第四节 人类活动对大气圈的影响

一、世界气侯的异常现象与变化趋势

自从人类栖居地球以来的 300 万年中，世界气候一直在经常和广泛地发生着波动（Goudie，1977a）。这些变化大部分与人类的活动影响无关。在不同时期内，有许多不同的自然因素使气候发生了变化，而且现在仍然变化着。

但是本世纪以来，随着人口增长和科学技术水平的提高，人类在改变世界气候过程中所起的作用越来越明显（图 5.7）。

60 年代以来，世界各地不断发生气候异常现象，尤其是近几年，这种异

常现象更为明显。例如 1986 年，印度东部和北部遭受了强大寒流侵袭；意大利的威尼斯城遭到一个世纪以来最大的洪水袭击；美国大西洋沿岸暴风雪成灾，西部地区因暴雨造成严重的山崩，南部地区遭受龙卷风和特大干旱；瑞士遭受猛烈的冰雹袭击；伊朗南部发生百年未遇大暴雨；中国四川出现大风冰雹天气，东北发生大水灾。

再如 1987 年，希腊、意大利、南斯拉夫、印度等国家出现未曾有过的高温，最高温度达 47℃；巴尔干地区春季出现百年不遇的大雪；西德发生三次龙卷风和 30 多次暴雨；意大利的贝加莫-科莫-阿尔卑斯三角地带每平方米的

降雨量达 220 升。

图 5.7 一些可能引起气候变化的因素

（资料来源：A.古迪，1989）

气候的形成和演变是一个非常复杂的问题，要确定它究竟是自然原因还是人类的影响及准确地预测气候的变化趋势是相当困难的。经过多年观测和研究，科学家们提出了各种研究理论，归纳起来主要有两种学说，即“变冷说”和“变暖说”。

变冷说最有力的根据是“米兰戈维支理论”。这种理论认为冰河期的形成起源于地球自转长时期的偏差，从而引起气流与洋流的变异。另外，地球自转的加速已导致大陆积雪的不规则变动，这些都可能引起气候变冷。

变冷说的第二个根据是“太阳黑子理论”。太阳黑子数量的增加将使太阳辐射减弱，引起地球变冷。通过观测发现，中欧的严冬都集中在太阳黑子数极大值附近。

变冷说的第三个根据是“阳伞效应”。主要是火山爆发喷出的尘埃和工业、交通、炉灶等排放的烟尘不断增加。这些悬浮在大气中的气溶胶颗粒就象地球的遮阳伞一样，反射和吸收太阳辐射，引起地面降温。也有人称此现象为“冷化效应”。

变暖说的根据较多，主要的根据是“温室效应”。由于化石燃料的燃烧， 大气中 CO2 含量增加。CO2 能够吸收红外辐射，并将它反射回到地面，从而干扰地球的热平衡，使低层大气温度上升。此现象与玻璃温室的作用相似，因此称为“温室效应”。

变暖说的第二个根据是“放大器效应”。大气中含有极少的氟氯烃

（CFCs）、甲烷（CH4）、和一氧化二氮（N2O）。尽管它们含量很少，但其吸热能力是巨大的，CH4 的温室效应比 CO2 的效果强 300 多倍，而 CFCs 比 CO2 强 2 万倍。N2O 也有将 CO2 的温室效应加以放大的作用。

变暖说的第三个根据是“热岛效应”。随着人口增长，城市不断发展。城市的空气污染、人为热的释放和下垫面的改变引起了气温的上升，使市区温度一般比郊外高 0.5—1.0℃，此现象称为“热岛效应”。

变暖说的第四个根据是“厄尔尼诺效应”。在秘鲁、厄瓜多尔沿岸的海水温度骤然升高，一股暖洋流向南流动，使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，导致海洋浮游生物、鱼群及鸟类大量死亡，并引起全球范围气候异常，引发自然灾害。

此外，臭氧问题也引起了科学家的关注。低层大气（对流层）中的臭氧浓度不断增加，这主要是由于低层大气中 CO 浓度等其它分子浓度上升引起的，还有一部分来自平流层。这一发现很重要，因为低层大气中的臭氧具有温室效应。

上述的 CO2、N2O、CFCs、CH4、O3 等气体能够产生温室效应，使气温升高， 因此也被称为温室气体。

但是，大气层中有的痕量“活性”气体严格来讲并不是温室气体，因为

它们不吸收红外辐射。但它们在相互作用时能促成它种气体的生成或破坏， 由此间接影响温室效应。如 CO、NOx、NH3、H2S、二甲基硫化物、甲硫醇、二硫化碳和羰基硫化物，这类气体以很复杂的方式与臭氧相互作用。在 CO、CH4、异戊二烯和萜烯类被破坏时，OH 基与 O3 是主要氧化剂。

图 5.8 是各种温室效应气体浓度上升对气温上升的影响。

全球气候异常现象，尤其是全球变暖问题的影响很大，可以说影响到全世界，所以在全球环境问题中也是最重要的问题，同时也是一个长期未解决的课题。

1978 年美国制定了“国家气候规划法”，将有关政府部门联合起来进行有组织的研究。其研究成果以联邦海洋大气局（NOAA）、能源部（DOE）、美国科学院（NAS），以及联邦宇航局（NASA）的报告形式发表。1987 年制定了“全球气候保护法”，从此促进了全球气候变化对策

图 5.8 各种温室效应气体对气温上升的影响的制定，并确定环境保护局应承担全球变暖问题的科学评价及协调各方面提出国家政策的责任。

1985 年和 1987 年，联合国环境规划署（UNEP）、世界气象组织（WMO） 及国际科学协会理事会（ICSU）在澳大利亚的菲拉赫联合召开的国际会议上对有关的科学知识进行了整理、评价，并且肯定了世界气温已经变暖。会议指出，由于大气中“温室效应气体”浓度增加的结果，从现在起到下个世纪前半期，全球气温将高于历史上任何时期。另外，在上述国际组织的支持下， 1987 年在意大利的贝拉基奥，1988 年由加拿大政府主办、联合国环境署协助下在多伦多分别召开了国际会议。1988 年 11 月，在联合国环境署和世界气象组织主持下，在瑞士的日内瓦召开了首次政府间的例会，并确定这种例会至少每两年召开一次，以便评价新的科学认识，探讨今后应采取的对策。1988 年 11 月 2 日，日本环境厅召开了“全球变暖问题研讨会”，会上提出的中间报告最为引人注目，该报告提出了明确的设想，其主要内容为：“如果大气中二氧化碳等温室效应气体的浓度象现在这样的速度继续增长下去，则在不久的将来全球将变暖，全球环境将受到相当的影响，对此国际上已取得一致的认识”，“全球变暖将使全世界受到极大的影响，变暖是一个长期渐进的

复杂过程，全球变暖及随之而来的环境变化一旦发生，若想使之恢复则异常困难。因而当确认已经受到危害之后再采取对策则为时已晚”，故今后“在加强研究的同时，还必须在过去已有认识和技术的基础上，尽早实施可行的对策”，“全球变暖与沙漠化、热带雨林减少、海洋污染等全球性环境问题有密切的关系，因而应将它们作一个相互关联的大系统进行综合研究”，为此应在国内外促进制定“中长期行动方针”。特别要提到的是各种环境问题均有内在的联系，具有“问题群”的性质，故应综合考虑全球变暖对策问题。