物理科学探疑-物理新战线-导致地球持续升温现象的次级效应及带来的影响
导致地球持续升温现象的次级效应及带来的影响
志勰
本文说明了地球升温的另一个原因——海洋的人类活动导致的升温问题，还提出海面升高的另一个原因河流填海。从新的角度解决了空气中的二氧化碳的处理方法，将空气中的二氧化碳输送到浅海海底。提出海洋鱼类处于极度危机的状态，并找到了海洋中鱼类数量逐渐减少的原因，提出了增加海洋鱼类数量的方案。地球的温度升高会导致洪水、暴雨和沙漠的两极趋势。大气中的温度升高现象还会对地球低轨道卫星有一定的影响。
先来看一篇报道：
联合国报告称人类活动引起全球变暖
http://www.sina.com.cn 2007年02月02日11:30 新华网
新华网巴黎2月1日电
联合国政府间气候变化专门委员会2日将发布全球气候变化评估报告的梗概。这份报告认为，在过去50年中，“很可能”是人类活动导致了全球气候变暖。
这次熄灯是为响应环保人士的强烈呼吁，以呼应定于2月2日全球变暖报告的发表。这是2000年12月27日拍摄的埃菲尔铁塔的资料照片。
新华社/法新
在联合国政府间气候变化专门委员会的用词中，“很可能”表示可能性至少在90％以上，这是这个委员会成立以来，首次使用这样严重的措辞形容人类活动与气候变暖之间的关联。2001年发布的上一次全球气候变化评估报告使用的词语是“可能”，“可能”表示66％的可能性。
联合国政府间气候变化专门委员会专家1月29日至2月1日聚会巴黎，讨论全球变暖问题，协调各国有关气候变暖的研究和统计数据。至今，该委员会已经发表了三份关于全球气候变化的评估报告，第四份评估报告的梗概将于2日正式发表。①
该报道是我在新浪上看到的，在新闻中解释到“可能”表示66％的可能性，“很可能”表示可能性至少在90％以上，不知道翻译的问题还是解读的问题，新闻作者将“很可能”定在了至少90%以上，以我们中国人的习惯，“或许”是50%，“可能”只是比这个50%多一点点，“很可能”应该不会超过80%，还有一个“极可能”才是至少90%以上，或者和表述的对象接近或者就是。当然这只是对概率表述的用词问题，用语言对科学上的概率所表述的在解读上有些模糊。或者通过翻译解读上无法确定真实的级别。
从该报道中看到，联合国政府间气候变化专门委员会专家将是否是人类活动影响气候变暖给定在了“很可能”上。我在2006年9月份在发表的《导致人类生存环境严重恶化的持续升温现象及解决方案》中，已经比较系统的论述了从人类活动角度对地球变暖的问题，我认为从陈列的事实以及导致的因果关系上，已经证明了人类的活动导致地球的变暖，我认为联合国政府间气候变化专门委员会专家评定为“可能”是降低人类活动影响气候变暖的原因的评级。这样的降低评级是不好的，总不能因为我们几乎很难改变这样的事实和趋势，对于人类的活动很难去限制这种不利趋势的发展而去改变这种说法！降低评级！当然能重视到人类自身活动对地球影响总比不重视好！
因此这篇文章我要论述气候变暖对地球环境的危害以及在“导致人类生存环境严重恶化的持续升温现象及解决方案”中忽略掉的导致地球持续升温现象的二级效应问题。这是国际社会需要迫切关注及急待要解决的问题！在目前的地球人类生存环境来说，没有什么问题比这个问题更迫切的了！希望可以提高人类活动导致了全球气候变暖的评级，更重要的是希望能尽快的进入到组织进行实际解决这个问题的提议上。
一、地球升温的二级效应问题
在“导致人类生存环境严重恶化的持续升温现象及解决方案”中将地球的升温现象，主要谈了占地球面积约1.49亿平方公里的陆地，只占地球总面积的29％却承担了地球持续升温现象的主要原因，其中起决定性作用的则是人类改变自然的地貌、建筑以及燃料的燃烧等人类活动所带来的对太阳照射面积导致的光能和热能转化率的提高等产生更多的热量，投放燃料及阻止地球热量向外辐射热量的气体。其中将人类对地貌的改变做为主要的导致地球产生热量增加的主要因素。而人类的活动所占据的地球表面积恐怕是很小的一部分，扣除掉山脉、沙漠、戈壁等以及不能建筑的地方，当然山脉、戈壁上仍然会有人类的踪迹，比如交通的公路、铁路等但相对来说很小。人类对地貌的改变面积恐怕不会超过地球总面积的百分之三、四。
