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变暖的地球

前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇变暖的地球范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。

变暖的地球

变暖的地球范文第1篇

盖亚理论的核心思想是认为地球是一个生命有机体——巨生命系统(Mega-life System)。洛夫洛克认为,地球表面的温度、酸碱度、氧化还原电位势及大气的气体构成等,是由生命活动所控制并保持动态平衡,从而使得地球环境维持在适合于生物生存的状态。他将这个动态平衡的系统,以希腊神话中地球母亲“盖亚(Gaia)”命名。

这一理论经过他和美国生物学家马古利斯(Lynnmargulis)共同推进,逐渐受到西方科学界的重视,并对人们的地球观产生着越来越大的影响。“盖亚假说”也由此成为西方环境保护运动的一个重要理论基础。

根据盖亚理论,就当时的趋势来看,估计40年后,即本世纪中期,大气中二氧化碳的浓度将达到500ppm。这时,地球的自我调节机制面临失效的巨大危险,全球变暖将进入一个新的不可收拾的阶段,气温也许会升高6—8度。

如果进入这个阶段,洛夫洛克预测,到了2040年,欧洲的夏季温度将在110—120华氏度之间,植物无法生长,从此失去粮食来源:欧洲中部地区的巴黎和柏林将变成沙漠:由于海平面上升,英国人将不得不逃离家园;中国将变成一个不适于居住的国家;美国佛罗里达州可能从地图上消失。

而在不久前,已经92岁的洛夫洛克,在接受MSNBC(微软全国广播公司,由美国全国广播公司和微软公司联合开办)采访时,却了自己的理论。他在接受采访时承认:“我的预测有误。我们并不真正了解地球的气候,20年前,我们一度认为做到这一点。这种不了解导致包括我在内的一些人做出错误的预测,也因此出版了一些耸人听闻的著作。我们预测的可怕影响并没有出现。”

他表示,现在的气候系统还是和往常一样,没有真正发生什么变化。但洛夫洛克强调,这并不意味着否认气候变化仍然在发生的现实,只是没有他此前认为的那么快速,所产生的影响也没有他预测的那么可怕。而这带来的好消息是,我们有喘息的时间,去找到解决问题的办法。

全球冷暖争论是一场长期的科学争论/杨学祥

根据近百年的气候变化历史和温室效应理论,气象学家得出了全球变暖的结论,并对人为排放温室气体提出了警告。近几十年来,全球变暖的证据铺天盖地,人们对变暖后果的担忧也与日俱增。

现在对全球变暖最主要的依据就是IPCC(世界气象组织和联合国环境规划署于1988年建立了政府间气候变化专门委员会)的一些报告。在IPCC的各种因子造成的辐射强迫一览表中,有温室气体、平流层臭氧、对流层臭氧、硫化物、矿物燃料产生的有机碳气溶胶、矿物燃料产生的烟尘气溶胶、火山、太阳共8种因子。云层厚度、潮汐强弱、深海强震的多寡等对气候变化有重大影响的因子都没有考虑。

提出温室效应的美国科学家季林(Keeling),在2000年又提出潮汐气候效应。季林认为,地球、月亮和太阳相对位置的变化会引起潮汐强度的逐渐变化,其周期为1800年。潮汐大时,有更多来自海洋深处的冷水被带到海面。这些冷水可以冷却海洋上的空气。潮汐小时,海洋深处的冷水很难被带到海面,世界就变得暖和。

与此同时,与地球变暖说相反的还有地球变冷说。人们可能对上世纪70年代初出现过的气候“变冷说”记忆犹新。1971年丹斯加德(Dansgaard)等人发表的格陵兰冰芯氧同位素谱分析成果表明,地球气候有十万年轨道周期变化,其中九万年为冷期,一万年为暖期。按此规律,目前气候的暖期已接近尾声,气候“变冷说”一度成为主流。

