人类活动驱动力因素分析

10.1.2.1 下垫面作用因素

下垫面人类常常进行着各种作用，例如；砍伐林木、破坏草场、修建水库、灌溉土地、填湖造田等，从而造成地面反射率及粗糙度的变化，使区域温度场、压力场发生改变等，这些都将直接影响到气候的变化。

10.1.2.2 大气CO2及其温室效应作用因素

为了探索冰期的成因问题，瑞典学者Arrhenius（1986）提出大气CO2温室效应问题。他认为大气中的CO2因其自身的物理学特性，影响地球的辐射平衡。它对于来自太阳的短波辐射没有多大影响，但是却能够吸收地表反射出的长波辐射，造成对流层下部大气和地表增温。因此大气中CO2浓度变化会引起气候变化。

随着化石燃料消耗量的剧增，人类活动释放到大气的CO2量直线上升，温室效应已引起人们的密切关注。20世纪50年代末期以来平流层温度观测数据表明，全球平流层温度呈现下降的趋势，且愈向高空，降温幅度愈大。例如到20世纪70年代中期，46～55km高空温度下降达6℃之多（Angell，1983）。相反，自1850年以来，全球各地平均气温上升大约0.5℃，同一时期大气CO2的浓度从280×10-6上升到360×10-6，增幅达28%。这些事实支持了温室效应引起21世纪增温的观点。还有人通过数学模拟预言，到2030～2040年，大气CO2的浓度会比1990年倍增，全球平均增温达1.9℃，1990～2100年全球平均增温幅度达3.5℃（Bengtsson，1997）。除CO2之外，会产生温室效应的气体还有CH4、CO、N2O和氟利昂（CFCS）等。

但学术界对于温室效应仍然持审慎态度。许多人正在努力探索全球碳循环问题，试图从发展演化的观点考虑大气CO2与温度的反馈作用，定量地阐明大气中人为增加CO2分量能否成为气候变化的动力。目前，有关大气CO2对于对流层的增温作用认识比较明确，对于10a时间尺度碳循环有了初步的定性和定量的认识。但是，研究碳循环是以大气圈为主体，认为工业革命之前，全球碳循环处于平衡状态。其后，由于化石燃料的燃烧，废气释放到大气中，才干扰并打破了这种平衡关系，产生“温室效应”，造成全球升温。然而，这种看法可能存在片面性，因为在全球碳循环研究中，下列一些关键性问题尚未加以考虑（黄春长，1998）：

1）对于全球碳循环的各个源与汇之间碳的传输交换条件和影响因素缺乏深入的了解。如人为释放到大气中的CO2，有一部分为海洋吸收，一部分留存于大气圈，另一部分则不知去向。这令人迷惑不解，陆地生态系统的响应情况显然不够明确。

2）大气圈是巨大的开放系统，它与全球海洋、陆地生态系统、岩石圈和人类文化圈等源和汇之间碳的传输交换难以精确测量。目前，对于海洋与大气，陆地生态系统与大气，岩石圈与大气之间碳交换的观测数据来自十分有限的地点。若将其推而广之，据其来作整个大气圈碳的收支测算尚不够可靠。

3）古大气圈演变规律研究表明，随着时间推移大气碳含量和温度在不同时间尺度有不同幅度的变化，它们之间存在着某种动态平衡关系。在这种关系的大背景下，再去考察大气碳各个源与汇之间在不同时间尺度的传输交换方向和通量，则可能会出现另外的景象。

4）在全球增温的情况下，海洋环流和海洋生物地球化学过程的气候反馈，陆地生态系统和陆地水文系统的气候反馈，以及CO2浓度对于气候反馈的研究才开始不久，尚未取得令人信服的结果。人们尚且不能全面了解碳循环对于全球增温究竟是驱动、响应或者是反馈、放大等何种情况。

