物理科学探疑-物理新战线-导致人类生存环境严重恶化的持续升温现象及解决方案

导致人类生存环境严重恶化的持续升温现象及解决方案

志勰

本文从人类活动角度对地球变暖进行了较为系统的分析。并提出整治地球变暖的方法和措施。地球升温，绝大部分来自于人类生产活动过程中，对地貌的改变所导致的太阳光在地表的转化率的提高。人类生产生活过程中也提供了大量的热量。同时空气中碳-氧循环过程中的平衡不断被打破，导致现在二氧化碳的浓度在不断的上升。减缓地球升温，低纬度和中纬度是治理的重点。

一、引言

    在传统的科学观念上，将地球近百年来的持续升温现象称为温室效应。现一种主要流行的科学观念认为，导致地表环境持续升温来自于大气中阻止热量辐射的二氧化碳、甲烷、低空臭氧、氯氟烃等等的温室效应气体，由于二氧化碳在空气中含量较高约占0.03%，并且人类生活、工业和生物生命活动中都会造成该气体的量值的增加。尤其是近百年来的工业和交通的发展，被认为是打破地球生态环境中二氧化碳浓度平衡持续升高的主要关键原因①。

    近期从新闻上看到阿尔陴皮斯山脉冰山开始融化，以及美国发生的因热停电事件，中国西北近些年严重蝗灾已经说明地球升温现象对人类的影响越来越严重，如果不能正确地看待并处理这个问题，无疑会对人类造成不必要的损失。

    本文就从全面的角度来分析这个问题。

二、导致地球温度状况的原因

    地球所接收到的热量主要来自于太阳光。由于太阳质量占据了太阳系总质量的99%，相对来说异常庞大，偶尔太阳黑子活动频繁，但太阳处于稳定期，没有外因的情况下，没有理由认为太阳光照强度会持续加强。我们可以大概算一下，假设太阳的光照强度增加万分之一，那么在每一个时刻里，太阳燃烧核燃料也需要增加万分之一的燃料，万分之一的概念对于太阳来说是一个异常庞大的数字。当然，太阳周期性活动有可能在短期加强，如太阳风暴的剧烈活动期，发生这样的情况的时间比较短。另一方面太阳黑子的周期为11年左右，这显然和地球持续升温不符。

    另一微小部分来自于宇宙射线，当然，这些宇宙射线也主要来自于太阳。宇宙射线到达地面的是很少量的，大部分和空气分子碰撞逐渐减速，形成簇射。大部分将能量散发到地球外层空间，因此这部分能量微小并且不能到达地表，因此对地球表面温度的影响我们可以忽略不计！而太阳光则可以轻易的穿越大气层，直达地表，加热地面，成为地球表面热量的几乎全部来源！

  此外，地表我们所使用的几百万年前的太阳能（石油、煤炭），也是一个不能忽略的部分，随着经济的发展，也在呈上升的趋势，核能电站等。

    地球以太阳为中心，围绕太阳不停的旋转。太阳公转轨道的偏心率很低，现在大概在0.017②。任意时刻都在接受太阳光的照射。地球截面积略大于1.277亿平方公里，由于地球表面面向太阳时接受太阳光的热量，加热地表温度上升。而地球表面背向太阳时则不会在接收到太阳的辐射的热量，而纯粹是向外辐射热量，伴随的是地表温度降低。表现为白天的升温与黑夜的降温。如图：

图一

    图为太阳照射地球的一个截面图，其中早晨和傍晚的竖线为太阳光只照射空气不照射地球的截面。以该竖线为分界线，向阳一面为白天，背阳一面为晚上。该截面为非常特殊的截面，主要表现为该空气参与地球的热量循环，太阳光可以照射该部分空气，而不能直射地球。该位置对于地球环境观测具有最佳的观测时间，后面会谈到。

    地球的热源太阳、地球表面的升温与降温过程就构成了地表温度状况的原因。太阳这个热源我们是无法控制的，这里我们不进行讨论,那么地球表面的升温与降温则成为主要的内容了。

1、地球表面的升温因素

    给于我们地球表面升温的过程中，地球表面并不仅仅在吸收太阳光，同时自身也在向外辐射该温度所表示的电磁波，吸收的热量大于辐射的热量，表现为温度升高，这个过程在发生在白天。

    这样地球表面对太阳光向热能的转化则成为关键的因素。此外，地表的结构，温度的辐射也越来越不能被忽略，有的也开始向主要的因素转化。

   （1）地表对太阳能的转化，绿色植被对地表温度的影响

    除了地球赤道附近没有季节的变化之外，在中高纬度地区，在春夏秋三个季节，在陆地有植物、在海洋有海洋生物覆盖在陆地表面和海域，利用光和作用吸收太阳光将水和二氧化碳转化为碳水化合物，存储为化学能源。植物和海洋生物的存在，有效的抑制地面温度的升高。在晚上，地表植物也会吸收地表向外辐射的热量，降低地表向外辐射热量的速度。植物的生命活动使地表昼夜的温差减小。而在冬季，陆地的植物枯萎死亡，同时太阳光对这些地区单位面积的光照强度减小，太阳光几乎全部用于加热地面，使白天地表温度上升的较高。晚上失去地表植物这层“隔热层”，致使地表温度热量辐射较快，这导致冬天地表的昼夜温差较大。