20世纪70年代,一批欧美的著名学者曾聚会于美国布朗大学,专门召开了一次“当前的间冰期何时结束和如何结束”的研讨会。学者们举出实例证明,目前的地球气温已经在开始下降,从暖到冷的变化很快,可以不足500年,如果人类不加以干涉,当前的暖期将会较快结束。这种“冰期将临”的观点一直持续了20年。直到了20世纪90年代,温室效应与全球气候变暖才成为国际社会的热点。

温室效应仅仅是全球变暖的一种因素,它不能解释全球气候冷暖变化的波动历史。历史上比现在规模更大的全球变暖是如何产生的?是如何消失的?目前的全球变暖会持续到什么时候?全球变暖说并没有给出合理的解释。

变暖的地球范文第2篇

“在位于南美大陆南端阿根廷境内‘冰河公园’里,每隔三四年都可以看到一次阿根廷冰湖最壮观的‘冰坝崩塌’景象,然而,这一景观自1988年1月17日最后一次出现后就再也没有形成过。据科学家考察,由于地球温暖化的缘故,冰河最前端的高度比20世纪80年代大幅度降低,因此不能再形成冰坝。

“1991年,奥地利和意大利国境附近的冰川,发现了一具约5000年前的男尸,服装和携带品几乎都完好无缺,这次发现显然是由于冰川快速萎缩的缘故。”

“南极大陆冰山出现龟裂,1998年3月23日卫星拍照的冰山与十几天前相比,约有200平方公里的冰山消失了。”

“地球温暖化给北极地带的植物带来极大的影响。一些北极圈内特有的植物开花期提前,致使按期而来的蜜蜂因错过开花期而不能传授花粉。这些植物由于无法传宗接代而数量锐减。”

近年来,有关地球温暖化的报道此起彼伏,日益严重的全球变暖趋势开始受到全世界各国的重视。地球温暖化是由于温室效应引起的。温室效应是通过大气中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氯氟烃(CFC)等“温室效应”的机理发生的。地球的温度是由来自太阳的热辐射和地球自身向宇宙放出的热放射之间的平衡决定的。太阳射向地球的热辐射被地表吸收,加热了的地表又向外散发热量。大气中的“温室气体”对来自太阳的短波辐射具有高度的透过性,对地球发射出来的长波辐射具有高度的吸收性,只有很少的热辐射能散失到宇宙中去,这种现象叫做“温室效应”。温室效应本是一种自然现象,地球通过温室效应将平均温度保持在15℃左右,如果没有温室效应,地球上将是冰天雪地,平均气温为-18℃。

然而,由于工业革命以来,煤炭、石油等矿物能源的大量开采和使用,使排放到大气中的二氧化碳量大大增加,导致近100年里大气中的二氧化碳浓度上升了30%,地球平均气温上升了0.3-0.6℃。这就是迫在眉睫的地球温暖化问题。

全球气候变暖会使冰世界秘书网版权所有川溶化,海平面升高,侵蚀沿海陆地,引起海水沿河道倒灌。据推算,如果海平面上升1米,位于尼罗河口的埃及就会有约500万人的生活受到影响,一些珊瑚岛国也会随着海平面的上升处于全岛覆没的危险之中。全球气候变暖会影响植物、农作物的生长,种子植物会由于高度与纬度气候变化过快,移动速度跟不上而不能发育成长,其结果会使小麦和玉米等农作物大幅度减产,农业生产国将会受到巨大的损失。全球气候变暖也会由于降雨量的改变而给一些地区带来灾难,干旱地区将更加干旱,多雨地区将洪水泛滥。据卫星观测,由于全球气候变暖,全球雪盖范围在春季和秋季分别比70年代减少了13%和9%;在过去的100年内,全球海平面平均上升了10-25厘米,并且还在不断上升。异常天气给很多国家的粮食生产、水资源和能源带来了严重影响,因旱涝灾害造成的经济损失极为严重。

