人类正面临气候变化和能源利用的巨大挑战
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随着北极海冰的融化,北极航道逐渐开通,其潜藏的战略价值和蕴含的丰富原油、天然气储量已经引发了各种国际力量的关注和激烈争夺。然而,极具讽刺意义的是,正是燃烧化石能源排放的大量温室气体使全球变暖,使北极熊失去了赖以生存的家园。“人类正面临全球气候变化和能源消费的巨大挑战,这是个十字路口。”美国科学院院士、哈佛大学教授詹姆斯·安德森日前在北京大学作报告时表示。
自1979年有卫星观测记录以来,北极海冰正在迅速消融。每年9月份是北冰洋海冰覆盖面积最小时期。安德森认为,不仅要关注北极海冰面积,也要关注其厚度。从1979年到2012年,9月份北极海冰的最小体积已经从1.7万立方千米减小至1.3万立方千米。预计到2020年夏天,北极永久性浮冰可能永远消失。与此同时,紧挨着北冰洋的格陵兰岛和世界第三极青藏高原,冰川融化速度也令人震惊。
由于气候系统的反馈作用,对地球来说,失去了大面积的冰雪,就像被掀掉了“隔热板”。这将给气候和环境带来恶劣影响。
安德森解释道,高纬度地区的包合物和永久冻土将逐渐融化,再经过二氧化碳强迫,作用于大规模的气候结构,大气中的水汽含量、云和温度都将发生变化,从而导致水汽通道和对流层的动力模式产生变化,最终的结果是,沿海地区降水将增加,大陆内部则更加干旱;无机氯的催化活性增强,分解更多臭氧,进入地球的紫外线量也将增加。
覆盖着格陵兰岛的170万平方公里冰原一旦全部融化,全球海平面将上涨7米。在青藏高原,冰川是许多大江大河的发源地,一旦消失,其周边国家和地区近20亿人口的生命线将被切断。
自工业革命以来,温室气体排放不断加剧,人类活动是全球变暖的主因。对此,各国政府及科学家已经达成共识。在自然情况下,太阳输送给地球的热量和地面反射的热量是相当的,地球上的热量也因此能保持平衡。“化石能源燃烧带来的净热量流动是全球变暖的根本原因,而非全球平均温度上升。”安德森说,“也正是净热量流动引导着未来全球气候变化的进程。”
人口、人均收入和单位能耗共同驱动着巨大的全球能源需求。而全世界人口正在不断增加,对能源的需求也在不断增加。根据计算,到2050年,全球人口将增加至91亿,平均每年能源需求将增长22太瓦。在以后的40多年间,如果全世界继续依赖化石能源,那意味着每年将要新建750座大型化石燃料火力发电厂;如果转向核能,那么每年将有400个核电站投入运行。
安德森也指出,目前气候和环境变化研究的最大局限仍是观测资料不足,气候结构采样严重不足,尤其是在极地和海洋上空。而这些地区受海拔环境的限制,对探测仪器提出更高要求。
据安德森介绍,目前开发出的低成本、高时空分辨率无人机机载探测手段正在试图解决这一问题。这种无人机装有探测仪、探冰雷达及微型化的激光系统,并采用积分腔输出光谱技术,能够提高探测的灵敏度,检测到微量气体的浓度,且能连续飞行23小时,可以保证数据的精确性和连续性。它能有效观测包括温室气体、污染气体等,对气溶胶性状等进行精细观测,因此适用于主要污染地区的大气观测。
此外,针对全球气候变暖这一问题,中美两国要从政治上和科学上进行精诚合作。让安德森欣喜的是,中国和美国在使用可再生能源方面优势明显,而且正在积极支持可再生能源的发展。“尽管我仍然忧心,但我对未来的气候和环境持乐观态度。”(中国气象报记者 张格苗 《中国气象报》2014年11月19日一版)
(来源:中国气象报)