从气候演变角度来看，下述几个问题需要注意（黄春长，1998）：过去160a里，大气与陆地生态系统的碳交换方向和通量发生了多大的变化；在过去160a里，大气与海洋之间的碳交换方向和通量有什么样的时间变化；在过去160a里新构造运动是否引起岩石圈释放CO2通量的变化；在目前的碳循环模式中是否还有未被考虑到的大气CO2的重要源汇项；在温度升高或者降低的情况下，大气碳各个源、汇之间的传输方向和通量有何变化等。显然，目前这些问题尚未得到解决。

10.1.2.3 大气气溶胶及其阳伞效应的影响因素

大气中悬浮着的固体微粒即气溶胶会反射和散射太阳辐射，减少到达地表的热辐射，引起地表降温，俗称“阳伞效应”。大气固体微粒主要来源于火山喷发、风力吹扬和人类活动释放的物质。

1550～1900年地球上火山频繁爆发，如冰岛的海克拉火山多次喷发、印度尼西亚坦博纳火山喷发（1815）、日本许多火山爆发、我国五大连池火山和长白山火山的多次喷发等。它们使得这350a成为全新世的“小冰期”，气候显著恶化，冰川也有扩张。Franklin（1784）最早注意到大气中火山尘埃对于气候的影响。他认为1783年夏季北美大部分地区和欧洲多雾、少雨、阳光微弱、冬季酷寒等现象是冰岛海克拉火山爆发的结果。Humphreys（1913）认为1884，1885年太阳辐射量的减少，是因为爪哇与苏门答腊之间的Krakatoa火山爆发，将大约37km3的灰尘喷入大气层中的缘故。1912年阿拉斯加的Katmai火山喷发，使加利福尼亚1912～1913年观测到的太阳辐射量减少了11%～20%。1991年菲律宾皮纳图火山大爆发，导致东南亚在其后的两年中出现凉夏。据研究，在有仪器观测的160多年当中的某些时段，地球表面的温度因为火山喷发，平均可以降低0.5℃左右。

韦克勒（Wexler，1960）认为火山喷发对于大尺度的气候变化亦有重要的作用。他认为陆地对于太阳辐射减少的反应比海洋快得多，火山喷发出的细微尘埃在大气中漂移存留数年，使得陆地降温幅度比海洋的大。海陆温差的加大会增加冬季风暴和降雪，有利于冰川的形成。夏季时灰尘又是凝结核，使云量增加，地面降温，冰雪不能完全消融。这样长期的冰雪积累可以导致冰期的形成。有人对于南极冰层和格陵兰冰层研究以及深海沉积物研究发现，在距今20～16ka前的末次冰期极盛期，冰层和深海地层中含有更多的火山灰颗粒，表明当时火山喷发活动频繁，这似乎支持了韦克勒的观点。

Schonwiese（1988）认为，虽然火山灰在大气中停留时间有限，但是火山喷发的大量SO2气体，在大气中形成的H2SO4酸性气溶胶可以扩散到全球，并且能够停留1～5a时间。它会阻碍太阳辐射，引起全球降温。第四纪冰期气候寒冷，荒漠和半荒漠大幅度扩展，中纬度反气旋活动强烈，大量陆源粉尘如我国西部沙漠戈壁地区的沙尘被吹扬到空中形成气溶胶。亚欧和北美大陆冰期时巨厚风成黄土的堆积，深海岩芯和极地冰芯中显著的尘埃峰值，都佐证了这一点。由于阳伞效应对于气候的反馈，致使气候变得更加寒冷，更多的尘埃被吹扬成为气溶胶。

人类活动过程中将大量烟尘释放到大气中，也是气溶胶的主要来源。这不仅包括固体微粒，燃煤释放的大量SO2气体在空中形成的酸性气溶胶，也具有阳伞效应。有人甚至认为大气中这种酸性气溶胶的增加，会抵消一部分CO2温室效应（Santer，1994）。鉴于此，气候变化评价中，应同时考虑大气CO2的增温作用和SO2及气溶胶的降温作用，这样才能使分析结果更加接近于客观实际。

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