1997年12月,联合国在日本京都召开了“防止地球温暖化京都会议”。这是继1992年联合国环境开发会议制定了“气候变化框架条约”后的又一个行动。为限制世界各国碳氧化物的排放量,京都会议通过了《京都议定书》,规定各国在2008-2012年间要将温室气体的排放总量在1990年的基础上削减5.2%,发达国家中的“三巨头”——欧盟、美国、日本应带头削减导致温室效应气体的排放量;同时,议定书也规定了发达国家要从资金和技术上帮助发展中国家实施减少有害气体排放的工程。

变暖的地球范文第3篇

地球妈妈生病了,怎么回事?来检查一下,哦,我知道了冰川融化了,会吞噬地球,地球妈妈正在发烧,怎么办呢?

同学们“地球变暖”的后果是可怕的:地球变暖,会使全球降水量重新分配,冰川和冻土融化,海平面上升等,既危害自然生态的平衡,更威胁人类的食物供应和居住环境。甚至吞噬整个地球,那时我们的家园、学校······将会毁于一旦、不堪设想。这时你们肯定会说:“凶手是谁!”我觉得凶手就是人类,没有真正的去爱护地球,假如没有现在的乱砍滥伐,“地球的保护者”变少,地球失去了保护,天气变暖,导致“地球变暖”,同学们要真正的知道“地球变暖”的可怕性,毫无疑问的告诉你地球生病了,地球变暖造成的恶果已经显现,本世纪地球海平面将升高6米的预测让很多人不寒而栗———那时候我们的子孙到哪里去居住?那时候我们会怎样?那时候人类的生亡如何?这时你们想过环保吗?环保吧!朋友们,我们一起来环保!

“地球变暖”主要是二氧化碳在中作鬼,我们要想消灭二氧化碳,对了,就是多栽树,短距离出行最好步行或者骑自行车,少坐私家车,实在不行避免要坐车,也要首先考虑公共交通工具。

变暖的地球范文第4篇

工业生产过程中排放的温室气体会造成全球变暖现象,但全球变暖与工业排放在时间上具有一定的滞后效应.通过分析地球、大气、太阳三者热平衡体系的辐射换热,建立了地球及其大气的动态数学模型;利用此模型考察了造成地球温度变化的主要原因和变暖滞后的现象.结果表明:工业温室气体的过度排放会造成大气对地球辐射的吸收系数提高,导致地球温度升高;同时,太阳辐射能量增加,地球和大气对太阳辐射吸收增加,导致地球温度升高.结合近年来人为因素造成的地球温度升高现象进行了定量热分析,预测了温室气体CO2体积分数线性增加条件下的地球温度走势.

关键词:

全球变暖; 辐射换热; 滞后现象

中图分类号:TM 124 文献标志码:A

Analysis of dynamic characteristics and hysteresis of global warming

HUANG Xiao-huang1, CUI Guo-min1, ZHANG Zhi-qin1, HUA Ze-zhao1, XU Jia-liang2

(1.Institute of New Energy Science and Technology,University of Shanghai for Science and Technology,

Shanghai 200093,China; 2.Shanghai Meteorological Bureau,Shanghai 200030,China)

Abstract:

The greenhouse gases generated by industrial production processes can result in the global warming.However, compared with the discharge of industrial waste gases, the global warming has a certain lag on time.Through an analysis of radiative heat transfer in the heat balance system of the earth, the atmosphere and the sun, a dynamic, mathematical model was established in this paper.The main reasons of changes in the earth’s temperature and the hysteresis of global warming were analyzed by this model.The results showed that an excessive discharge of industrial greenhouse gases can increase the atmospheric absorption of earth’s radiation and lead to an increase in the earth’s temperature.At the same time, the increase of solar radiation energy can raise the absorption of the earth and the atmosphere to the solar radiation and makes the earth temperature to rise.A quantitative analysis of the earth’s temperature rising phenomenon caused by human factors in recent years was carried out and the earth temperature change trend was predicted under the condition of a linear increase in the volume fraction of greenhouse gase CO2.