    夏天地表升温因素和绿色植物的覆盖程度有极大的关系，对于地表的绿色植物覆盖情况，我采用GoogleEarth大致浏览了一些地方。发现了一些问题，我采摘了几张国内的图片。具体的地方可见经纬坐标。

图二

    图二右上方绿色背景的河流，最新拍摄日期为2005-02-19。绿色的背景图不清楚是什么时候拍摄的。但应该是比较早的了。2005-02-19拍摄的这张来看，绿色的这条河流已经在渐渐消失，如图三截取的是2005-02-19放大右上角河流的地方。河流在变细，同时河水在变黑，而不是蓝色，说明污染厉害。图四是河流流出2005-02-19拍摄的图片的地方。

图三

图四

    往日较为宽的河流在变细，同时一部分原来的河道，在变成水泥地面。请注意，不要采用照片的颜色来判断绿色面积的减少，因为2月份是没有绿色的。

    抓取的另一组图是城市的，如下：

图五

图六

图七

    可以看到，城市中的楼区几乎是水泥浇筑的了。这让我想到我们的首都北京，从三环到现在的六环，城市扩建的速度是多么的惊人！在网上和一个农村的朋友谈到农村的扩建问题，他说他们村现在的农村面积是二十年前的3倍多了。提倡农村的城市化无疑也加快了这个进程！人类的居住环境在快速变更地表的植被环境。在中国，中国历史上30年前所有的历史时间所建筑的居地对自然环境的改变加在一起，也没有近三十年改变的大！对于人类的进步，虽然具有可喜的一面，但未来会经历无奈的悲哀！这一点下面要谈到。

    （2）地表的结构对太阳能的转化与存储，人类的生产活动对地表温度的影响

    绿色植被覆盖在地层表面利用太阳能将水和二氧化碳转化为碳水化合物，同时也作为地表的一个隔热层有效的减少地表的温差，抑制地表升温过高。另一个具有相似抑制温度作用的是人类生产活动中所形成的特殊的地表结构。它和绿色植被的作用存在着莫大的不同！

    另一方面，地表和这个物体所构成的系统，所吸收和存储的热量要大于没有这个物体时地表所存储的热量。假设太阳光是稳定的，没有随地球转动太阳光照射方向的转移，那么加热地表及地表上的物体达到一定温度后，地表和物体产生的热量和辐射出去的热量以及热空气带走的热量达到平衡的时候，物体和地表的温度则不会再上升。物体底部和相邻地表的空气受热上升加热物体顶部，那么物体顶部的温度最高。

    在图六和图七中我们可以看到，大城市中所树立起的工厂、楼房、墙壁、街道上跑的汽车等等一切建筑物和物品，都在承担这样的角色。相对于地表来说，高效率的将太阳光转化为热能。单位面积的太阳光，在这样的结构下会更多的产生热量。存储更多的热量，它们所担任的角色就相当于一个“热库”。

    如果说绿色植被利用太阳光将水和二氧化碳转化为碳水化合物，最大限度地阻止光能向热能的转化，而城市中的这种结构则是最大限度的使光能向热能的转化。绿色植被是降低地表温度的上升，城市中的这种结构则是提升温度上升的上限使温度更高。

     有的朋友认为，城市中的很多楼房外表面所涂的都是白色，那么楼房的外表面所吸收的热量一定是低了。这样的结论是错误的。楼房外表面的面积是楼基面积的几倍，数十倍，摩天大厦可能要上百倍了，甚至更高。即便白色涂层吸收率只有普通地面的百分之几，那么楼房外表面对太阳光的转化要远大于地基的普通地面对热量的转化。还有一个对太阳光转化率更高的地方，这个地方就是窗户，以及外置的空调、通风等等的外挂物品。窗户玻璃的透光率是很高的，很少有低于85%的透光率，窗户里面的就是房间，几乎和黑体对光线吸收相当。楼房的窗户、外门等等是楼房对太阳光主要吸收的地方。

    当我们为城市中高立的建筑群称赞其壮丽的时候，它在为地球带来更多的热量。也在为飓风、厄尔尼诺等自然灾害、气候反常等现象带来它特定的贡献。当然由于空气的存在，在热动力的驱动下，城市大量的建筑物体在太阳光下会形成城市特有的现象，会形成“热岛”环流。③（相同的观念则不再讨论，本文后面只讨论和该文观念不同的观点，可参见该文③）

    （3）交通工具燃烧的燃料，各种发电厂发出的电力绝大部分会直接或者间接的转化为热量。会直接和间接的通过工厂的机器运作加热空气。

    （4）材料的属性对地表温度的影响

    现代社会的交通都是较为发达的，在人群的密集区，都可以见到密集的公路、铁路、桥梁等等，这些采用的材料以公路相对来说对热能的转化贡献最大，采用水泥浇注或者柏油路，远离人口密集区的公路大多采用柏油路。交通占用的面积越来越大，这些已经不能被忽略了。这些材料对光能向热能的转化效率要比土地要高得多！

