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北欧对影响生态环境气候变化的研究

发布人:  发布时间:2021年10月25日 09:34:38  浏览量:

北欧对影响生态环境气候变化的研究

一、气候影响生态环境研究的新成果

(一)气候变化及其对生态环境影响的研究

1.北极地区气候变化研究的新进展

发现北极变暖速度是其他地区的两倍。20175月,丹麦科学家斯科夫加德·奥尔森主持的丹麦能源、公共事业与气候部北极项目组,是一个由90多名各类专家组成的研究团队,他们撰写成《北极雪、水、冰和永久冻土报告》,对北极地区进行了的一次大规模的考察评估。这份报告显示,北极地区的变暖速度,是地球其他地区的两倍。同时,气候变暖正在加速北极冰层融化,进而促使海平面上升。

这份评估报告记录了,北极地区因气候变化而正在发生的海量变化:从海冰衰退和冰川融化到生态系统和天气模式的变化。该评估发现,从2011年到2015年,北极地区比1900年有记录以来的任何时候都要暖和。报告指出,目前北极地区的海冰在继续减少,并且与2000年前的观测结果相比,北美洲和欧亚大陆的北极地区,每年6月的积雪覆盖程度减少了一半。

研究人员表示,这是每几年便由北极监测和评估计划出具的一份综合评估报告。作为一个科学团体,北极监测和评估计划向构成北极理事会的各国政府提交这份报告,该理事会是一个能够影响该地区议题的论坛。上一次评估报告于2011年发布。

名为北极21世纪的一个环保组织网络主席雷夫·波默兰斯表示:“带回家的消息是,北极正在瓦解。” 说:“北极的命运,必须从科学观察的世界,转移到政府政策的世界。”

考虑到包括北极在内的所有融化源,该报告增加了对全球海平面上升的预测。科学家新的最低估计值,几乎是政府间气候变化专门委员会在2013年针对一些排放情景发布的数值的两倍。事实上,最新的计算表明,政府间气候变化专门委员会对海平面上升的中间估计值,现在应该被视为最低估计值。

这份北极报告指出,在一个场景中,假设碳排放增长略高于2015年的《巴黎气候协议》设定的目标,但仍实现了相当大的减少,那么到2100年,海平面将至少比2006年的水平升高0.52米。在“一切如常”的情况下,海平面则最低升高0.74米。

负责协调这份评估报告并主持项目组开展工作的奥尔森指出,尽管到本世纪末,温室气体排放量的急剧减少将产生重大变化,但北极在未来几十年中仍有可能发生戏剧性变化。他表示:“到本世纪中叶,那时的北极将与我们今天看到的北极大不相同。”

北极是指北纬66°34′(北极圈)以北的广大区域,也叫做北极地区。北极地区包括极区北冰洋、边缘陆地海岸带及岛屿、北极苔原和最外侧的泰加林带。如果以北极圈作为北极的边界,北极地区的总面积是2100万平方千米,其中陆地部分占800万平方千米。也有一些科学家从物候学角度出发,以7月份平均10℃等温线(海洋以5℃等温线)作为北极地区的南界,这样,北极地区的总面积就扩大为2700万平方千米,其中陆地面积约1200万平方千米。而如果以植物种类的分布来划定北极,把全部泰加林带归入北极范围,北极地区的面积就将超过4000万平方千米。

2.气候变化对北极冰川影响研究的新进展

发现受气候影响北极地区融化冰川呈现哭泣脸孔。200993日,《每日邮报》公布了一张挪威北极地区冰川受气候变暖影响融化的照片,照片中融化的冰壁内,出现了一张可怕的脸,融水成为这张令人恐怖的脸留下的伤心泪。

照片由海洋摄影师和环保讲师迈克尔·诺兰拍摄。每一年,诺兰都会来到东北地岛,考察奥斯特方纳冰川及其周围的野生动物。

冰川专家乔恩·哈根证实,形成哭脸的冰帽,每年最大萎缩49米,这种令人担忧的现状已经持续了数十年之久。哈根是世界冰川监测机构成员和挪威奥斯陆大学的地球科学教授。自1988年以来,他就一直研究奥斯特方纳冰架。