而海洋面积约3.61亿平方公里，占全球总面积的71％，太阳光也会无时不刻的在照射海洋，海洋同样也会对太阳光进行热能的转化，面积差异如此悬殊巨大，那么为什么将占地球71％表面积的海洋导致的地球升温现象可以忽略，在本文中也仅作为二级效应甚至略而不计呢！
因纬度、和海岸的距离、水层流动、气候、海洋生物等条件的不同，海表面的水温及其变化也存在较大的区别②，这里主要以海洋对太阳光的转化角度从原理上来谈论。海洋面积和地面上人类居住区虽然面积差异巨大，但是海洋上直观的人为因素导致的建筑相对来说干预很少，而且海洋平均深度3.795公里，约有13.7亿立方公里的海水，和陆地面积不同，假设太阳光会照射到水下几百米的深度，太阳光被海水所转化的热量分布到几百米深度的海水吸收层上③。那么将会有上亿立方公里的海水来吸收海水转化太阳光的热量，水的蓄热作用使水面所形成的昼夜温差很小。而陆地地表仅限于表面吸收的模式上，由于地面是热量传递的不良导热体，并且地表的蓄热能力很微小，地表对太阳光的转化，大部分都会被用来加热空气。同时地表会形成较高的昼夜温度差异。71％的海洋地球表面积所形成的温度差异是很微小的，沿岸浅水区日变化较大，能达到3到4度②。而陆地的日温差随不同的气候类型，数据相差很大，城市冬天可达10度以上。温差大的沙漠、戈壁在温差大的季节可以达到20到25度，少数的地方甚至更多，可达到50度④。从太阳光转化为热量的途径和模式上，向空气释放大量的热量主要来自于陆地。因此对地球表面的升温现象所提供的贡献海洋的贡献只能做为二级效应。但是它所增加的破坏力却绝对不能忽略，后面会逐渐谈到这个问题！
二、导致地球升温的二级效应
占地球表面积71％的海洋对地球升温的贡献，反映在几百年前和今天的对太阳光向热能的转化的区别上：一方面是海水的颜色上，另一方面是海洋中的生物上。
1、海水的颜色
人为因素影响海水的颜色上主要是码头附近的海域，河流的入海口附近，随着人类工业化的加快，工业上的废水，以及带有有机质、矿物质的水流进大海。
我们知道，海面水分的蒸发，蒸发走的几乎是纯净的水蒸汽，而河流带来的水则是含有各种成分矿物质的水，海水的成分和海水矿物质的浓度在随着时间的推移逐渐递加。近百年来随着人类对大自然的木材、矿物等过渡开采，水土流失、河水中矿物成分加剧。虽然，每天流入海洋中的这点矿物质相对于13.7亿立方公里的水来说不叫什么，但可以想象到，陆地上的水溶性物质不断被大雨冲入河流，河流中的水入海，太阳从海平面蒸发纯净的水，矿物质留在海洋，在某种气候条件下将这些空气中的水蒸气再变成大雨，如此周而复始，总有一天，陆地上的水溶性物质都会跑到海里！如果考虑沉淀物质的生成，那么则会使海平面升高，同时海水的矿物质浓度达到饱和。相当于水和河流这个搬运工将陆地上的物质不断的搬去填海！最终将会没有海洋生物生存。
这些大量的物质会造成海水的颜色不断加深，对太阳光转化率的提升。人类的工业活动会加快这一趋势！而几百年前海水的成分及浓度由于科学的条件，现在恐怕无从参考了。传说中是蓝色的大海，现在大海的颜色，由于我本人没有去过，现在恐怕是不好说的，蓝色是海水反射的太阳光的颜色，如果加深，那就意味着海水对太阳光吸收的波段在增加。意味着海洋对太阳光的转化率在提升。海水的物质成分和浓度增加，海水对太阳光转化率的提高就成为自然的现象了。人类的活动加快了这个进程。
2、海洋的生物
