太阳辐射以光波进入大气层,为地球带来热量,有些辐射被吸收让地球暖化,有些则形成红外线反射回太空。
大气中的水、二氧化碳、甲烷、氮氧化物、臭氧等气体,能吸收地表的红外辐射而成为地球的绝热层。它们是生命的保障,如果没有温室气体,全球温度将下降三十多度。 影响地球气温变化的关键不是温室气体的存在,而是它们在大气中的浓度。
当浓度增加时,地球表面的温度就随之上升,导致地球变暖。其中,二氧化碳的浓度也由工业革命前的280ppm,快速升高到380ppm,而且越来越高。甲烷的温室效应是二氧化碳的21—22倍,它在大气中的浓度正快速增长。
在上个世纪末,地球表面温度上升了大约0.6度,本世纪预计将上升1.4到5.8度。从上个世纪九十年代开始,有气象记录以来最热的年份就不断地出现。 整个地球的气候就像一个巨大的引擎,通过海洋的洋流和大气层的风流,把赤道的热量分散到南北两极。一般说来,赤道气温上升1度,南北极的气温就会上升12度。
所以,对地球变暖最敏感的是南北两极,那里的冰川和冰盖正在不停地融化。 英国南极考察站前不久发表的近30年气象数据研究报告表明,南极地区的变暖速度是地球平均变暖速度的3倍。
海水变暖,南极冰圈就开始融化,一旦部分融化,全球海平面就会上升。 北极的情况更糟。北极冰圈的厚度,从1970年开始明显减少,40年内减少了40% 。
格陵兰岛冰川流失的速度在最近5年中加快了一倍。据估计,如果整个格陵兰冰盖融化,全球海面将升高7米,这意味着整个佛罗里达或者孟加拉都沉入海底。如果整个南极冰盖都融化,那将更可怕,届时全球洋面将升高65米。
我们都知道,全球的气温是会受到洋流的影响。而洋流又会受到海水的密度影响。当南北极的冰盖逐渐融化时,导致大量的淡水流入海水从而改变了海水的密度。而海水密度的改变更会影响到洋流的变化,从而使得北大西洋的几股正常流动的暖流被因此而改变。
北大西洋暖流 从西经40°附件往北到不列颠群岛北岸 25-75 0.9-1.9 伊尔敏格尔暖流 冰岛以南海域 25-75 <0.9 西格陵兰暖流 沿格陵兰岛西南岸流动 25-75 0.9-1.9 拉布拉多寒流 沿加拿大拉布拉多半岛东北岸流动 25-75 0.9-1.9 加那利寒流 沿非洲西北岸流动 25-75 0.9-1.9
这些洋流会因为北大西洋流入冰盖融化后的淡水而被改变。从此会改变北大西洋附近的气候。而与此同时,大量融化的淡水,更会以比较低的温度,流入北大西洋等海域。这又吸收了很多正常的海水温度,从而使得大面积的海域温度降低甚至会结冰。而近年欧洲极端天气变多,也多数受此影响。
而巧合的是,Dorian 认为,以历史观测记录来看,太阳活动极小期的持续时间若过长,可能导致地球大气层最下层、也就是对流层的气温下降,直接影响到身处对流层的我们,导致全球进入“小冰河期”。而若与太阳黑子数到达极小期谷底的时间吻合,那么“小冰河期”发生的时间最快可能就在 2019 年。
上一次太阳活动最急速下降的时期,是在 1645 年至 1715 年间,该时期被称为“蒙德极小期(Maunder Minimum)”,太阳活动极小期的时间维持了 70 年之久。
在这段期间内,太阳黑子的数量非常稀少,相较于正常可观测到 40,000 至 50,000 颗太阳黑子,只观察到 50 颗左右的太阳黑子,且“蒙德极小期”刚好处于“小冰河期(1550 年至 1770 年间)”中最冷的一段时间,当时地球气温大幅下降,造成全球性的粮食减产、导致饥荒,且英国伦敦泰晤士河甚至因此而结冰。
除了 Dorian 外,英国诺桑比亚大学(Northumbria University)教授 Valentina Zharkov 也在 2015 年发布的研究中警告,太阳活动从 2020 年至 2050 年间,就可能进入类似“蒙德极小期”的时期,造成全球性的低温与粮食减产,再次进入“小冰河期”,且太阳表面活动可能在 2030 年代减少 60%,到达急速下降的巅峰。
那么什么是洋流呢?