    （5）海洋浮游生物、地表及河流水生植物的破坏及其它对地表温度的影响

    随着人类的工业用品的加工和生产，河流、地表相关土地、空气的粉尘的污染都造成了对太阳光向热能转化率的提升。

    中国的很多河流都在经受着污染，从传媒上都是经常可以看到的，严重的河水是黑色的。水生植物随着工业的发展，在河流中越来越少。在近海污染严重的地方也同样是这样的情况，海洋浮游生物的退化。水的颜色变深。这都构成太阳光向热能的转化率在不断提升。

    矿山开发区、煤的转运站、煤的露天存储场地等等破坏植被、污染地表也造成了太阳能向热能的转化率的提升。

    火力发电厂、工厂废气、做饭燃烧的燃料、森林火灾等加重了空气粉尘的含量，空气粉尘在太阳光的照射下会直接加热空气。

    人类的生产活动都在直接和间接的导致热量的加速转化和释放。随着人类活动的加剧，对能源的需求，对电力的需求也会相应加剧，不断地建立发电站，每年发出多少电能就间接的产生多少的热量，每年生产多少的石油、煤炭就间接的释放多少的热量。人类的这种活动在成上升的趋势，即便原有的地球表面的散热环境不发生任何的改变，太阳能以及人类自身的生产活动，也会导致地球温度成上升趋势。那么地球变暖也就不是大惊小怪的事情了。只是不管你愿不愿意，人类都必须为自己的行为负责，为自己的行为承担结果。

    我们这里谈论了地球的升温因素，那么下面我们来谈降温因素。

2、地球表面的降温因素

    热量的传递通过三种方式进行传递：传导、对流、辐射。由于地球在它公转轨道上旋转，因此是孤立的，它只能通过后两种模式进行热量的传递。其中对流只限于气体，如果我们站在全球的立场上去考虑，那么气体对流不过是把热量从一个地方搬运到另一个地方，季风也是类似的。对整体的地球的热量而言，是可以不去考虑的。那么对于地球的散热就只有辐射了。地球表面正常的温度在开氏223度-323度之间（不包括火山、森林大火等导致的异常温度），该温度所标示的辐射为红外辐射。

    太阳光加热地球，垂直于太阳光截面的功率为1.39kw/m²④，该数值为没有大气吸收的矫正数值。地球散热功率则以地球表面的温度而定，采用黑体辐射对开氏223度、273度、323度的辐射功率分别为0.14kw/m²、0.32kw/m²、0.62kw/m² 由于地表都不是黑体，因材料的不同有很大的区别，实际辐射功率要远小于这个数值。接受太阳光充足的地区，对热量的辐射越大，如对夏天，太阳接近垂直接受太阳光的赤道地区。同样，接受太阳不充足的地区，对热量的辐射越小，如南北极，冬天。地表辐射热量是由地表的温度所决定。另一个需要说明的是太阳加热地球，上面计算太阳功率给出的加热面积的数值为地球的截面积。而地球对外辐射热量则是地球的表面积。这个数值是不同的，相差4倍。

    低纬度赤道附近，太阳光基本上是直射的，是地球上温度高的地区。人类生产活动也主要集中在低纬度和中纬度的地区，该地区人类对自然生态环境的破坏也比较大，空气中温室效应气体及粉尘相对也较多，而高纬度地区太阳光是斜射，斜射程度随纬度不同而不同，相对来说太阳光照射比较少，温度最低，生态环境相对来说破坏的也较少，当然，只要居住地的人要搞经济发展，对自然环境的破坏程度也会相应增加的。如温室效应气体，工业废气，工厂城市建设等等。因此治理地球温度持续升高，低纬度和中纬度地区是重点。

    地表将热量通过红外线的形式辐射到空中，空中气体及尘埃将会对地表辐射出来的热量进行部分吸收，同时再以红外线的形式发射出去，形成二次辐射。在这二次辐射中，将会有不到一半的能量返回地面。如此循环，形成多次反射。这种阻止地球向外辐射的热量的被公认为是水蒸气、温室效应气体、以及工业粉尘，其中温室效应气体起主要作用的被公认为是二氧化碳。二氧化碳被怀疑为地球升温的关键物质和二氧化碳的浓度增加有很重要的关系，对于大气中二氧化碳浓度的问题，有这样一则报道：

    “美国加州大学资深物理学家、二氧化碳监测项目负责人查尔斯·尼林通过研究1958以来夏威夷莫纳罗亚气象台大气二氧化碳浓度的长期测量结果发现，大气中的主要温室气体二氧化碳的浓度已从315ppm上升到376ppm，大气中二氧化碳浓度的增长在加速”⑤

    而整个地球大气的平均湿度是否发生变化，也是一个关键的问题。

    从地球表面辐射热量来看，随着人类的经济发展，我们不能找到任何的地球表面的降温有利的因素。反而阻止地球热量的逃逸因素都在逐渐增多！对于人类而言，这是一个大问题！

    这样一种现状我们不难想象，人类的生产活动在不断的加大太阳能的转化率，同时还大量燃烧燃料，制造更多的热量。而人类的生产活动在增加阻止热量散发的气体、尘埃，使地球的散热程度降低。那么以这样来看，地球不升温是不可能的。

