全球氣候變化的原因及其對策

摘 要：全球氣候變化問題正在全世界被廣泛地討論。盡管許多人半信半疑地接受了溫室氣體是全球氣候變化的主要因素這一觀點，但許多科學(xué)家仍然持懷疑態(tài)度，他們用大量的證據(jù)駁斥了這一觀點，并認為自然驅(qū)動是全球氣候變化的主要因素，但他們并沒有找出具有說服力的自然驅(qū)動力。近來作者的研究也表明盡管溫室氣體能使局部地區(qū)短期出現(xiàn)變暖現(xiàn)象，但火山活動能改變地球的軌道，因而是引起氣候明顯變化的關(guān)鍵因素，這是一直被人們忽略的。如果一次大的火山噴發(fā)主要發(fā)生在夜晚，它可能導(dǎo)致全球變暖；如果它主要發(fā)生在白天，它可能導(dǎo)致全球變冷；特別地它還能使地球進入冰河時期或間冰期。如果我們要使地球變暖，就應(yīng)該使火山噴發(fā)主要發(fā)生在夜晚；如果我們要使地球變冷，就應(yīng)該使火山噴發(fā)主要發(fā)生在白天。我們再也不怕因氣候變化引起的世界末日的到來。

關(guān)鍵詞：氣候變化 全球變暖 火山活動 冰期 間冰期 解脫

中圖分類號：P4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0125-02

在過去的一個世紀里全球氣候發(fā)生了明顯變化。地球表面平均氣溫升高了0.8°C（或1.4°F），其中升高的2/3是發(fā)生在1980年以后。全球變暖產(chǎn)生了一系列嚴重后果，如冰川消退、海平面上升、沙漠?dāng)U展等，并對人類及全球生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了顯著影響，包括由于作物產(chǎn)量減少造成的食物緊缺的威脅以及由于洪水淹沒造成的居民住房的損失[9]。全球氣候的變暖及其嚴重后果引起了許多人的關(guān)注，而且對于如何應(yīng)對氣候的變暖，引起了全球廣泛的政治爭論、公開辯論以及各種學(xué)術(shù)研究[10]。

為了有效地應(yīng)對全球氣候的變化，首先必須弄清楚全球氣候變化的原因，然后再找出有效的對策。氣候的變暖已經(jīng)確定無疑，且許多人認為這主要是由于人類燃燒化石燃料、砍伐森林等活動造成的。但是，科學(xué)界對此結(jié)論仍有爭議，他們用大量的證據(jù)駁斥了這一觀點，并認為自然驅(qū)動是全球氣候變化的主要因素，但他們并沒有找出具有說服力的自然驅(qū)動力。作者近來的研究則表明盡管溫室氣體能使局部地區(qū)短期出現(xiàn)變暖現(xiàn)象，但火山活動能夠改變地球的軌道，因而是引起氣候明顯變化的關(guān)鍵因素，而這一直是被人們忽略的。

1 氣候變化的原因與對策

根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果可知，能影響氣候變化的因素主要有以下幾點。

（1）地球軌道的變化：地球軌道的微小變化就能改變陽光在地球表面上的季節(jié)性分布和地理性分布。地球軌道的變化對氣候的變化影響較大，而且與冰期和間冰期顯著相關(guān)[4]。

（2）太陽輻射：自1978年以來，人們已用衛(wèi)星精確地測量了太陽輻射。這些測量表明自1978年以來太陽輻射并未增加，所以在過去30年中，氣候變暖不能歸因于到達地球的太陽能的增加[8]。

（3）磁場的強度和海洋的變化：一些近來的分析顯示全球氣候的變化還與磁場的強度[2]和海洋的變化[1]有一定的關(guān)系。

（4）火山活動：火山噴發(fā)可釋放氣體和微粒到大氣層中。大到足以影響全球氣候的火山噴發(fā)平均每個世紀發(fā)生幾次，并且（通過阻擋太陽輻射到達地球表面）導(dǎo)致數(shù)年內(nèi)氣候變冷。1991年的皮納圖博火山（Mount Pinatubo）的噴發(fā)[3]，如圖1所示，堪稱20世紀第二大陸地火山噴發(fā)，實質(zhì)性地影響了全球氣候。全球氣溫降低了大約 0.5°C（0.9°F）。1815年的坦博拉火山（Mount Tambora）噴發(fā)[5]導(dǎo)致了無夏之年。但被稱為“大火成巖省”的大得多的火山噴發(fā)每隔億年才出現(xiàn)幾次，可能造成全球變暖和大規(guī)模的物種滅絕[7]。1983年1月3日夜晚的基拉韋厄火山（Mt.Kilauea）噴發(fā)也影響到氣候變化，如圖2所示。