另一个影响海洋对太阳光转化的因素就是海洋植物和微生物了，同时海洋植物还承担着海洋生命活动的另一个重要的角色——碳氧循环过程。海洋植物利用太阳光和水中的二氧化碳转化成碳水化合物和氧气，同时吸收太阳光。海洋动物则吸收氧气放出二氧化碳。两种气体都溶解在海水中。由于水是不可压缩性的，并且水的流动速度较慢，那么海水中的碳-氧循环过程和空气中的碳氧循环过程则存在不同。这种不同是应该严格遵守动物和植物的碳氧的这种循环平衡！它和陆地上不一样，陆地上可以存在燃料燃烧等除生命活动之外的碳氧循环过程。而海洋中到目前为止还没有发现其它的过程来承担碳氧循环的这种过程。
这种依存关系对于海洋生物来说是比较危险的，如果某个海域大量的动物灭绝，那么海洋植物长时间不能进行碳氧循环过程，那么它的职能就会减弱，生长缓慢，甚至死亡。海洋植物所需要的二氧化碳则主要来自于洋流中其它海域中的鱼类的碳氧循环过程了。而同样的如果大量的海洋植物灭绝，由于缺氧，该海域也同样不能适于海洋动物生存。海洋植物大量存在的地带是浅海海底，水面以下到1000米的范围，再深了就没有光线了，也就失去了碳氧循环过程的意义。深海中的碳氧循环过程到是一个谜。1000米到4000米的半深海区也生存着150余种鱼类，而4000米以下的深海区仍然也生活着少量的鱼类，甚至在1万米以下也存在海洋生物。③半深海和深海区是没有海洋植物参与的碳氧循环的，另一方面，太阳光也不能照射到哪里。海底距水面1000米以下的地方是不是有浮游海洋植物的存在，或者完成碳氧循环过程的海洋微生物，来完成碳氧循环过程，这一点我就不知道了，但可以确定，即便存在，数量也非常少，因为很容易被旋流和洋流带到深海或者其它的地方而导致死亡。那么半深海、深海中的海洋动物生存所需要的氧气只能来自于旋流和洋流了。没有碳氧循环过程，半深海和深海不适于密集大量的海洋生物存在。
除了旋流、洋流可造成海洋表面的水和海洋深处的水进行交换，我们知道，海面是海水和空气接触的地方，可以溶解空气中的二氧化碳和氧气。只是远离大陆的外海空气成分较为稳定，且远离人类居住区,二氧化碳浓度较低，二氧化碳和氧气也来自于大陆中的碳氧循环过程。而这得自于季风等空气大规模流动。深海中的洋流也会相对缓解这种状况。
因此，大量的海洋动物主要集中在1000米深度之内的浅海区，这里也同时适用于海洋植物的生存环境，这里是海洋碳氧循环过程的主要集中区。这一地带距离海岸比较近，人类的活动也会容易对这一地带造成影响，在河流的入海口附近，是人类活动影响海洋动物和植物生存的最大的地方。次外，码头港口附近的浅海海域，也是对海洋动物植物影响最大的地区。该影响主要是人类活动所带来的污染。其中，河流的入海口在现在提倡工业化发展的时期，河流中携带的工业及人类生活废水，海岸线附近生活的人们排放到海里的工业、生活废水对浅海影响都很大。
虽然海洋植物吸收太阳光，将二氧化碳和太阳光转化为氧气和碳水化合物。相对来说减缓海水对太阳能向热能转化的转化率，但是海洋动物的运动也同样会放出热量，大部分只相当于一种热量的存储过程。很少的一部分转化为海洋动物自身的体重增加（转化为蛋白质脂肪等）。
3、地球升温的二级效应控制
地球上的浅海区域有多少面积，这一点我没有调查，实际上这是一个不好统计的数字，还要涉及到海底的延伸坡度。印度尼西亚海岸线全长54716公里.(不包括岛屿岸线）；印尼海岸线长35000多公里；俄罗斯 海岸线长33807公里⑤；中国的海岸线3.2万公里，居世界第八位，其中大陆海岸线1.8万公里，岛屿海岸线1.4万公里。⑥ 美国海岸线15.3万公里⑦如果要统计出离海面1000米以内的深度的浅海区域，恐怕也不好统计。
发达国家美国在其海岸线上分布着360多个港口、数百家化学和原子工厂、炼油厂以及一些危险材料储存设备。⑦发展中国家的中国的海岸线上也分布着数座城市、城镇、港口，其它国家的海岸线上所分布的也是同样的，这些工业和生活上的废水都会排放到海里。控制这些废水的排放并建立标准就可以控制人类活动对海水颜色的主要影响。减少废水废物质排放同时对浅海的海洋动物、植物也会有积极贡献。