奥斯特方纳冰帽是挪威面积最大的冰帽,坐落于斯瓦尔巴特群岛的东北地岛。现年59岁的哈根说:“奥斯特方纳冰帽面积,超过7770平方公里,是斯瓦尔巴特群岛最大的冰帽,同时也是北极地区最大的冰帽之一。”

他表示:“在12年时间里,受气候变暖影响,奥斯特方纳冰川锋每年平均消退大约48米以上。这个冰帽的几何结构正在发生变化。冰川峰正在消退,较低区域变得越来越薄,厚度每年减少大约91厘米。奥斯特方纳冰帽每年的冰消失量,达到6.7立方公里左右。”

当被问及,奥斯特方纳冰川的快速萎缩,是否引起世界冰川监测机构的关注时,哈根说:“这是一个值得关注和担忧的问题,但其萎缩程度尚不及世界其他一些地区。我们在其他地区发现了更为快速的变化。”令人感到忧虑的是,科学家表示,这一地区其他冰帽出现了更富有戏剧性的变化。哈根说:“奥斯特方纳冰帽,与斯瓦尔巴特群岛西部其他较小的冰帽相比更为稳定,小冰帽发生了更为剧烈的变化。”

奥斯特方纳冰帽,是排在冰岛瓦特纳冰帽之后欧洲第二大冰帽,同时也是世界上第七大冰帽。这个大冰帽完全由淡水构成,最厚点达到549米,高出海平面792米。过去25年来,哈根一直致力于研究斯瓦尔巴特群岛的冰川变化。现在的他,是一项旨在研究,环境破坏如何影响斯瓦尔巴特群岛的计划领导人。

3.气候变化对格陵兰岛影响研究的新进展

发现格陵兰岛冰川融化速度比预想快得多。20173月,一个由丹麦、英国和美国科学家组成的考察研究团队,发表考察报告称,格陵兰岛冰架上布满了融水坑。从直升机上鸟瞰格陵兰岛会发现,这里的冰盖在讲述一个分崩离析的“故事”。水和压力造成的长长裂缝刻画着冰面,蓝色的融水湖不断扩张,急流脉络向西蜿蜒,流向冰架末端最终进入大海。

飞过这个世界最大融冰的研究团队,选择了一个明媚的夏日研究融化问题。格陵兰岛边缘170万平方公里的冰架在夏日定期融化。但在2016年,冰雪融化时间开始变早,而且在向岛内扩展。到4月,12%的表面冰层融化,而通常年平均融化量到6月也不过10%

而且,研究显示,格陵兰岛冰川的融化速度,比原先预想要快得多。从2003年到2013年,该地区的冰融化了将近2.7万亿吨,而非稍早之前估计的2.5万亿吨。根据卫星数据,研究人员发现在低海拔地区,尤其是冰盖的西部边缘,冰层融化范围最广。

就在此次考察之前,一股湍急的融水冲走了固定在一座桥上的传感器,这已经是设备4年中第二次被冲走。直升机飞行员对研究人员说:“我已经参加过多次考察了,但从未见过这么多水。”

在格陵兰岛,大量冰雪正在融化。虽然格陵兰岛冰架的衰减已是老生常谈,但直到最近,大量崩解的冰川带着内部的冰块沉入大海,这引起了大量注意。之前研究也显示,格陵兰岛冰层在2011年至2014年间融化约1万亿吨,是过去20年的2倍。而冰层融化导致全球海平面每年上升0.74毫米。研究人员说:“没有人希望看到冰架如此迅速地融化。但这却比我们预计得还快。”

目前,科学家急切希望找出格陵兰岛冰雪融化的原因和未来发展趋势,因为这里拥有能让海平面上升约7米的大量冰雪。尽管北极地区变暖速度是其余地区的2倍,但仅高温一个原因,无法解释格陵兰岛冰雪的迅速融化。反常的温暖夏季,可能促进了微生物和藻类在日渐湿润的冰架上生长,增加了冰架对太阳能的吸收。此外,从低纬度地区飘来的烟灰和灰尘似乎也起了一定作用。