Key words:

global warming; radiative heat transfer; hysteresis phenomena

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次报告[1]表明,工业革命百年以来,全球温度平均升高了0.74±0.18℃.其产生的根源是由于人类活动造成温室气体浓度大幅提高的结果[2-3].地球上的温室气体主要包括H2O、CO2、CH4、N2O、O3以及氟氯烃等.其中水蒸气是体积分数最大的温室气体,但是由于其产生并非人为造成的,因此一般在探讨气候变暖时都不予考虑.而其它的温室气体,其浓度的变化都与人类的活动密切相关,因此是造成地球变暖的主要原因.目前,由于全球变暖的形势变得越来越严峻,由其产生的气候和环境问题也已经逐渐显现,因此,正确预测温室气体浓度及其产生的地球变暖,并据此给出人类排放的控制时间表,是目前解决环境保护与社会发展之间矛盾的首要问题.鉴于此,气象学家采用多种气候模型预测了地球未来的温度趋势,几乎都得到了令人不安的结果:如果不能有效地控制CO2的排放,到2100年地球表面温度可能再升高1.1~6.4℃.这将导致灾难性结果[1,4-5].

但是,尽管各种预测模型都得到了地球未来将升温的结论,然而各种结果的差异却很大.虽然最终的1.1~6.4℃的升温都是不可接受的,但是预测结果差异也表明这些模型的不确定性.同时在具体数值上的差异也是很明显的,例如,比较文献[6]和文献[7]可以看出,有些项目的数据之间存在着较大的差别,如大气层向地面的辐射能量、地球表面向外的辐射能量分别相差9 W·m-2、7 W·m-2.这些都会影响地球表面温度的变化,进而使得预测结果出现很大的差别.究其原因,是由于问题本身的复杂性以及内在机理的不确定性使然.从上述分析来看,一种准确严密的预测模型需依赖于对地球、大气、太阳构成的系统的准确数学建模,才能揭示温室效应产生的全球变暖的阶段性以及最终结果.

鉴于此,本文通过能量守恒原理分析地球、大气、太阳三者热平衡体系的能量平衡关系,基于自动控制理论建立地球及其大气的动态数学模型,考察造成地球温度变化的主要原因及其代价和滞后现象,据此揭示地球升温过程的本质和过程特点.

1 地球及其大气升温的动态数学模型

近年来,由于工业排放的作用,地球大气中的温室气体浓度出现了明显的增加,其中以CO2、CH4和N2O的增加最为明显,这主要是因为工业排放量大,并且三者都具有很长的自然滞留时间的缘故.这些温室气体的增加,无疑将导致大气对于地球辐射温室效应的增强,并且最终导致地球温度的升高.为了考察地球温度随着不同的温室效应变化(由温室气体浓度的变化决定)的规律,以地球和大气为研究对象,建立其温度变化的动态模型.忽略地球表面水蒸气蒸发潜热以及对流换热作用,地球本体得到的能量包括太阳辐射吸收部分以及温室效应造成的大气逆辐射部分,发射的能量是基于自身平均温度的黑体发射力;而对于大气来说,其能量平衡则是太阳辐射以及地球辐射能量的吸收等于其自身的发射.

根据地球及其大气能量收支关系,如果达到平衡,则有

式中,Qout为最终由地球大气系统向外太空辐射的总能量;Qnet,earth,out、Qnet,atm,out分别为地球辐射穿过大气进入太空的能量和大气辐射进入太空的部分,具有如下能量平衡关系

式中,Qearth,emit为地球本身的辐射能量; Qgreenhouse effect为由于大气温室效应吸收的能量; Qatm,emit为大气的辐射能量; Qatmsun,a为大气对太阳辐射的吸收能量; Qearth,emit为地球本身发射能量; Qearthsun,a为地球吸收太阳辐射能量; Qearthatm,a为地球吸收大气辐射能量.