三、地球温度系统的监测

    地球温度系统的现状已经进入到一种特殊的时期，这种时期已经在逐渐的威胁到人类的生存，我们应该建立更好的检测系统，以此为依据来改善地球的散热系统。

    1、建立地球散热指数

    地球散热的作用在于地表的热量逃逸出地球，这样的检测系统应该安置于地球外层空间，通过对地球不同环境不同地点的单位面积辐射功率检测，来确定地球的真实散热实时的状态。和该地表平均辐射功率的对比，可简单确定温室效应气体对地球散热状态的影响。

    2、建立空气监测系统

    通过对不同地点空气的采样确定空气的成分和含量

    3、建立地表监测系统

    由于人类的生产活动对自然环境的改变，环境的差异性使找到一种标准评测系统比较困难，地貌改变比较大的城市，由于建筑对热量的存储，以及“热岛”空气动力学系统对热量的转移，精确的监测该地区散热系数及热量的统计，都会非常困难。动态的环境里存在不同区域热量交换。辐射功率由于地域空气成分、污染、尘埃等的差异性，地球外层的检测和本地的检测会存在一些误差。

  地表太阳的辐射功率是一个观测的重要数据。

    对于地貌改变不大的地区则可以通过简单的方法来完成地表的监测。如图一，采用精密温度计三个时间测量地表的温度。早晨、太阳直射的正午和傍晚。要在没有风没有云等天气异常的情况下。

    早晨为一天的最低温度，地表经过12个小时的辐射，所能降低的最低温度。可建立该地区散热性能的标准。可用于对该地区上空温室效应气体、空气湿度的一种监测。

    正午为最高的温度，通过早晨和正午温差的比较，可用于对该地区热量转化率、热量存储的参照。

    傍晚为停止接受太阳光的最后时间。确立地表辐射参照的基点。

    由于地表不确定因素很多，地表差异、空气流动、空气成分、湿度等诸多因素的影响，建立精确的检测系统是不现实的。当然，观测点的密度增大会减少误差。

  4、建立城市健康度的指标

  人口密集区域集中的地方就是城市，除了人口高度密集之外，与此同时带来的是能源消耗远远大于其它的地区，是能源消耗的“大户”，绿色植被覆盖严重失衡，地表破坏也是最严重的地区，表现为高楼林立，太阳能向热能的转化率最高，碳-氧循环破坏最严重的地区，工厂企业最多，也是污染相对严重的地区。

  由于人口众多，那么自然环境对人类的危机也就表现为涉及面比较大的地方，那么城市的合理性就成为比较重要的了，应该重视城市的合理性。城市的合理性主要反映在如下的几方面：

  （1）地表的改变

   地表面积、地表性质包括裸露在空气中的面积，不包括活的树木。这些表面积直接决定了吸收太阳光，将太阳光转化为热能，是地表能量的主要提供者，决定地表温度上升的高度。

   地表物体体积（包括地表上所有的物体，也包括建筑物）的大小决定地表热容量的大小，它们和空气的成分流动性及气候决定地表在夜里降温所达到的温度。

   人类及生物的环境温度存在极限温度，如果地表超过这个温度，那么不利于人类及生物的生命活动。温度环境会直接威胁到人类及生物的生存。

  （2）空气的改变

    空气是人类及生物赖以生存的必要的条件之一，空气湿度、温室效应气体、及空气污染等等，直接决定地表在向外辐射热量的过程中，被吸收和反射逃逸出地球热量的数量，它和地表共同决定了地表的温度及升温、降温速度。此外空气污染也会直接构成危害。

  （3）空气中碳-氧的平衡

    对于二氧化碳气体，传统的观念总是将它看作地球表面温度升高的主要原因。认为它过多的阻止地表热量的逃逸。在功能和作用上，我认为这样的看法是将二氧化碳的功能给扩大了。但二氧化碳设计到另一个问题，就是绿色植物和动物的碳-氧平衡的问题，也是绿色植被氧气的生产和反方向的氧气消耗问题。当然在100年前可以这样简单的看作绿色植物和动物的碳氧平衡，而现在产生二氧化碳气体的不仅仅是动物，还有人类工业生产、交通的活动。二氧化碳的释放量越大，地表的生命活动和工业活动放热越多。

   （4）地表的降温因素

  地表的降温因素主要取决于空气的流动性、空气湿度、温室效应气体及地表的温度辐射性能。可以看作综合性的因素。散热性能标准可作为一种综合参考。

四、影响地球温度升高的方法

    对地球的监测其意义在于为阻止地球的升温提供有效的证据，以便找到有效的方法。那么目前有哪些方法可以延缓或者阻止地球的温度的上升呢？

    1、温室效应气体二氧化碳

    首推被公认的方法是减排二氧化碳气体，削减温室效应。二氧化碳气体对于温室效应的贡献是多大呢？

    “据一项科学调查表明，在中纬度地区明朗日子里，水汽对温室效应的影响占60～70％， 二氧化碳却仅占25％。也就是说，地球上水蒸气才是形成温室效应的最主要物质，那为什么水蒸气一般不被认为是温室气体呢？这是由于其在大气中浓度变化不明显，对温室效应的增强影响不大，因而人们谈论全球变暖时，都未提到水。”⑥