洋流又称海流,海洋中除了由引潮力引起的潮汐运动外,海水沿一定途径的大规模流动。引起海流运动的因素可以是风,也可以是热盐效应造成的海水密度分布的不均匀性。海水沿着一定的方向有规律的水平流动。
洋流可以分为暖流和寒流。若洋流的水温比到达海区的水温高,则称为暖流;若洋流的水温比到达海区的水温低,则称为寒流。一般由低纬度流向高纬度的洋流为暖流,由高纬度流向低纬度的洋流为寒流。
洋流还可以按成因分为风海流、密度流和补偿流。盛行风吹拂海面,推动海水随风漂流,并且使上层海水带动下层海水流动,形成规模很大的洋流,叫做风海流。
世界大洋表层的海洋系统,按其成因来说,大多属于风海流。不同海域海水温度和盐度的不同会使海水密度产生差异,从而引起海水水位的差异,在海水密度不同的两个海域之间便产生了海面的倾斜,造成海水的流动,这样形成的洋流称为密度流。
当某一海区的海水减少时,相邻海区的海水便来补充,这样形成的洋流称为补偿流。补偿流既可以水平流动,也可以垂直流动,垂直补偿流又可以分为上升流和下降流,如秘鲁寒流属于上升补偿流。
综上所述,产生洋流的主要原因是风力和海水密度差异。实际发生的洋流总是多种因素综合作用的结果。 大洋中深度小于二三百米的表层为风漂流层,行星风系作用在海面的风应力和水平湍流应力的合力,与地转偏向力平衡后,便生成风漂流。
行星风系风力的大小和方向,都随纬度变化,导致海面海水的辐合和辐散。一方面,它使海水密度重新分布而出现水平压强梯度力,当它和地转偏向力平衡时,在相当厚的水平层中形成水平方向的地转流;
另一方面,在赤道地区的风漂流层底部,海水从次表层水中向上流动,或下降而流入次表层水中,形成了赤道地区的升降流。
大洋上的结冰、融冰、降水和蒸发等热盐效应,造成海水密度在大范围海面分布不均匀,可使极地和高纬度某些海域表层生成高密度的海水,而下沉到深层和底层。在水平压强梯度力的作用下,作水平方向的流动,并可通过中层水底部向上再流到表层,这就是大洋的热盐环流。
大洋表层生成的风漂流,构成大洋表层的风生环流。其中,位于低纬度和中纬度处的北赤道流和南赤道流,在大洋的西边界处受海岸的阻挡,其主流便分别转而向北和向南流动,由于科里奥利参量随纬度的变化(β-效应)和水平湍流摩擦力的作用,形成流辐变窄、流速加大的大洋西向强化流。每年由赤道地区传输到地球的高纬地带的热量中,有一半是大洋西边界西向强化流传输的。
进入大洋上层的热盐环流,在北半球由于和大洋西向强化流的方向相同,使流速增大;但在南半球则因方向相反,流速减缓,故大洋环流西向强化现象不太显著。 大洋表层风生环流在南半球的中纬度和高纬度地带,由于没有大陆海岸阻挡,形成了一支环绕南极大陆连续流动的南极绕极流。
在大洋的东部和近岸海域,当风力长期地、几乎沿海岸平行地均匀吹刮时,一方面生成风漂流,发生海水的水平辐合和辐散,而出现上升流和下降流;另一方面因海水在近岸处积聚和流失而造成海面倾斜,发生水平压强梯度力而产生沿岸流,就形成沿岸的升降流。
大洋西向强化流在北半球向北(南半球向南)流动,而后折向东流,至某特定地区时,流动开始不稳定,流轴在其平均位置附近便发生波状的弯曲,出现海流弯曲(或蛇行)现象,最后形成环状流而脱离母体,生成了中央分别为来自大陆架的冷水的冷流环和来自海洋内部的暖水的暖流环。
这是一类具有中等尺度的中尺度涡。
此外,在大洋的其他部分,由于海流的不稳定,也能形成其他种类的中尺度涡。这些中尺度涡集中了海洋中很大一部分能量,形成了叠加在大洋气候式平均环流场之上的各种天气式涡旋,使大洋环流更加复杂。
在海洋的大陆架范围或浅海处,由于海岸和海底摩擦显著,加上潮流特别强等因素,便形成颇为复杂的大陆架环流、浅内海环流、海峡海流等浅海海流。 海流按其水温低于或高于所流经的海域的水温,可分为寒流和暖流两种,前者来自水温低处,后者来自水温高处。
表层海流的水平流速从几厘米/秒到300厘米/秒,深处的水平流速则在10厘米/秒以下。铅直流速很小,从几厘米/天到几十厘米/时。海流以流去的方向作为流向,恰和风向的定义相反。
海流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程,以及海洋上空的气候和天气的形成及变化,都有影响和制约的作用:
1.暖流对沿岸气候有增温增湿作用,寒流对对沿岸气候有降温减湿作用。
2.寒暖流交汇的海区,海水受到扰动,可以讲下层营养盐类带到表层,有利于鱼类大量繁殖,为鱼类提供诱饵;两种洋流还可以形成“水障”,阻碍鱼类活动, 使得鱼鱼群集中,易于形成大规模渔场,如纽芬兰渔场和日本北海道渔场;有些海区受离岸风影响,深层海水上涌把大量的营养物质带到表层,从而形成渔场,如秘鲁渔场。
3.海轮顺洋流航行可以节约燃料,加快速度。暖寒流相遇,往往形成海雾,对海上航行不利。此外,每洋流从北极地区携带冰山南下,给海上航运造成较大威胁。
4.洋流还可以把近海的污染物质携带到其他海域,有利于污染的扩散,加快净化速度。但是,其他海域也可能因此受到污染,是污染范围更大。 故了解和掌握海流的规律、大尺度海-气相互作用和长时期的气候变化,对渔业、航运、排污和军事等都有重要意义。
下面我们再来看看这段时间国际科学界提出的另一个预警:
上个月,美国科罗拉多大学博尔德分校的Roger Bilham和米苏拉市蒙大拿大学的Rebecca Bendick在美国地质学会年会上发表的一篇论文强调了地球自转与地震活动之间的关联。
Bilham告诉Observer:“地球自转与地震活动之间的相关性很强,表示明年的强烈地震将增加。”
在他们的研究中,Bilham和Bendick研究了1900年以来发生的7级以上的地震。比尔汉姆说“大地震一个多世纪以来都有很好的记录,这给我们留下了良好的研究记录。”
他们发现了五个时期与其他时期相比有大量的大地震。 Bilham说:“在这些时期,每年有25到30次强烈的地震。其余时间的平均数字是每年大约15次大地震。”
研究人员发现当地球自转稍有下降时,随之而来的是强烈地震的增加。 Bilham说:“地球的自转确实会有些小的变化,有时甚至会有一毫秒的时间变化,这可以透过原子钟非常准确地测量出来。”
Bilham和Bendick发现,在过去的一个半世纪中,有五年左右的时期地球的自转变慢。 至关重要的是,这些时期出现的是强烈地震数量的增加。
Bilham说:“这很明显。 地球给了我们提早五年的地震警告。”
Bilham说:“这个推论很清楚。 明年我们应该会看到严重地震的数量大幅增加。 今年大地震比较少。 到目前为止,我们只有6次大地震。 从2018年开始,我们很容易就可以有20次的大地震。”
究竟为什么日间长度的减少与地震有关目前还不清楚,但科学家怀疑地球核心行为的轻微变化可能是造成这两种效应的原因。
另外,很难预测这些大地震将会发生在哪里,虽然Bilham说他们发现大部分日间长度变化的强烈地震似乎都发生在赤道附近。 大约有十亿人生活在地球上的热带地区。
小编为什么在这里又提到地球自转变慢这个问题呢?看似于本文无关,实际上地球变慢,地震次数增加,导致板块移动,这几点地理现象同样会导致和影响到整个地球的气候变化。如果好巧不巧的再因为地震导致两个大型的火山喷发,本来太阳进入活动低谷、冰盖融化淡水流入海域、大量淡水流入改变海洋密度和洋流从而影响气温降低,届时,地球会在几大灾难加身的情况下出现类似电影《后天》里的现象,就是在极短的时间内出现极寒天气,也就是进入“小冰河”期。
近日美国国家大气研究中心华人科学家戴爱国接受采访说:“由于地球变暖,未来全球多个地区将面临极度干旱,中国华南、西南将可能面临极端干旱。” 近年我国部分地区创历史低温,多家研究机构报道世界面临千年干旱,那是否世界进入新的小冰川期?冰川期是否也存在部分地区干旱严重,部分地区极端低温,全球复杂恶劣天气增加的情况呢?从观测事实来看,在地球历史上虽然发生过许多或大或小的冰川期,但现有的确切资料表明这些冰川从没有延伸到低于南北纬度30度的地区。在2万年前的人类历史上的最后一次大冰川期,冰川在北半球也仅延伸至北纬40度的地区。美国《发现》杂志撰文说有迹象表明,第五纪冰川期即将来临,一些加拿大科学院也认为地区已经踏入一个新的冰川期,美国的一家电视台也暗示,地球实际在1970年左右就已经进入了第五纪冰川期。