当处于平衡状态时,这些能量维持上述平衡关系.但是一旦某一能量发生变化(一般都来自于发射体的温度变化),这种平衡就将被破坏,从而带来地球或者大气温度的变化,并通过改变其辐射量来平衡热量的变化.

总的来说,地球表面温度Tearth的变化与大气温度Tatm的变化存在以下关系

式中,ΔTearth为地球的温升;ΔTatm为大气的温升;A为常数.

从式(3)可以看出,地球表面的温升与大气的温升在数值上不一定相等,但是存在一定的正比例关系.这里,以“持续升温”模型,得到在外部强迫作用下地球温度升高的动态数学模型为

式中,Qatm,emit为大气温度的函数,表示为f′(Tatm).

由式(6)、式(7)构成了地球表面和大气温度变化的动态方程组,其中Tearth和Tatm为未知量,两者存在着强烈的耦合效应.根据式(6)、式(7),可以揭示地球表面升温的两个主要原因:

(1) αatm-earth提高,此时大气对地球发射的红外辐射的吸收增加,导致更为强烈的温室效应,从而将使地球温度升高.而导致αatm-earth升高的直接作用就是工业温室气体的过度排放,因此这一作用是地球升温的内因;

(2) 地球和大气对太阳辐射吸收Qsun,a提高,其包括地球和大气对太阳辐射吸收的增加.从式(6)和式(7)中可以看出,当太阳辐射增加以后,地球和大气温度都将受到影响.这一作用一般与太阳的活动周期密切相关,属于地球升温的外因.

2 温室气体造成的地球升温的滞后效应分析

由于太阳活动周期具有一定的规律,而且与人类活动没有关系,所以这里只讨论由于温室效应增强带来的地球表面升温的滞后效应.

2.1 地球和大气升温的时间常数

根据自动控制理论,将式(6)和式(7)等号右边的热量差处理扰动作用,则地球表面和大气的升温过程呈现为典型的积分环节特性,两者的传递函数分别为

从式(10)、式(11)可以看出,由于地球和大气的总热容量不同,因此在扰动作用下的地球和大气的升温也将不完全同步,存在一定的相位差.而平衡此不同步作用的方式除了大气与地球之间的辐射传热以外,对流换热将起到更大的作用,这里不作深入讨论.取地球的总质量的1/10参与升温作用,则其质量为5.69×1023 kg,并取其平均比热容为0.85 kJ·kg-1·℃-1,则其时间常数为30.49 a;取大气的总质量为5.136×1018 kg,其平均比热容为1 kJ·kg-1·℃-1,则其时间常数为2.78 h.由时间常数可见,大气和地球动态温度变化具有很大的滞后特性,而相比于大气来说,地球的滞后作用更为明显.

2.2 温室气体浓度升高后的地球温度变化

由于工业革命以来温室气体的浓度逐年升高,导致了其温室效应的逐步提高,这样就破坏了地球和大气系统的热平衡,从而导致地球的升温.鉴于此,将热量扰动与温室气体浓度升高产生的温室效应增强联系起来.以CO2为例,在近50年内其体积分数从3.20×10-4增加到3.80×10-4,假设其增加为线性变化[1],根据大气压缩模型方案[8],得到温室效应增强量ΔQ与距离1960年的时间间隔t的变化关系如图1所示.可见,其总热量基本呈现为线性变化,拟合公式为

将τearth=30 a代入式(15),得到地球在当前CO2体积分数增加情况下地球表面的温度响应,如图2所示.