（5）人類的影響：有人認為氣候變化在很大程度上是由于人類活動造成的。在這些人類因素中最值得關(guān)注的是燃燒化石燃料所排放的CO2濃度的提高[6]，其次是制造水泥所產(chǎn)生的飄塵的增多，此外還有土地利用、臭氧層破壞、畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)活動、森林砍伐等都會對氣候有不同程度的影響，并成為氣候變化的因素。

可見目前人們偏向于接受溫室氣體是全球變暖的主因這一觀點。然而，許多科學(xué)家仍然持懷疑態(tài)度，他們用大量的證據(jù)駁斥了這一觀點，其中之一就是近年來世界部分地區(qū)冬季出現(xiàn)百年不遇的極寒天氣，這與溫室氣體使全球變暖相矛盾。他們認為自然驅(qū)動才是全球氣候變化的主要因素，但他們并沒有找出具有說服力的自然驅(qū)動力。作者近來的研究則表明盡管溫室氣體能使局部地區(qū)短期出現(xiàn)變暖現(xiàn)象，但火山活動能改變地球的軌道，因而是引起氣候明顯變化的關(guān)鍵因素，這是一直被人們忽略的。

雖然已有研究人員指出氣候變化與火山活動有關(guān)，但他們的論據(jù)是：火山噴發(fā)可釋放大量氣體和微粒到大氣層中，這些氣體和微粒可以阻擋太陽輻射到達地球表面，從而導(dǎo)致在相當(dāng)長的時間內(nèi)地球氣候變冷。他們常給的典例有1991年的皮納圖博火山（Mount Pinatubo）噴發(fā)和1815年的坦博拉火山（Mount Tambora）噴發(fā)。然而，也有研究表明一些被稱為“大火成巖省”的巨大火山噴發(fā)可造成全球變暖和大規(guī)模的物種滅絕。一個典型的例子是冰島附近海底存在一個寬度達700公里的火山口，表明該地區(qū)曾經(jīng)歷過一場巨大的火山爆發(fā)。有的科學(xué)家認為，這次火山爆發(fā)流出的巖漿產(chǎn)生的高溫與覆蓋海底的沉積物發(fā)生作用后釋放了大量甲烷，沸騰的甲烷升到地表并進入到大氣層后，形成了強大的溫室效應(yīng)并持續(xù)了近20萬年。這就是發(fā)生大約在5500萬年前的極熱事件（PETM），地球的溫度上升了多達5℃并持續(xù)了約17萬年，數(shù)千種原始海洋物種因此滅絕。但許多科學(xué)家不相信這場火山爆發(fā)能產(chǎn)生這么多的甲烷以致形成強大的溫室效應(yīng)并持續(xù)近20萬年?？梢?，人們還不能確定火山爆發(fā)會使地球變暖還是變冷，還沒有找到火山爆發(fā)改變地球氣候的真正原因。

事實上，巨大火山爆發(fā)改變氣候的真正原因是太陽對地球的萬有引力和火山噴射反作用力的綜合作用能夠改變地球的軌道，導(dǎo)致氣候發(fā)生變化。

（1）當(dāng)火山噴發(fā)主要發(fā)生在晚上，即背對太陽噴發(fā)時，比如發(fā)生大約在5500萬年前的引起極熱事件的冰島附近的大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)，發(fā)生在1983年1月3日午夜的夏威夷基拉韋厄火山噴發(fā)，以及被人們譽為“地中海燈塔”的意大利斯德郎博利火山噴發(fā)。假設(shè)太陽的質(zhì)量為M，火山噴射后地球剩余質(zhì)量為m1，噴出物質(zhì)總量為m2（大量的物質(zhì)在火山噴射力的作用下獲得第一宇宙速度以上的速度，進入繞地球運行的軌道或離開地球），火山噴發(fā)前地球的質(zhì)量為m0（=m1+m2），噴發(fā)前地球到太陽的質(zhì)心距離為r0，地球繞太陽運轉(zhuǎn)的的速度為v，火山噴發(fā)后地球剩余部分到太陽的質(zhì)心距離為r1。當(dāng)噴離地球的物質(zhì)很多時，明顯有r1

由于火山噴發(fā)前，太陽對地球的萬有引力應(yīng)該與離心力相等、方向相反，因而

G·m0·M/r02=m0·v2/r0G·M/r02= v2/r0

火山噴發(fā)后地球繞太陽運轉(zhuǎn)的速度基本不變。假設(shè)太陽對質(zhì)量為m1的地球的引力為Fp，地球繞太陽運轉(zhuǎn)的離心力為Fc，則

