大冰期,在大冰期的間隔之內會有若干個溫暖期以及小冰期。雖然具體成因目前科學界還有一定的爭論,但主流觀點認為這是太陽系在銀河系運行過程中處於不同位置的周期性所決定的。
銀河系是一個具有四條主旋臂的棒旋星系,而我們的太陽系位於銀河系的一條懸臂-獵戶旋臂上,圍繞銀河系運行一周需要漫長的2.23億年。而在運行過程中,太陽系對於獵戶旋臂的相對位置並非一成不變。當運行到星體密度比較大的區域時,太陽所受到其它星體引力的影響作用就會變大,從而對太陽系行星向心力產生一定影響,太陽輻射強度有所降低,行星與太陽的距離變大,而且變多的宇宙空間中的星際物質,一定程度上會加強對太陽輻射的阻擋和吸收,從而使得地球上接收到的太陽輻射總量變小,地球就會進入冰期。
與之相反,當太陽運行到星體密度比較稀疏的區域時,太陽本身的輻射能力就會增強,行星與太陽的距離縮短,星際物質阻擋和吸收太陽輻射的能力也變弱,地球接收到的太陽輻射總量就會增加,地球就會緩慢進入升溫模式。
從大量的地質和天文觀測數據顯示,地球從一個大冰期進入到另一個大冰期的時間,大約為2-3億年,這與太陽系圍繞銀河系運行一周的時間基本吻合。有歷史記載的大冰期,我們可以查到三次,即震旦紀大冰期、二疊紀大冰期和第四紀大冰期,其中第四紀大冰期是距離現在最近的一次、也是規模最大、影響最大的一次大冰期,一大批生物滅絕,只保留下來那些適應能力極強的生物物種。
全球變暖與全球氣溫的周期性變化不矛盾
現在關於全球氣溫的周期性變化,以及全球變暖的現象,都有足夠的數據和資料作支撐,而關於二者的正確性一直以來都是人們爭論的焦點。其實,我認為,二者並沒有根本上的矛盾,全球氣溫的周期性變化是大時間尺度上的氣候效應,是由天體運行的規律所致;而全球變暖則是在較小的時間尺度下,在一個全球氣溫變化周期之內,由於空氣組成物質的改變,引發地球紅外長波輻射被大氣層吸收比率增加的結果。
拿近100年來的觀測數據,以及與更長歷史的其它冰期間的氣溫推測數據對比來進行分析。從橫向上來看,在現在所處的同一間冰期之內,特別是近100年來全球氣溫的增長幅度特別明顯,地球整體上氣溫增長了1攝氏度,而且兩極和高山地區增溫幅度有的地區甚至達到了2-3攝氏度。從縱向上來看,如果將近100年的氣溫變化與其它冰期之間相對應的年份來比較,這種氣溫增加的幅度也比較明顯,總體上要比其它時段高出30-50%。
因此,我們推測得出這樣的結論,那就是全球氣溫的周期性變化是地球溫度調節的大趨勢和大範圍,而全球變暖是一個周期之內氣溫異常上浮波動的具體體現,更多的是一種人為作用佔主導因素的外在驅動力和催化劑。
影響全球變暖的主要因素
根據科學家們的研究,目前共確定了6種主要的溫室氣體,分別是:二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟化物、全氟化碳和六氟化硫。這些氣體在微觀粒子的化學性質層面具有一定的相似性,那就是擁有偶極矩的紅外活性分子,具有較強的吸收紅外線和保存紅外熱能的能力。另外,水蒸氣和臭氧也屬於這類的分子,但是由於其在空氣中的時空分布的變化規律性非常不強,也很難進行減排控制,因此沒有被列入全球溫室氣體清單。
如果從引發溫室效應的能力上看,二氧化碳雖然是最主要的溫室氣體,但是與等量的其它溫室氣體相比,其增溫效應能力卻是最低的。其它氣體的增溫能力,分別是這樣的:甲烷是二氧化碳的21倍、氧化亞氮是二氧化碳的270倍,氫氟化物是二氧化碳的140-11000倍,全氟化碳是二氧化碳的6500-9000倍,六氟化硫是二氧化碳的24000倍。
這些溫室氣體中,二氧化碳是大氣層中自古以來就存在的,不過從人類進入工業文明之後,空氣中所含的二氧化碳濃度逐年增加,到2019年時創紀錄達到了415ppm,每年向大氣新排放量達到上百億噸,現在大氣中二氧化碳的含量要比100年前增加了至少40%。而其它溫室氣體的出現,更是隨著人類文明進程的加快對空氣中排放大氣汙染物的直接結果,這些氣體原本在自然界中根本不存在或者含量極其微小,目前也成為造成全球氣候變暖的重要貢獻力量。
人類活動與溫室氣體排放量的增加,主要來源渠道有:
工業生產、燃煤發電、機動車行駛等過程中大量化石能源的消耗;森林、草原中擁有固碳能力的植被,因人類加劇開發而面積銳減、或者功能退化;礦物及天然氣等開採過程中的釋放,主要是甲烷,以及隨著全球變暖致命大量冰川融化帶來甲烷釋放帶來的惡性循環;工業生產中一些化學原料合成時的產生物,被釋放到環境中,主要是氫氟化物、全氟化碳和六氟化硫等含氟化合物。疫情之後全球平均氣溫能否降低
新冠疫情發生之後,全球很多地區的工業生產和人民生活受到了極大影響,無論是從能源消耗的水平,還是人類活動空間的範圍來看,都要比疫情發生之前明顯降低,那麼直接的結果就是溫室氣體的新產生量要比原來有所降低,但這並不等同於今年的平均氣溫 會發生明顯的降低,主要原因有:
一是溫室氣體減少的新增排放量,與全球大氣層中原有的溫室氣體總量相比非常微小。可以初步估算一下,全球能源即使減少使用50%,所排放的二氧化碳等溫室氣體,佔到大氣層中原有二氧化碳總量的比例,不到千萬分之一。
二是溫室氣體產生的增溫效應,是一個逐步積累和釋放效力的過程。需要幾十年、上百年溫室氣體總量增長的持續醞釀,才會推動全球平均氣溫整體上升這個趨勢。
三是增溫效應的產生,不會因氣體輸入量的減少而發生明顯波動。因為大氣層中的這些溫室氣體,如果沒有新增輸入的情況下,除了二氧化碳在綠色植物的作用下會保護一個相對穩定的平衡狀態,其它的溫室氣體的存在時間少則幾年、多則上百年,其溫室效應是持續進行的。
四是溫室效應具有緩衝和累積效應。雖然目前排放大氣中的溫室氣體的新增量一定程度上降低,但並不代表沒有輸入環境系統,如果減去溫室氣體的自然消耗,其輸入總量仍然在持續增加,溫室效應的緩衝和累積效應仍然沒有發生改變。
總結一下
新冠疫情,給人們的生產生活和身體健康產生了嚴重威脅,是今年帶給世界各國的一個慘痛自然災難。因疫情的影響,雖然全球自然資源和能源消耗短期內呈現下降趨勢,溫室氣體的排放也有明顯降低,但從全球變暖的增溫效應及氣體數量變化的情況來看,對全球氣溫降低的作用是微乎其微。不過,我們也要看到,隨著疫情的發生,在人類對自然資源和能源的索取和利用程度降低的同時,很多地區生態環境發生了明顯的改善趨勢,這將對我們重新審視和思考人與自然的關係、調整發展和行為模式具有一定的警醒作用。