对海洋动物、植物的另一个影响是海洋的渔业，根据海洋鱼类的生长季节和周期作相应的捕捞。过量捕捞只会造成海洋动物、植物之间的碳氧的恶性循环！只能造成海洋鱼类的数量和种类递减！捕捞的海洋鱼都会拿到大陆上供人们食用，转换为空气中的碳氧循环过程，相当于我们不断的在海洋中抽取出碳氧循环过程中的碳，人类食用后将它们释放到大气中，再捕捞，再食用。这样不断地打破海洋碳氧循环中的碳的平衡，这样海洋中碳氧循环中碳氧的浓度在逐渐的减少，导致的直接结果是海洋中的鱼类数量在逐渐减少。同时海底植物数量也会相应减少，导致海底光合作用弱化。当然近海颗粒悬浮物增多也会导致光合作用弱化。
不知道几百年前海水中含氧浓度是多少，如果含氧浓度低了，对于大型、超大型的鱼群则会造成威胁，大型的鱼如鲸鱼，体形庞大的同时生命活动所需要的氧，数量也相对多，如果海水中氧浓度降低到一定程度，那么就会造成生存困难。几年前看到的新闻中大型的鱼类跑到沙滩“自杀”不知道是不是这个原因造成。从原因上来说，是可能很大的。如果在阴天，大型的鱼群如果是一个比较密集的鱼群，由于海水中的含氧量下降，那么海水的氧含量不够就会迫使它们游向浅海区，而阴天浅海区的海洋植物所形成的光合作用也是很少的，那么就迫使它们不断游向海岸。离海岸越近，海洋植物的可视度越高，在阳光下就会产生更多的氧气。一直到离海岸很近的地方，被海浪抛上沙滩。如果是在黎明和阴天的情况下，那么大型鱼群在海滩“自杀”的原因就是这种情况。这说明海水中碳氧浓度和百年前相比大幅下降。
此外还存在一种更积极的做法，就是人为在太阳光照条件下增加浅海海洋植物区域的二氧化碳浓度，加速海洋植物的生长，不断地给海洋的碳氧循环过程注入碳（二氧化碳），那么这些碳的注入会使海洋的碳氧循环过程浓度增加，与此同时会加速鱼类、微生物等数量生长。那么我们注入到海洋中的二氧化碳将会在海洋植物和太阳光的作用下，转化为海洋动物，转化为渔业资源，长此以往，海洋中的鱼会逐日增多。利用海洋中的植物吸收太阳光，降低海洋对太阳光的转化率。同时，降低空气中的二氧化碳，何乐而不为呢？！如果这样的话，海洋中的鱼，不是越来越少，而是越来越多，这相当于将空气中的二氧化碳转化为肉类的蛋白质、脂肪等鲜美的海洋产品。不过在海底输入的二氧化碳，必须是清洁的不是带有污染气体的，否则会对海洋造成污染。对于如何在海底输入二氧化碳，我建议在浅海区域铺设二氧化碳渗透管道网。
除了降低海洋地球升温的二级效应之外，还会增加海洋的鱼类资源！相当于将空气中的碳氧循环一部分过程转移到海洋中，当然空气中的碳氧循环过程并不会减少，但会减少空气中的二氧化碳，增加空气向外辐射热量的能力。由于海水的蓄热作用以及海洋植物的光合作用，减少海洋对太阳光转化热量的生成，将一部分太阳光的能量转化为碳水化合物的渔业资源。
人类的活动导致的海洋的温度升高，浅海区是控制的重点！
三、海洋水面水温升温导致的变化
海水对太阳光向热能的转化分布区域主要分布在水面二百米以内的深度，海水受到太阳光的照射，水中的微生物、海洋植物、微小颗粒等会吸收太阳光，加热海水。被加热的海水由于温度的升高而上升，致使水面的温度相对而言较高。
如果海水的颜色加深，或者说海水中的颗粒悬浮物质增多，那么太阳光将不能照射到水下更深的区域。海水吸收热量的的区域深度则较浅，那么相对来说，海面水温的温度就较高。相反，如果海水比较澄清，那么太阳光向热能的转化，则可达到较深的区域。太阳光转化的热能吸收层则较深，水面的温度相对来说则较低。
浅海区人类工业生活废水的排放，码头港口附近轮船、渔船的运行都会导致海水中颗粒悬浮物质增多，这部分海域的太阳光会大部分转化为热量，加热水面。水底的海洋植物对光合作用就较弱了。这部分区域是自工业革命以来，人类自海岸线附近逐渐递加对浅海区域的活动影响。地球有漫长的海岸线！
