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[全球变暖]21世纪末,地球可能回归五千万年前的远古温暖气候

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更多 发布于:2017-04-18 23:51
新浪科技讯 北京时间4月10日消息,据国外媒体报道,从生物的角度来看,地球的历史既充满了沧桑巨变,又稳定得如同上天眷顾。大陆在极地与赤道间来回漂移,山脉与海洋时而出现、时而消失。但无论是在冰河时期与非冰河时期,地球环境的变化都相对较小,使生命得以存续。
虽然太阳帮助不大,但地球环境一直维持在相对稳定的水平。太阳的亮度在成熟过程中慢慢增强。如今每平方米地表接收到的太阳辐射约为1368瓦特,但在地球成型早期仅有1000瓦特。约4亿年之前(当时海洋生物尚未进化成陆地生物),每平方米地表接收的太阳辐射约比今天少50瓦特。虽然当时阳光较弱,但较强的温室效应抵消了这一不足(大气中二氧化碳含量较高)。事实上,近几百万年的地球温度处于历史最低值。
但如今的阳光更加强烈,温室效应也达到了几百万年来的顶峰。这一组合将招致怎样的结果呢?
为寻找答案,南安普顿大学一支由加文·福斯特(Gavin Foster)带领的团队汇集了来自112项研究的数千份过往二氧化碳水平数据。南极冰核可为我们提供一百万年前的空气样本,但更久之前的数据则需要利用碳同位素分析等手段从岩心中获取。
图为过去4.2亿年间的二氧化碳含量变化(图中蓝线),显示了变化的整体趋势(图中红线)。上方的浅蓝色柱形代表冰川从极地向外延伸的程度。

图片:j8HB-fyecezv2822852.png

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发布于:2017-04-18 23:53
  不断降低
  研究结果揭露的规律与预期大致相符,不过结合多项研究,科学家得到了更加精确的结论。二氧化碳水平并非在3亿年前的冰河时期突然下降,而是在4.2亿年间均匀减少。每隔一百万年,二氧化碳水平平均减少百万分之3.4。(相比之下,自1960年以来,二氧化碳水平约上涨了百万分之80)。
  事实上,二氧化碳减少引发的长期降温效果略强于太阳的升温效果,因此在过去几百万年间,地球上才会规律性地出现冰河时期。
  地球大气中的二氧化碳含量为何会不断下降、与逐渐增强的太阳辐射相互抵消呢?这也许是岩床风化、形成沉积物的结果。一些常见矿物与溶解在雨水中的二氧化碳发生化学反应,使大气中的二氧化碳转化为碳酸盐沉积物和岩石。关键在于,这一化学反应取决于气候状况:气候越温暖,风化效应就越强烈(大气中二氧化碳含量降低);相反,气候越寒冷,风化就越微弱(大气中二氧化碳含量增加)。这就像一台天然温度调节器,使地球气候维持在相对稳定的状态。
  在过去的4亿年间,生命从海洋登上陆地,碧绿的植被覆盖了地表,弥补了仅有蔚蓝海洋的单调。生物圈的扩张也对岩床风化产生了巨大影响。在动植物的共同作用下,风化作用有所加速,使大气中的二氧化碳含量进一步减少。
  这一变化过程有时也会偏离整体趋势,如3亿年前温度突然大幅下降、2亿年前温度突然大幅上升,而这往往与板块构造有关。活火山数量的变化会影响从地球内部释放的二氧化碳量。此外,盘古大陆等“超级大陆”形成时,会产生大批新山脉,加剧风化效应,导致大气中二氧化碳含量大幅减少。
  未来趋势
  目光从过去转向未来,你可以将温室气体排放情况与上述历史记录进行有趣的对比。最新一份政府间气候变化专门委员会评估报告中将“一切如常”描述为最糟糕的一种情况,若按目前趋势发展下去,到了2100年,温室气体浓度将达到百万分之1370,并于2250年到达百万分之2000的最高值。
  大气中二氧化碳浓度上一次高达百万分之2000时,距今已有2亿年之久。但当时的太阳辐射比今天略弱,因此两者不可同日而语。研究人员的计算结果显示,到了本世纪末,阳光和二氧化碳的共同作用将使地球气候恢复到5000万年前始新世时期的水平,成为恐龙灭绝后温度最高的时期。(不过温度还需要一定时间才能达到始新世的水准。)
  如果我们任由二氧化碳浓度升至百万分之2000,再加上目前的太阳辐射水平,“地球温度将超过4.2亿年间至少99.9%的地质记录。”好在我们已经开始对温室气体排放加以控制,不过这个想法仍然够吓人的。
  我们必须记住,全球变暖面临的威胁主要取决于上述变化速度。地球历史上也出现过温暖的气候,但那是成百上千年、甚至数百年地质变化积累的结果,生物有足够的时间来适应这些变化。问题是,如今地球气候的变化速度太快,更接近物种大灭绝时的水平。
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