温室效应

问题的提出

如今“温室效应”作为一个流行词语，几乎人人皆知，并被广泛应用于各类文稿和讲演活动中。人们慷慨陈词，各抒己见，甚至到了谈“温”色变的地步。其实，“温室效应学说”并非近年才盛行，早在1896年瑞典化学家斯万特·阿勒尼斯就已率先提出。20世纪50年代又有人提出，如果大气中二氧化碳的浓度增加1倍，则地球表面的温度将会增高2℃～4℃。若“温室效应”不断加强，全球温度也必将逐年持续升高。其结果必然是雪线上移、冰盖融化、海平面上升、干旱加剧、气候异化；同时引起农业大幅减产、沿海城市被淹、疾疫流行等全球性灾难。

上述说法多年来似乎已成不刊之论，毋庸置疑。于是，人们普遍认为，全球气候变暖的始作俑者就是“温室效应”，而作为温室气体的二氧化碳便是直接导致地球生态环境日益恶化的“元凶”!以此为据，学者们推导出种种结果，并不断提出多种对策。比如，国外有学者提出，往海洋中大量投放铁元素，以增加海洋生物吸附二氧化碳的能力；向地下深层注入二氧化碳；在沙漠戈壁上敷设反射阳光的涂层等荒谬做法。

事情果真是这样吗?如果我们以浩渺无垠的宇宙空间为背景，以永恒无限的时间长河为视角，以更为科学的、理性头脑来重新审视和思考这个问题，有一些疑惑是难以消除的。我们不禁要问：关于“温室效应”，我们是否进入了一个“天大”的误区?

理由

总量与微量的关系。荷兰环境评估局公布的2007年主要温室气体二氧化碳的世界总排放量约为276亿吨。我们可以据此推导。据科学家估算，地球大气质量约为6000万亿吨，就2007年一年而言，全球排放的二氧化碳总量仅占大气质量的1／220 000。包裹地球的大气层的厚度应在1000千米以上，其空气密度随高度而减小，50％的空气质量集中在30千米以下的范围内，其他部分存在于30千米～100千米，即使在高度i00千米以上，空气的质量仍占整个大气圈质量的百万分之一。

可以这样说，仅年排放量占大气质量1／220000的二氧化碳，若再分布于100千米高度的圆球环状体积中，得到的数据是微乎其微的。所以，在“温室效应”这个问题上，过去就有学者认为目前的数值模式还不成熟，计算结果过于夸大。本文认为，百年升高0.3℃～0.6℃属于正常气候变化，还不足以证明是大气“温室效应”所造成。

大气分层结构。依据大气层分布规律，大气层中不同层面获得能量的来源各有不同。地表附近的对流层，大气的热量来源于地面辐射红外线供给的能量，离地面越高，大气获得地面供给的能量越少，温度就越低，平均每升高100米，温度下降约0.6℃；对流层上的平流层，离地面很高，地面辐射的热量已经无法送达这层大气，它的热量来源于大气中臭氧吸收太阳辐射中的紫外线的能量；而大气最外界——高层大气，则是直接吸收太阳辐射而增温的。对流层中大气温度的微弱升高都需要能量，这些能量显然不是直接来自太阳光，而是来自地球表面辐射红外线所形成的能量。也即大气的升温足以抵消地表辐射红外线产生的能量。

我们据此可以推定，根据物质能量守恒原理，地表辐射形成的能量和大气升温抵消的能量是一致的，那么大气“温室”中产生的温度也应是一个基本恒定的数值。因此，将全球性气温升高的主要原因归咎于“温室效应”是没有说服力的。

热平衡理论。我们知道，生活中的温室由玻璃或透明塑料薄膜制成，太阳光能够直接照射进来，加热室内空气，又利用玻璃或透明塑料薄膜不易散热的特点，使室内的温度保持高于外界的状态，以利于植物的生长。但不散热只是相对而言，根据物理学中的热传导原理，物体或空间之间的温差越大，其散热速度就越快，能量传递的数量也越多。若室外温度是0℃，当室内温度是15℃时，温室内外进行的热传导能量数值假定为P，但室内温度升至20℃或更高，或者室外温度低于0℃以下时，其间任一因素发生变化，那么热传导能量数值P也定会随之发生改变。所以，在严寒的冬天，为了消除温室内外温差极大、热传导速度加快产生的低温现象，即使在密闭性最好的日光温室内也要生火或启动电暖设备，以保持恒温，就是这个道理。