Fp=G·m1·M/r12=（G·m1·M/r02）·（r02/r12）=（m1·v2/r0）·（r02/r12）=（m1·v2/r0）·（r02/r12）=（m1·v2/r1）·（r0/r1）>（m1·v2/r1）=Fc

即太陽對質(zhì)量為m1的地球的引力大于質(zhì)量為m1的地球繞太陽運轉(zhuǎn)的離心力，加上地球火山噴射產(chǎn)生的巨大反作用力Je，就會把質(zhì)量為m1的地球推向太陽，改變地球的軌道，使地球變熱。特殊情況下，可使地球從冰期轉(zhuǎn)變?yōu)殚g冰期。

（2）當(dāng)火山噴發(fā)主要發(fā)生在白天，即是朝著太陽噴發(fā)時，比如1991年的皮納圖博火山噴發(fā)和1815年的坦博拉火山噴發(fā)。假設(shè)太陽的質(zhì)量為M，火山噴發(fā)后地球剩余質(zhì)量為m1，噴出物質(zhì)總量為m2（大量的物質(zhì)在火山噴射力的作用下獲得第一宇宙速度以上的速度而進入繞地球運行的軌道或離開地球），火山噴發(fā)前地球的質(zhì)量為m0（=m1+m2），噴發(fā)前地球到太陽的質(zhì)心距離為r0，地球繞太陽運轉(zhuǎn)的的速度為v，火山噴發(fā)后地球剩余部分到太陽的質(zhì)心距離為r1，當(dāng)噴離地球的物質(zhì)很多時，明顯地有r1>r0，如圖4所示。

由于火山噴發(fā)前，太陽對地球萬有引力應(yīng)該與離心力相等、方向相反，因而

G·m0·M/r02=m0·v2/r0G·M/r02=v2/r0

地球噴發(fā)后地球繞太陽運轉(zhuǎn)的速度基本不變。假設(shè)太陽對質(zhì)量為m1的地球的引力為Fp，地球繞太陽運轉(zhuǎn)的離心力為Fc，則

Fp=G·m1·M/r12=（G·m1·M/r02）·（r02/r12）=（m1·v2/r0）·（r02/r12）=（m1·v2/r0）·（r02/r12）=（m1·v2/r1）·（r0/r1）<（m1·v2/r1）=Fc

即太陽對質(zhì)量為m1的地球的引力小于質(zhì)量為m1的地球繞太陽運轉(zhuǎn)的離心力，加上火山噴射產(chǎn)生的巨大反作用力Je，就會把質(zhì)量為m1的地球推離太陽，改變地球的軌道，使地球變冷。嚴重者可使地球進入冰期。

由此可見，火山噴發(fā)確實能改變地球氣候，而且是改變地球氣候的不可忽視的關(guān)鍵因素。當(dāng)火山噴發(fā)發(fā)生在晚上，可使地球改變軌道，靠近太陽，出現(xiàn)變暖趨勢，如果該火山白天也噴發(fā)，則可使地球遠離太陽，出現(xiàn)變冷趨勢甚至返回原來軌道，恢復(fù)原來的氣候狀態(tài)；當(dāng)火山噴發(fā)起始于白天，可使地球改變軌道，遠離太陽，出現(xiàn)變冷趨勢，如果該火山晚上也噴發(fā)，則可使地球靠近太陽，出現(xiàn)變暖趨勢，甚至返回原來軌道，恢復(fù)原來的氣候狀態(tài)。

2 結(jié)論

許多證據(jù)表明全球氣候確實在發(fā)生變化，并且一些人認為這些變化在很大程度上是由人類活動引起的。正如美國國家研究委員會指出的那樣，“仍有一些不確定性，并且在理解一個如地球氣候那樣的復(fù)雜系統(tǒng)時總有一些不確定性?！彼晕覀儜?yīng)該細心研究以找出全球氣候變化的真正原因。作者的研究表明，盡管溫室氣體能使局部地區(qū)短期變暖，但全球變暖的另一個重要原因是火山活動?；鹕絿姲l(fā)既可使地球變暖又可能使地球變冷，既可能使地球出現(xiàn)冰期又可能使地球轉(zhuǎn)變?yōu)殚g冰期。如果我們要使地球變暖就應(yīng)該盡量讓它在晚上噴發(fā)，如果我們要使地球變冷就應(yīng)該盡量讓它在白天噴發(fā)，甚至可以通過精確控制來調(diào)節(jié)地球的溫度。因此，我們再也不怕因氣候突變導(dǎo)致的世界末日的來臨。

參考文獻

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