    对地球温室效应占25%贡献的二氧化碳，它是一种碳循环。白天，绿色植物在太阳光的照射下，将水和二氧化碳转化为有机物，放出氧气。而动物以及我们燃烧的燃料在通过消耗氧气和有机物，转化为二氧化碳和水，同时放出热量。如果绿色植物利用太阳光、二氧化碳和水转化为有机物的过程，以及动物、燃料燃烧通过消耗氧气和有机物转化为二氧化碳和水的放热过程达到平衡，那么二氧化碳的浓度应该不变，即地球上二氧化碳的数量不是成上升的趋势。而二氧化碳监测项目负责人查尔斯·尼林提出2001年2002年二氧化碳的年平均增长率连续两年超过2ppm的现象，而且1958以来夏威夷莫纳罗亚气象台大气二氧化碳浓度已从315ppm上升到376ppm，大气中二氧化碳浓度的增长在加速⑦的结论则说明地球上的碳循环已经出了问题。如果没有出问题，那么二氧化碳的浓度应该相对不变。

    我个人认为，碳循环出问题的可能性应该是双方面的，绿色植物植被的减少，和动物、燃料的燃烧、森林大火等消耗的氧气异常增加所致。从图片二、三、四中可以得到类似的结论，平原上的农作物用地被城市、农村的扩建在削减，我想在世界上的其它地方应该也是类似的。人口稠密的地方通常也是适宜农作物生长的地方，农作物的密度我们是可想而知的！此外，在中纬度地区，春、秋、冬大棚生产的蔬菜也削减了正常碳循环的农作物用地。

    对于动物方面，由于畜牧技术的发展，使动物的死亡率较低，动物的成活率较高。前些时间在新闻上看到高原上的野生牦牛处于和人类对弈的边缘并袭击人类的居住地，原因是草被家养的畜牧吃光也说明这些问题。人类经济活动的发展，畜牧业的发展提供更多的二氧化碳失衡的趋势！

    对此，我建议引入一个新的概念，碳循环速率。用于标示氧气和二氧化碳相互转化的速度。该速度越快，越需要更多的绿色植物来维持该平衡。这一点是由空气的流动性所决定。

    除了二氧化碳作为温室效应的功能之外，二氧化碳还具有另一个地球增温的功能。我们知道，绿色植物利用太阳光、二氧化碳和水转化为氧气和碳水化合物的过程中并不吸热。但是氧气和有机物燃烧放出二氧化碳（包括动物的生命活动）确放出热量使地球的温度上升。碳循环速率越快，说明地球生命活动、燃烧放出更多的热量。碳循环平衡被打破说明绿色植物已经不能维持碳-氧循环的平衡，可见，对于地球氧气的消耗，我们是过量的超支了。

    100年前，动物的生命活动是碳-氧循环主要的循环方式，我们如果确认那时碳氧循环是处于平衡状态。那么近100年，地球上除了动物的生命活动之外，工业、交通、取暖等等大量的燃料燃烧，即便不增加绿色植物的面积，那么碳-氧循环仍然会被打破，更何况人类近几百年来的发展，居地在不断的在挤压绿色植物的生存面积，经济发展上也在对木材、草地过量开采。使绿色植物的所担当的碳-氧循环功能越来越弱。

    人类需要发展，尤其是物质上的发展已经成为不可阻挡的趋势，那么减弱碳-氧循环速率建立平衡作为解决已经是不可能的事情，那么只有改变另一个平衡条件，才可以达到碳-氧在新的速率下的平衡，而这种平衡就是增大绿色植物的面积，具体需要多少，那就需要我们找到新的平衡的平衡点。当然，绿色植物越多越好，越可以维持碳-氧循环的高速！但会增加地球散热的负担。绿色植物越多，二氧化碳的浓度越低。仅对于温室效应而言，大量的增大绿色植被面积，无疑对减少二氧化碳的浓度是有效的。

  （题外话，有的朋友会说绿色植物增大，冬天怎么办，冬天没有绿色植物。由于任何时候太阳都会照射半个地球，冬天没有绿色植物地方的氧气是由其它有绿色植物地方的绿色植物提供的，是通过季风的空气的流动来实现的。相对来说，二氧化碳在冬天的浓度要比其它的季节高一些。）

2、地表结构对太阳光向热能转化率的提高及对热量的存储

    除了减少大气中的温室效应气体，降低其对地球表面辐射的吸收及将热量发射回地球表面之外，另一种方法就是减少地球表面生成的热量，这将直接降低地表及空气的温度。

    地表热量的第一大来源来自于太阳光对地球表面的照射，维持一个光滑平整的地面，并覆盖上绿色植被是一种理想的降低对太阳光吸收的地表结构。但这是不现实也是不可能的。其原因在于人类的生存、生产活动已经在地表打下深深的烙印，从空中看一下就会发现到处是村庄，到处是城市。为了使路更好走，铺设的几乎大多是对太阳光吸收能力较强的水泥、柏油，工厂、几层十几层甚至几十层的楼房在城市随处可见。

