气候变化的事实、影响及对策 秦大河-第2章

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　　　　哪些东西是造成排放温室气体的呢，主要有这样几个，一个是化石燃料的燃烧，比如煤，比如石油，还有开采过程，还比如农业和畜牧业，比如我们的水稻稻田，就能够向大气当中排放甲烷，比如一些反刍动物，它在反刍的过程当中，从胃里边也能够释放出大量的甲烷，这些东西都会增加大气当中的温室气体成份，从而使地球升温。西方国家指责中国，甲烷是来自于中国稻田，但是他们却忘了，他们吃了很多牛肉，同时也给大气当中，做了很多的甲烷的贡献。有很多基本数字证明，大气当中的二氧化碳，是逐年递增的。这有两个图，一个是左面，美国人1960年开始，在夏威夷的　Mauna　Loa　观测台，观测到的二氧化碳每年递增的情况。你可以看到，还有季节性的变化，而且是线性地逐年增加。中国气象局，在青海省瓦里关山建立的大气本底观测站，这是世界气象组织，二十六个全球观测站的一个，是惟一的内陆观测站。从1990年开始，我们也做了这样的观测，而且也发现有类同的关系。很遗憾，我们给的是一个二维图，如果给一个三维图的话，你可以看到海洋作为下界面，和青藏高原的荒漠草原作为下界面，它们的三维图像是不一样的。所以中国气象局决定，还要建设六个大气本底观测站，以便全面反映中国陆地生态系统二氧化碳排放情况。我们有什么证据，证明二氧化碳增加呢，你有什么证据说，二百五十年以前多少呢，请看这张图。这是澳大利亚冰川学家，在南极冰盖Law　Dome这个地方，钻取了一支一千多米的冰芯，获得了过去一千年大气当中，二氧化碳含量的图像。这个图你可以看到，下面接近水平的这一部分，你可以看到，长时间以来，从公元1000年到大约1750年，大气圈当中的二氧化碳的含量，大概在280个GPMV左右，这么一个量级。然后到1750年，发现以后在急剧增加，这是什么时候呢，1750年开始，西方的社会工业化已经开始。你可以看到上面有个绿点，这是我们的实测资料，我们把前面这一部分，叫做冰川里面的，冰芯气泡里面的，二氧化碳记录，就是迄今为止，我们惟一可以获得的，比较真实反映历史时期大气当中二氧化碳含量的一幅图像。过去一千年这样，那么过去四十二万年是怎么样呢，法国科学家在前苏联东方站Vostok这个站，三千八百米的深的冰芯里面，获得过去四十二万年以来，地球大气圈二氧化碳含量的变化曲线。这有几个特征，我说两点，温度，温度是蓝色曲线。在过去的四十二万年里面，地球表层的温度的变幅，是十度，这个图上就是一个证明。你可以看蓝色，红色是二氧化碳，在这过去的四十二万年里边，地球大气圈里面，二氧化碳浓度的变化，是一百个PPMV。另外你还应当看到，在过去的四十二万里面，地球气候经历了四个冷暖变化的周期，我们叫冰阶段。你就知道了，冰阶段的温度变幅，大约十度左右。继续看到这个图像的右面，看到2000年左右，有一个人类活动的扰动。按说到2000年附近，根据前三个周期，根据自然规律，这个曲线应当向下走了，应当进入一个新的小冰期或者冰阶段，但是不然，温度在继续上升，二氧化碳浓度在继续增加，这是证明人类对现代气候的影响，重要的一个证据。我们称为全球变暖，人为因素在最近几十年里面，是占主要因素。我给大家看一看，我们怎么样在南极从事科学研究，能够获得地球气候历史记录的。这是一张南极的卫星影像图，它的总面积是一千四百万平方公里，它被一个硕大无比的冰块所覆盖，我们称之为南极冰盖。它占这个大陆总面积的百分之九十五，这块冰的平均厚度，有两千两百米，它的最大厚度，可以达到四千七百米。巨大的厚度，蕴藏着大量的淡水资源，它是世界淡水资源储量的百分之七十五。由于它特殊的地理位置，和它的地质过程，所以它储藏了大量的地球气候生态环境变化的信息。其实南极大陆非常枯燥，表面看去一望无垠的白色，我们也称之为白色沙漠。