从图2可知,因为人为的CO2等温室气体排放的增加,地球温度自1960年以来一直呈现上升的趋势,至2010年,气温升高了0.617 ℃,这与IPCC报告给出的数据基本相符;另一方面,由于大气中的CO2体积分数近年来基本呈线性关系变化,地球表面温度响应的滞后特性在未来将被极大地体现出来,其温度的升高在未来多年将得到一定延续,并且会出现升温加速的现象,除非其自身辐射抵消温室效应为止.此时,地球表面温度将维持在一个新的较高的水平,即所谓的“积分保持”作用,除非温室气体体积分数有所下降.因此,如何减少CO2等温室气体的排放问题已经被列入各国政府、联合国会议的首要议题,放在优先考虑的地位,成为全球亟待解决的重大战略课题[9].

3 结论

基于能量守恒及自动控制原理建立了地球变暖动态数学模型,通过此模型,考察造成地球温度变化的两个主要原因,即:温室气体的过度排放会造成地球升温加剧;太阳辐射能量增强会造成地球一定的温升.在此动态特性基础上,对于地球变暖与温室气体排放时间上的滞后现象进行了分析,得出大气和地球动态温度变化具有很大的滞后特性,大气温度变化滞后时间为2.78 h,地球表面温度变化滞后时间为30.49 a.可见,温室气体的排放,对于全球变暖具有很大的滞后效应.

根据全球变暖动态模型,本文结合现有温室气体CO2的排放水平,预测了地球温度的未来走势.结果表明,根据地球变暖滞后时间常数,可以得到任意时间的地球温度变化.同时,地球环境温度对于温室气体体积分数的响应具有显著的滞后效应,在现有排放水平不变的情况下,地球表面温度仍将进一步升高.

参考文献:

[1] OLOMON S,QIN D,MANNING M,et al.Intergovernmental Panel on Climate Change,Climate Change Physical Science Basis[R].New York:Cambridge University Press,2007.

[2] LE T H,SOMERVILLE R,CUBASCH U,et al.2007:Historical Overview of Climate Change.In:Climate Change 2007:The Physical Science Basis.Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[R].New York :Cambridge University Press,2007.

[3] FORSTER P,RAMASWAMY V,ARTAXO P,et al.2007:Changes in Atmospheric Constituents and in Radiative Forcing.In:Climate Change 2007:The Physical Science Basis.Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[R].New York :Cambridge University Press,2007.

[4] MYHRE G,HIGHWOOD E J,SHINE K P,et al.New estimates of radiative forcing due to well mixed greenhouse gases [J].Geophysical Research Letters,1998,25(14):2715-2718.

[5] HAIGH J D,WINNING A R,TOUMI R,et al.An influence of solar spectral variations on radiative forcing of climate[J].Nature,2010,467(7):696-699.

[6] KIEHL J T,KEVIN E T.Earth’s annual global mean energy budget[J].Bulletin of the American Meteorological Society,1997,78(2):197-208.

[7] KEVIN E T,JOHN T F,JEFFREY K.Earth’s global energy budget[J].Bulletin of the American Meteorological Society,2009,90(3):311-323.

变暖的地球范文第5篇

一旦臭氧层受到破坏,囤积多年的冰川就会融化,海平面升高,而这倒霉的就是沿海国家以及城市,这破坏力远远超过了印度洋海啸的威力。

为什么每年的冬天越来越暖和?原因只有一个,那就是“温室效应”。

全球气候变暖是一种“自然现象”。人们焚烧化石矿物或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体,由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性,而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性,能强烈吸收地面辐射中的红外线,也就是常说的“温室效应”,导致全球气候变暖。全球变暖的后果,会使全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等,既危害自然生态系统的平衡,更威胁人类的食物供应和居住环境。全球气候变暖一直是科学家关注的热点,2012年10月14日,英国气象局称全球已停止变暖16年,再次引发热议。

全球变暖是一潜在的危机,其罪魁祸首就是-人类。人类不爱惜地球,不保护环境,导致各种自然灾害频频发生。

尽管在尽力的改善,但还是不能避免。

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