    这样的地表结构除了材料对太阳光线的吸收性较强之外，还增加光线在地表的多次反射吸收的性能，对热量存储的性能。并维持地表保持在较高的温度。以常理推算，在楼房顶端种植浓密的绿色植物来进行对太阳光线的吸收，降低地表对太阳光向热能转化的转化率。但是绿色植物也同样会降低楼房向天空辐射热量，前面提到，绿色植物作为覆盖层会抑制温度升高，但也会降低昼夜温差的作用。也同样会减少对外辐射。楼房散热会主要通过空气的流动散热。那么这些热量会加热空气，提高空气的湿度，同样也会提高水蒸气的温室效应。

  另一方面，大多数人都会喜欢大窗户，房间会更明亮。但大窗户的代价则是提升太阳能向热能的转化率。

3、人类的生存条件对地球表面温度的影响

      除了人类的居地及生产建筑增强对太阳光能量的转化和存储热量之外，人类的生存需要保持较为恒定的温度也会对地表环境温度产生较大的影响。夏天会利用空调将建筑中的热量抽到房间的外面，冬天则会燃烧燃料取暖。

    我们粗略的估算一下人类居地所增加的面积，一个人居住一间房子，每间房子排除掉地基的面积大小（只算和普通地面相比增加的地表的表面积），以一个房间长四米，宽四米来计算，每一个人给地球表面增加64平米的表面积，以地球50亿人来计算，那就是给地表增加3200亿平方米。（这只是按人口粗略的估算，实际要远远大于这个数值，很多摩天大楼不是作为居住地，而是作为办公、教学、工厂等生产、企业运作等用地）。增加的这部分面积会参与到地表太阳能对热能的转化、地表热量的存储上。对于地表热量的增量，这将会是一个很大的部分。

    维持人类生存的条件，都会导致大量增加地表的热量。减少这个热量的产生，几乎是不可能的事情。

四、人类应该采取控制地球升温的措施

    控制地球温度或者减缓地球温度升高，可通过如下几种途径解决：

    1、科学调节绿色植物的覆盖面积

    其最大的作用是吸收太阳光，降低地面对太阳光向热能的转化率。

  地球上的生命活动所需要的能量（几乎接近全部）都来自于碳-氧循环对太阳能的吸收和存储。碳-氧两个过程有一个平衡的问题。绿色植物利用太阳光将水和二氧化碳转化为氧气和碳水化合物的过程中，需要二氧化碳。如果没有二氧化碳，那么即便有太阳光和水，那么绿色植物也不能进行光合作用，来完成对太阳光的吸收以及向碳水化合物的转化。绿色植物的作用就在于遮蔽阴凉以及加速水分的蒸发，失去它确定的功能。当然，这对于增加空气的湿度仍然是起作用的，但相反的，空气湿度增加也会提升温室效应，对于全球变暖的问题上，增加空气湿度和增加二氧化碳作用是相类似的。

  这就需要我们对绿色植物分布规律有一个科学的问题。该分布规律为绿色植物的数量要和二氧化碳的浓度成正比。这个问题要涉及到二氧化碳源。一般情况下二氧化碳源有这样的规律，人口、动物等稠密的地方，为二氧化碳浓度较大的地方，如城市。煤炭、石油大量燃烧的地方，如公路、火力发电厂等。

  这一点做得并不好，人类的行为做法总是和大自然的规律相反的。为了提高便捷性，很多城市大多是水泥地面，绿色植物大多是欣赏类的小巧玲珑的植物。反而人口密度越大，绿色植物越小的趋势。这样，打破了绿色植物吸收太阳光能量进行碳-氧循环的平衡。

  绿色植物的分布面积及其所完成碳-氧循环的功能，不能按和二氧化碳的数量当量的关系。而应该是两倍的关系甚至还要高的关系来分布，最小是两倍的当量关系。原因是地球上存在季节的问题，冬天一些地区会失去绿色植物完成碳-氧循环的功能，晚上同样也不会进行光合作用。二氧化碳的密度扩散是通过空气流动来完成的。如季风。当然，也不能无限制的提高绿色植物的绿化面积，如果二氧化碳浓度不够，太阳光照射到绿色植物上不能完成碳-氧循环的光和作用，也就不能对太阳光的能量进行吸收了，这样绿色植物的作用就是单纯的增加空气的湿度，前面已经说过，这会使温室效应加重。当然，对于地球表面水土资源丰富但干燥的地方，可以通过这样的绿色植被面积来提高空气的湿度。如有的沙漠。

  这需要专门的机构部门完成绿色植被面积和二氧化碳浓度的检测与评估，并作出正确的绿色植物在确定区域的分布面积。

2、改善城市的建筑格局；改善建筑物的表面吸热、辐射性能

  城市的建筑格局大多是由城市的人文和社会文化所决定，但也应该增加合理的科学因素。除了空气的流动性（二氧化碳浓度的扩散）之外，还应增加对太阳光的吸收减弱的性能，减少漫反射。楼房顶部和屋顶最好少采用半球型、锥形等增加漫反射的屋顶，采用平顶或者凹面的屋顶，表面应采用光滑易反射的材料，这样屋顶、楼顶面积的太阳光线会被反射到空中。适当设置房屋、楼房窗户面积大小，减小窗户面积会减少对热量的吸收，或者在楼房窗户的外面，设置不需要的时候阻止太阳光射入屋内的设施。城市地表面应采用对太阳光向热能转化率比较低的材料，尽量减少使用柏油等对太阳光转化率高的材料铺设地面。最大减少城市的外表面积。（包括楼房的外表面，地面突出物）