德国波茨坦气候变化学研究所的研究人员斯台芳拉姆斯托夫通过模型证明,全球气候变暖将改变海湾暖流的流向,从而导致欧洲大陆进入冰期。根据拉姆斯托夫的研究,全球气温升高最终可能导致欧洲出现区域性冰期。气候学家甚至间接地证明,海湾暖流热效应在大西洋北部海域已明显减小,近年来欧洲的气候变得越来越反复无常。美国宾夕法尼亚州立大学教授理查德阿莱伊认为,要是以为地球会越来越热,那就大错特错了,不久的将来,地球的某些地区将会变冷,而且这种冷暖的更迭或许就发生在几年之间。迄今为止,气候一直被认为是在几万年乃至几十万年的间隔中缓慢变化着。但实际上,阿莱伊教授在研究中发现,就连多次冰川期这样剧烈的气候变化也是在短时期内匆匆地出现,又匆匆地结束的。从温暖的气候到冰川期,再从冰川期到温暖的气候,这种剧烈的变化历时仅仅几年。阿莱伊教授认为冰溶化成的淡水流入海洋的问题对气候影响更大。如果冰溶化成的淡水大量流进北大西洋,从而使海水的盐分低,那么海水的冰点将上升,冬北大西洋可能会结冰。如果这样向北运送暖空气的“传送带”将停止运转,能够充分阻止海水变暖降温将袭击北欧地区:这种降温被称为小冰川期。阿莱伊教授推测,这种现象在全世界接连不断地发生的结果,将’使世界变成“斑驳冰川期”的状态,即某个地区温带向热带变化,另外某一个地区温带向寒带变化。这些变化并不需要几百年的时间才能出现,短短几十年内就会突然发生。这似乎可以解释为什么有些地区越来越热,而有些地区出现历史罕见低温天气。阿莱伊教授认为从现在两极地区气温的变化来看,40年后,即2050年,一部分物产丰饶的温带地区很可能突然变成不生长植物的冰世界。
那么如果情况果真如阿莱伊教授所言,那么将对人类造成什么样的影响?我们应该如何应对?
1、气候变化将导致世界粮食危机。气候的变化将导致一些重要的产粮区出现严重的减产,就像今年巴西的大豆减产、欧洲的小麦减产,造成世界范围内的粮食危机。可能某些粮食产地减产,而某些不适宜生产粮食的地区逐渐变得气候适合农作物种植,然而一个地方从非重要产粮区变成产粮区,不仅仅需要适宜的气候土壤环境,人力因素、政府的重视程度等等都是影响因素,因此短期内难以实现产粮能力的增长。
2、极端天气的出现将日趋频繁。原本热的地区要做气候变冷的准备,冷的地区有可能出现非常炎热的天气。气候灾害也将越来越频繁,对发展中国家和贫困国家的人民造成更大的伤害。就像今年的海地地震,天灾加以人祸,灾难深重。
3、极端气候将导致某些水资源短缺地区,围绕着水资源的分配和使用爆发一系列冲突,中东地区、中印的藏南地区、撒哈拉以南地区都是危险地带。
4、极端气候的出现将对植物的生存造成挑战,过去大量的盲目引种将遭到严峻考验,乡土植物资源的利用将越来越受到重视。
5、由于气候灾害造成部分地区人口迁移。应对措施:
1、保护粮食安全供给是第一要务。世界各国都要有所举措,那些严重依赖粮食进口的国家,将会受害严重。具体到我国,考虑到气候变迁主要可能出现在西南五省、内蒙古、新疆和西藏,这些地方不是主要产粮区,但是西南是橡胶等经济作物的重要产地,尤其是云南;内蒙古是奶制品的重要产地;新疆是棉花生产大省,因此这几个地方出现气候变化,将严重影响这些商品的产量,推高它们的市场价格,进而推高以这些为原料的商品的价格。所以,首先国家必须在这些地方大力推广节水农业,提高单位面积作物的产量。其次,加快培育新品种,培育耐寒品种和抗旱品种,不过不应是转基因食品,而是人工的杂交良种。
2、各国加强对灾害的预报工作,这需要各国联手,信息交流与共享。中国需要建立一个覆盖全国的灾害预报防护网络,原有的气象、地质观测单位整合到这一网络之中。各地加强灾害救助演练,各地都要有灾害快速救援反应部队。
3、地区水资源协调分配机制需要建立起来,然而太难了,各怀私心,难以合作。具体到中国,应该加强与印度的协调机制,对地区水资源的使用要加强协商,保持信息的透明度,但要坚持以我为主导的思想。
4、增加地区植物多样性,加强对乡土植物的开发与利用,这也是我们植物科研工作者可以做工作的地方。
5、针对人口迁移,要有序引导,化害为利。抓住契机,促进发展。
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