地球周围的大气层围裹而成的独特宏观的“温室”，其存在形态又绝非生活中的玻璃和塑料材质那么密闭，故而，当地表或大气温度出现升温现象之后，宇宙间大气内外的热传导速度和能量也会随之发生变化。我们可以这样认为，地球大气之间有一种自我调节的能量守恒机制，使地球大气能量始终处在一个相对平衡状态中，其吸收的多，就会释放的也多，温度越高辐射到太空能量的速度也将越快。

“盖亚假说”理论。早在1785年被称为地质学之父的哈顿就指出：“我认为地球是一个超级有机体，并且应该用生理学的方式对它进行恰当的研究。”到了20世纪60年代，美国科学家拉伍洛克和马古利斯提出了著名的“盖亚假说”，假说认为地球上的生命和其物质环境，包括大气、海洋和地表岩石等，以及所有植物、动物和微生物等生命有机体，都是紧密联系在一起的一个有机系统，是地球作为一个活的整体系统的组成部分。

俄罗斯科学家基里尔·康德拉季耶夫认为地球具备自我调节能力，大气层能够通过“散热”来维持大气温度的相对稳定。他在研究分析1959年～2000年北极地区气温变化资料时发现，40多年中，北极地区大气层最低的一层，也就是贴近地面的对流层在一定高度范围内气温确实有所升高，但是对流层的顶层及平流层却变得更加寒冷。也即低层大气一旦变热，高层大气便能够随即做出反应，平衡低层大气过剩的热量。因而在过去几十年中，北极地区大气层的整个气候状态并没有发生改变。据此，我们可以得出一个明显的结论：人类不必为全球气候变暖而惊慌失措一地球大气层能够对过多的热能进行“重新分配”，不断地排除过多的热量，从而保持大气温度的稳定性。也就是说，地球大气中存在着某种“自我调节机制”，这种机制能够确保大气温度在垂直方向上整体趋于守恒。

地球的“自我调节机制”还表现在地球的自然碳汇能力方面。科学界将土地、海洋和植物吸收二氧化碳的现象称为“碳汇”。按照“盖亚假说”理论，大气升温会“刺激”浮游生物和地表植物的快速生长，其吸收二氧化碳的功能也随即增强。国际科学理事会支持的全球碳计划2008年度报告《2007碳预算和趋势》中说，2000年～2007年，人类活动排放的全部二氧化碳中有54％已经被土地、海洋和植被等自然碳汇清除。报告表示，自然碳汇的尺度和规模会随着大气中二氧化碳浓度水平的增加而有比例地扩张。最新研究表明，沙漠也具“碳汇”功能，这说明，地球的任何一个组成部分都是其自我调节能力的一个

“分支机构”。

水循环与能量消耗。大气温度升高，会使海水和地表的蒸发量增大，空中的云量也会随之变化，降水也相应增多。根据这个变化现象，我们可以推论出二种结果：一是空中的水汽冰晶具有反射阳光回到太空的功能；二是在加大了的蒸发一降水一再蒸发的过程中，水的上下循环，使热能变为动能，其能量的消耗会自行抵消大气温度的升高。

冰雪消融调节热量。两极冰盖融化，雪山雪线上升，其实也是地球自我调节能力的体现。因为，这是地球消耗、平衡多余热量的一种有效方式。

依据以上理由，现在我们可以亮出自己的结论：地球自我调节功能的存在与发挥会抑制气温的进一步升高，并保持地球温度的动态平衡。

地球周期理论

由上可知，地球大气的升温是有限的，不可能大幅度升温到极地冰原大规模融化的程度，海水更不可能膨胀到海平面大幅上升的地步。但是，从19世纪末以来的100年间，全球平均气温确实又上升了0.3℃～0.6℃，全球海平面也相应上升了10厘米～25厘米，这又是什么原因导致的呢?