  楼房的另一个作用是储热，应采用比热容较低的材料。楼房对太阳光的吸收转化为热能的材料，对热量的转化率再低，楼房的温度还会到和环境一样的温度。加热的模式空气的对流也是一方面。

  此外，增加城市的绿化面积，城市的二氧化碳浓度较高，需要更多的绿色面积，来提高碳-氧循环。同时减少对太阳光向热能的转化。

3、沉淀空气中的二氧化碳

  对于地球的生物、生产活动，我们假设100年前地球表面的碳-氧循环是处于平衡状态，那么近一百年来，我们不断地将地下埋藏的煤炭石油拿到地球表面上来焚烧，那么这无疑在碳-氧循环中不断地在投放碳。并且还在不断的加大碳的投放量，在不断地打破碳-氧平衡,不断的增加空气中的碳含量。

  对于这种打破碳-氧循环的情况，最好的办法是沉淀空气中的碳，可以通过植树造林来解决。如果植树造林所形成的这些木材不再被再投放到大气中（不再转化为二氧化碳），那么就形成碳的沉积。

  如果以碳-氧平衡来算，一百年来，我们将地下的碳拿到空气中释放了多少，那么，我们需要沉淀当量的碳，才可以达到和一百年前相当的空气含碳水平，即二氧化碳浓度回到一百年前的水平。如果地球升温来自于温室效应气体二氧化碳的浓度上升缘故，那么这种方法无疑是最有效的。

4、减少对环境热量的排放

五、减缓地球温度上升过程中涉及到的几个矛盾

  地球温度的升高是人类的生命、生产活动过程中造成的，人类自从做了地球的主宰之后，以自己的意愿在改变着地球。不按自然规律办事，自然会受到大自然的惩罚！结果未必是我们所愿意看到的！

1、碳-氧循环

  提高碳-氧循环的速度可以使绿色植物更多的吸收太阳光能量，但是从氧气转化为二氧化碳，却更多的释放能量。相对于地球表面积的温度来说，基本上是处于不变。

  此过程中，动物摄入氧气放出二氧化碳或者含碳物体的燃烧，是放热过程。在地球表面释放热量。而绿色植物将水、二氧化碳利用太阳光转化为氧气和碳水化合物，却不是吸热过程，而是吸收太阳光，没有任何冷却地球表面的因素。只是减少太阳光向热能的转化。碳-氧循环速度越快，说明地球表面产生的热量越多。

2、减排二氧化碳

  从对减排二氧化碳气体的呼声中，可以看到很多人对二氧化碳温室效应气体的看法持否定态度⑧，希望通过减排温室效应气体来达到地球散热的问题。对于和能源相关的企业、汽车交通工具等减排放二氧化碳，或者采用其它的非二氧化碳产物的燃料来代替煤炭石化燃料，通过采用含氢的燃料来达到减排的目的。

  这相当于减弱大气的碳-氧循环，完成一个相同的碳-氧循环过程，需要放出更多的热量。前面我们可以看到，植物的光合作用从二氧化碳到氧气的过程，在于吸收太阳光，减弱太阳光向热能的转化。而燃烧含氢的物质如乙醇，我们需要中间的加工过程，仍然需要释放热量。该燃料燃烧放热过程，与碳氧循环无关。而燃烧的产物是水，我们知道水同样具有温室效应的作用，同样具有阻止地球的热量向外辐射的特点。使用燃烧产物为水的燃料，无助于减弱地球的温室效应气体对地球的升温效应。

3、二氧化碳的浓度与绿色植物的面积密度分布

   二氧化碳浓度高的地方是人口密集的地方以及大量燃烧煤碳、石油的地方。人口密集的地方就是城市，在城市是无法做到二氧化碳浓度和绿色植物面积密度等量分布。绿色植物无法在这里完成减弱太阳光向热能转化的要求。而对于交通运输的通道，虽然可以通过在路旁大面积绿化来完成对二氧化碳的吸收，但是路面会大幅提升太阳光向热能的转化率。使太阳光转化为更多的热量。而火力发电厂等大量燃烧煤碳的地方，本身就会产生大量的热量，加热空气提升湿度，排放出大量的二氧化碳，使该地区向地球外温度辐射能力下降。

  4、城市屋顶绿化与温度辐射

   在楼房顶部进行绿化，可以减少屋顶对太阳光向热能的转化，但是夜晚上会减弱楼顶向外辐射热量。绿色本身对于楼房来说就相当于一种温室效应。那么楼房的散热就主要通过空气流动了。

5、暖冬的观念

  人们都希望冬天温暖，不论从取暖燃料上，还是从人类的自身的感受上都是这样。但冬天温暖对地球不是好事。寒冷气流对于气候很重要，可以形成降雨。中和温度高的地方所形成的热气流。如果寒冷的地方不在寒冷，那么空气温度高的地方就无法降温。地球表面水循环的调控系统就会出现问题。