在这里，在边缘地区的年平均温度是零下二十五度，在内陆的平均温度可以达到零下五十五度，极端最低温度可以达到零下八十九点二度。所以到南极从事科学研究，是很多人不敢想象的。其实也无所谓，如果你一旦从事这个职业，你热爱这个科学活动，你会感到那地方是一片非常亲热的土地。它就通过这样的层理，来记录了地球环境生态的信息。科学家的天职，就是怎么样通过各种各样的方式和手段，获取大自然的秘密。一个办法，我们做了一个浅层的剖面，表层的浅层的剖面。你可以看到，我们通过一些光的照射以后，一层一层颜色非常清楚。各位专家，非常重要的一点，是其他的介质所不能取代之处。它年复一年地降水，给我们带来大气当中若干信息。它远离人类文明，没有人类破坏，所以它的层理是完整的。它因为低温，所以有利于保存很多信息。由雪演变成冰，还可以把大气圈卷入冰内，一直压缩到晶体的晶格边界上。所以我们通过一些技术，通过检测手段，可以获得过去的信息。我给一个很简单的模式，就是冰体流动的模式，这是一个简单的二维模式。假设我们这是一个南极冰盖，正中间有一个横线，I这个地点，一粒雪降到这个地方，或者说一个面缘的雪在这个地方，它不会融化，因为温度很低。由于重力作用，年复一年，它就向下运动，同时面缘就会向左右两边拉开，学过弹性力学和塑性力学的人，不会对这些问题感到陌生，因而形成了流线。所以我们把冰并没有看成一个刚体，它实际上是一个薄松体、流动体，专门有这一个学科，我们叫做冰川动力学。通过冰川动力学，我们能够模拟出任何一个地点的冰的点缘，来自什么地方，它的年龄，从而恢复那个时代的环境气候记录。因此作为定年，冰体流动模式的建立，是第一项工作。我们大量的工作是野外工作，野外工作是很艰辛的。这是我们内陆考察车队，中国南极考察队，在南极运行的情况。我们还要再选一个恰当的地点，我们打一个钻提取冰芯。这是前苏联在南极东方站提取冰芯，这是一个超级项目。前苏联人从1970年干到它们解体，干了二十年，它们的科技力量和技术队伍，我们还是非常佩服的。这是俄罗斯南极钻机，这是一批科学家和技术人员，一辈子奉献到这个地方。我们看一看，这是钻取冰芯，这是钻井，从上往下钻取的情况。冰芯提出来以后，就是浅冰芯。长冰芯的规模比这个大多了。我们在一个干净的环境里边，我们对它进行一些样的初步分析。南极是非常干净的地方，所以不能有任何污染。你可以看到，这个操作者要戴着口罩，要戴着手套，穿着洁净服，把这些样品分好截取好以后运回内陆，进行高分辨率的成分分析。我们这样就能获得里面许多气候、生态环境变化的一些记录。同样的方法，我们可以从南极洲移植到北极地区，也可以移植到山地冰川。这是中国的喜马拉雅山，在这个图的左面，左面这个平台我们叫北凹，海拔七千米，再往下下一个台阶，靠左面和山体交界的这个地方，大概海拔六千五百米，我和我的同事，我和我的学生，从1993年在这个地方工作，到现在已经十个年头。我们新的考察队，因为，我很抱歉，我在这地方说我年龄大很不礼貌，在这个地方工作，我的年龄已经偏大了。所以我的研究生和我课题组的同志，现在正在向这个地方挺进，再获取一些冰芯。这是去年我们在海拔六千七百米的地方，钻取冰芯的地方。同志们，这个地方，每行进一步都要付出巨大的代价。所以那个地方，远远不是一个探险的问题。科学家的追求，在于如何在恶劣的自然条件下，获得你所需要的科学资料，并且保全你的生命，这是我们野外工作的宗旨。你可以看到，后面一个很低矮的一个山头，看到了吗，山上飘着一些奇云，那就是世界最高峰，珠穆朗玛峰。我们还有更多的工作，去年我的一个兄弟的研究组，他们到达了世界八千米以上的第十四个高峰，中国境内的西夏邦马峰。在海拔七千零五十米的地方，钻取冰芯。你们看到正前方那个白色的小头了吗，那就是世界第十四高峰，西夏邦马峰。你如果有精力，吃完晚饭散步，你就可以到达那个顶点。但是安全第一，我们不要忘了，不久前还有一批壮