我们可以大概计算一下，如果水温相对于百年前升高一度，那么水面水的蒸发速度就提高1/300，以水温20度计算。那么地球降水量的1/300有多少就可想而知了，这部分水蒸气还会阻止地球表面向宇宙空间辐射热量。海洋表层水温的相对升高会加快海水的蒸发。当然，大陆上的温度上升同样也会增加河流、地面等水分的蒸发速度。
此外传统的观点，海洋的温度上升，会导致两极冰山的熔化，海洋水面升高。当然导致海洋水面升高悬浮在水中的冰山不会导致海洋水面上升，只有两极陆地上的冰山融化才可能导致水面上升。
四、温度升高对地域的影响
温度升高导致海洋大陆水循环速度加快，对于离海洋不远的条件适应的地区，则会更容易形成较多规模的降雨，容易形成暴雨水灾。而远离海洋的内陆、及沙漠、戈壁地带，由于加快水分的蒸发，则会容易形成干旱，土壤性质颗粒、粉尘化。易形成沙尘暴。另一方面，新闻中所说的阿尔陴皮斯山脉上的冰山融化说明高空的温度在升高。
温度升高会导致这种不同地域潮湿与干旱的极化。并且沙漠边缘会受沙漠侵袭加快，沙化加速。
五、温度升高对地球外大气层影响
地球大气的温度升高，会导致地球大气层的厚度增加，从阿阿尔陴皮斯山脉上的冰山融化来看，增加的这个厚度不能小视。一方面会加快大气层外层氢气等轻分子的逃逸速度，另一方面会对低轨道的卫星有一定的影响。并减少使用寿命。如图：
地球大气温度升高，会增加大气的厚度。太阳和月球对地球的潮汐作用，使得地球外大气为一椭圆体，在地球大气和太阳光的切线方向上，在太阳光和宇宙射线作用下，形成地球大气的逃逸区。易形成地球外层空间的物质分子密度增加。
附注：
①来自新浪 http://www.sina.com.cn
②可参见 中国环境生态网 海水的温度 http://www.eedu.org.cn/Article/kepu/earth/ocean/200410/2855.html
③中国动物信息网 动物分类学 http://www.animal.net.cn/ShowNK.asp?NK=1&ID=163
水平面以下２００～１０００米是海洋的中层，......,在海洋的中层，因为太阳光线中只有少量的蓝光能透射到这里，所以这层海域的可见度很低。
④来自于google搜索的综合，该数据参考不是严密的，来自于非论文性质的。
⑤来自于google搜索，http://ks.cn.yahoo.com/question/?qid=1307012612607
⑥中国：事实与数字2004--中国网 http://www.china.com.cn/chinese/ch-shuzi2004/information1.htm
⑦新闻http://news.sina.com.cn/w/2002-01-21/450755.html
说明：本文的观点在思考得到的过程中都是零散的，得到的过程也比较长，并且跨越多个领域，不能算作某个领域的观点，但它们都很重要。近两年来思索所得到的重要观点大多写到这两篇文章里了。在我写作的心情上，一直被认为这是一篇极其重要的文章。在这些观点之中，最需要迫切解决的问题就是海洋动物的危机情况，把它放到地球升温热点话题中来，希望不要被一些同志们说我挂羊头卖狗肉。解决海洋动物的问题也确实是缓解空气中二氧化碳浓度的一个比较好的方法。但是这样对人类有利的事情，纯商业上的运作恐怕没有人会去投资，只有寄希望于联合国呼吁了。
我本人人为，各国的渔业公司是这件事情的直接受益者，他们应该支持这件挽救海洋鱼类的事情。而不要因为投资趋向牵扯问题反对！改善海洋中碳氧循环，对于鱼类的生长都是有利的！
本文在确保内容信息完整的情况下可自由转载！欢迎大家呼吁！
志勰
2007.3.4
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物理科学探疑