      矛盾的关系还很多，就不一一列出了。

六、一种另类的观念

   在地球表面建造大量的建筑物，提升地表的太阳能转化率，会造成整个地球表面的升温效应，我认为这是地球升温主要的因素。这一点是随着发展中国家的快速发展才显现出来。现在整个地球都在搞经济建设，地表建筑物的大量增加是导致地表升温效应逐渐明显的主要原因。当然，地球降温因素也不能忽视，大量燃料的燃烧，温室效应气体浓度持续增大。

   人类不可能不居住房子，同样人类也不可能不消耗能源，也不可能不进行工业化的生产。地球上的生态环境已经因为人类的经济发展、工业行为遭到破坏，那么，如何削减人类的活动对地表所造成的影响呢？

   地球升温问题，可以考虑考虑将人类的居住地搬到地下。可以做到冬暖夏凉而不对地表造成破坏。还可以恢复一定的绿色植被面积，不过会对人类的生活便捷性造成一定的困难。

   推倒现有的建筑物恐怕不会获得多少人支持，但对于人类的生产、工业活动所造成的人类生存环境的气候恶化进行有效的补偿，恢复地表的温控系统，恐怕这是比较好的方法。

七、结束语

      地球升温是人类活动的本身及其对地球的改变，地球升温对于工业化的社会来说是一种必然。这一点从人类对能源的需求以及对地貌的改变上就可以得出结论。  治理全球变暖，是一个全球性的问题，需要国际社会协同合作！也需要全人类社会的各个机构协力配合！

2006年8月6日

不同意见

附注：

①将地球升温的主要原因归结为温室效应并作为现在的科学主流观念主要来自于科普传媒中的观念。但也有科学家认为并不是来自于温室效应气体的浓度增加。如：欧洲2004年的一项研究认为：“因为阳光在最近60年比过去1000年的任何时候都燃烧得更猛烈”，俄罗斯科学家地理学研究所和海洋学研究所工作的科特利亚科夫和莫宁院士认为：全球变暖并非二氧化碳增多之过。

可参见人民网的全球气候变暖的科技专题：（http://www.people.com.cn/GB/keji/25509/35654/index.html）

②来自于google搜索，数据不是统一的。中国科普博览＿大气科学馆为0.017，上海网上天文台观测指导的一篇文章中指出《天体运行论》给出的0.0167，个别的还有0.018。

③北京高温！“热岛效应”是元凶  （http://www.people.com.cn/GB/keji/1059/2716604.html）

④太阳常数   《简明物理学词典》 上海辞书出版社  1987年12月第一版

⑤大气中CO2浓度提高加速 全球气温变暖危及生存    （http://www.people.com.cn/GB/keji/1059/2921101.html）

⑥温室效应的是与非    黄炜   《三思科学》电子杂志 2002年第12期·2003年第1期 合刊　总第18期 （http://www.oursci.org/magazine/200301/030129.htm）

⑦大气中CO2浓度提高加速 全球气温变暖危及生存  （http://www.people.com.cn/GB/keji/1059/2921101.html）

⑧（http://www.people.com.cn/GB/keji/25509/35654/index.html）

后语：这篇文章放到这里并不是很合适，物理科学探疑是一个纯学术性以物理为主的地方。对于综合治理地球升温现象，更多更有效的是地表资源管理与开发的问题，而不是科学的理论问题。但问题的严重性是值得我们大家重视的。

地球升温对人类造成的影响越来越大，而对于地球升温的因素，大多还处于局部的认识，采取的措施也是局部的，对于减缓平抑地球升温，我认为用处不是很大。要对地球升温这样全球属性的危害现象控制，需要全人类的协同合作。在这种意义上来说，这不是科学理论的问题，而是在人类对地球资源的使用问题。地球升温现象更多的是地球管理者（各个国家地表资源的利用、配置；能源的调控；地表植被的覆盖）之间的责任。更多的是一种社会责任！要合理使用地表资源。建立地表资源的概念。说到这里，我要批评中国地方的有些土地管理部门，大量的优质农作物用地搞商业区、工业区、房地产，城市扩建速度惊人。这明显是对地表资源不负责任。中国是一个面对世界的开放型国家，招商引资需要看本地区的情况，即便你有再多的土地都不够用。

同时，在人类的生产、生活活动中，我们不可能不使用能源；同样的，地表的所有建筑也不可能恢复到人类工业文明之前，这就需要更多的优秀科学家参与到其中来，来改变资源、减弱地表热量的形成，加强地表热量的辐射。在这个意义上来说，也是科学的问题。

由于地球持续升温的关系复杂并且涉及到各个领域。故本文重点在于阐明地球升温、控制的定性因素。以便于为社会、科研提供一种方向。思考这个问题的时间不长，也就一年左右的时间，问题的严重性使我认为应该将我所得到的这些结论尽早的发布出去，当然，今年的自然灾害加强使我加重了这种看法。地球内部的因素没有考虑，百万年来，地球已经是平稳状态了，火山喷发等地球内部活动因素和千百年以前相比，对地球表面温度的影响应该是可以忽略的。

在保留本文相关的全部信息情况下，可自由转载。

志勰

2006-8-9

    本来这篇文章早就写出来了，但由于各种原因到现在还没有发送上来，今天是又一个9月3日到了。一晃物理科学探疑已经建站7周年，今天发送上来，也算是一种纪念吧！

志勰

2006-9-3