其实，地球本身存在一个有规律的冷、暖周期循环模式。全球性气候变暖并不是一个新现象，在漫长的地质史上，地球就不断经历着暖、冷交替的循环变化规律。科学家将暖期称为“间冰期”，此期两极冰帽融化，海平面上升；冷期则被称为“冰河期”，此期将两极冰帽扩大，海平面下降。

西方学者认为，地球在自己的历史上，已经经历了不少于3次的有规律的间冰期和冰河期的循环模式。地球温度持续下降的冰河期最早发生在4.8亿～4.4亿年前的奥陶纪末期。有证据表明那时候地球上火山喷发非常活跃，大气中二氧化碳的浓度至少是今天的20倍以上。一些科学家认为，如按“温室效应”理论，当时的地球应该比现在暖和得多，出现冰期就难以解释，因此，他们并不信服“温室效应”理论。

在2005年1月27日出版的《地质学》杂志上，美国俄亥俄州立大学地质学家索尔兹曼等著文指出，奥陶纪末冰河期发生的时间应该比传统认识的要早1000万年，当时发生了全球性的海平面下降，而这并不是地质板块运动所造成，最可能的原因是出现了全球性的冰河期。

俄罗斯科学家最新研究表明，全球气候将会在未来十年至数十年间呈现出逐步降温的趋势，其发展的最终结果很可能是新一轮冰河期的到来。根据南极洲东方站冰芯数据曲线图还可看出，地球上二氧化碳数量的变化要落后于地球气温变化大约800年。这表明地球气温变化先于二氧化碳数量的变化，或者说是前者导致了后者数量的变化，而不是反向作用，显然这与“温室效应”理论完全相悖。在过去42万年间，全球二氧化碳数量变化一直都是随着冰河期循环不断上下起伏。在这个自然循环中，每隔大约11万年，地球温度就会达到一次顶峰。大约在32.5万年之前，地球温度和二氧化碳数量达到了顶峰。现在，地球温度再次达到顶峰，这有可能说明间冰期已经接近尾声，因此地球即将进入下一个冰河期。如果幸运的话，人类还有短暂的时间为之进行准备。

依据这样的科学推论，地球的这波间冰期似乎到了该结束的时候，我们不仅不该担心全球温暖化的到来，反而该担心冰河期的来临。近百年气候异常，事实上也可以反过来解释成气候正在“恢复正常”。因为对于人类来说，100年的时间似乎很长，但对于地质变迁而言，100年或许仅是其沿革嬗变长河中的一朵小小浪花。以时间和空间的宏观来看，地球气候的变化波动，最主要的影响因素是太阳和地球的互动关系，太阳自身的周期变化以及太阳系整体围绕银河系运动的位置所在。这种真正的宇宙级的变化，绝不可能是地球上任何人为因素和其他变化所能够左右的。

由此可知，近半个世纪以来，我们似乎错读了“温室效应”，并将二氧化碳视为全球气候变暖的“元凶”，这真是进入了一个“天大”的误区。

“温室效应”其实就是地球表面的大气圈为了保持地球辐射平衡，达到和维护平均温度的一种有效的保护效应。如果没有这种保护效应，地球表面的温度将是它作为行星的原始温度，大约是一23℃，这个温度比地球目前表面的平均温度15％要低38℃。但是，大气“温室效应”却允许太阳光通过大气照射到地球上，而不允许地球发出的红外辐射直接跑出去。就像是一具笼罩在地球上的气态状的半透明外壳，有效地平衡着地球表面的温度，使其平均处在15℃左右，以利人类和地球生物的繁衍生息。不仅如此，“温室效应”还可以使高纬度地区的冰雪融化，使这一地区因适合农作物生长而繁荣，成为新的粮食产地，成为新的适合人类生活的地区。此外，“温室效应”还会使冬天的温度相对提高，减少人类因取暖而造成的能源消耗，从而达到净化环境的目的等等。

最后，还要补充一点：虽然“温室效应”并非地球灾难的始作俑者，不会直接造成全球性气候变暖，二氧化碳的排放也绝非那样可怕，但这并不意味着人类就可以无节制地、悠悠无虞地任意进行自己的生产和生活。人类还是应当及时了解和顺应地球自身的变化规律，努力调整和改变自我生产方式和生活方式。由于地球上人口的不断增多，以至于气温每上升1℃，就足以造成粮食短缺、疾疫扩散、水源不足、干旱沙化加剧等各种问题。长期来看，地球或许不在乎自己温度的轻微变化，但居住于地球之上的生物，却较为脆弱，不能承受短期内气温迅速上升所带来的一系列变化。看来杞人忧天是有道理的，但是，“忧天”也要讲科学，不能盲从。

世界各国间也应积极合作与互相促进，以共同应对地球生态环境的一系列变化，人类可以因势利导地利用“温室效应”带来的益处，以期更好地建设自己的美好家园!

(盛文娟　插图)