为了追踪这些复杂因素,科学家使用了卫星设备:用图片监控冰层颜色和反射性;用高度计测量融化情况,还组织了多次野外考察。通过分析冰架的变化,研究人员还希望弄清生物过程和物理过程是如何“合作”摧毁它的。研究人员表示:“我们十分担忧新生物会加速全球海平面上升。”

直升机降落在雪面上,刺眼的冰雪让科学家不得不戴上太阳镜。但当研究人员在使用与传感器相连的微型笔记本电脑时,大家发现雪并没有看起来那么白。它吸收了部分可见光,并且主要是波长较长的红外波。

研究人员表示,冰雪变暗是由融化引起的:在融化和重新冻结的过程中,冰晶不再长而尖,而是变得大而圆,这能减少约10%的冰雪反射率。冰雪吸收太阳辐射越多,导致温度越高,于是加速其融化。

测量工作完成后,他们返回直升机,停留处的雪已经消失无踪,暴露出崎岖湿滑的冰面。而且冰雪仍在持续变脏变暗。卫星数据显示,自2001年起,冰架边缘正以每十年5%的速度变暗。更早前的样本还揭示了其他“元凶”:例如,欧洲工厂和加拿大火灾产生的烟灰,也对冰雪融化影响很大。

此外,研究人员量化了每种“染黑剂”的相关影响,却发现另一个因素可能是最大“元凶”:藻类和细菌的繁盛。

冰面上布满了手指粗细的孔洞,每个洞里都有融水,但有一块厚厚的烂泥铺在底部。而欧洲探险家尼尔斯·努登舍尔德在150年前就提出,一些被称为“冰尘”的烂泥就是活细菌。它们产生了其他反馈效应:黑色冰尘捕获的太阳能不断融化冰雪,使洞加深,同时为细菌制造更有利的生存环境。

2010年,布里斯托大学微生物学家玛丽安·亚洛普在冰架边缘发现了更多生命:藻类。研究人员说:“让所有人感到惊讶的是,藻类也能生存在这种极端寒冷、高紫外线的环境中,并忍受常规融冻循环。”

而且,研究人员表示,冰雪融化提前、24小时太阳照射和液态水这3个因素,可能加速了藻类繁殖。该理论或能解释在2010年、2012年和2016年温暖的夏季,黑冰区域表面急剧变黑,相反在2015年较冷的夏季,颜色没有变化的原因。

在取样点,藻类对冰雪的破坏显而易见。这里的情景与人们想象中的格陵兰岛相去甚远。研究人员说:“人们可能认为格陵兰岛冰盖是原始、纯洁的。”但实际上一团糟:冰尘洞合并成了水洼、盆地以及湍急的河流。研究人员将褐色的雪收集起来,之后将分析这些样本的DNA和其他标记物以鉴定藻类物种和无机污染物。

距离最后一个取样地点20公里有一块试验区,考察研究团队在这里监控了数周,目的是确定冰雪变黑的地面实况,并量化每种变黑因素及其对融化的影响。该团队使用无人机、常规样本和一系列参考点,追踪了7种不同小环境的反射率、冰尘构造和生物活性是如何进化的。科学家希望借助这些成果,最终能利用卫星数据推断出整个格陵兰冰架的融化情况。

2012年,格陵兰岛融化出现反常情况。卫星数据显示,到当年712日,几乎98%的冰架表面都出现了液态水,即便格陵兰岛最寒冷的地方也有融化迹象。记录显示,上次出现这种现象是在1889年,这种现象约每150年出现一次。但当时,科学家无法确定这一反常融化的原因。

近日发表的有关2012年融化的模型显示,并不是变黑的冰雪吸收了过多阳光从而导致融化,因为当时岛上空云量很大。其实,是大团高压系统,让该地区气候温暖且降雨增多。

研究人员回到自己温暖的工作室继续工作,以便更多了解格陵兰岛融化带来的影响。其中一个关键问题是,冰盖下部融化排出的水是如何影响冰川向海洋移动的,以及它们流出的速率。研究人员还想知道春季融化的冰山水,是如何对夏季径流产生影响的。

科学家最近已发现,在春季的消融与冻结周期,紧挨着表层雪之下出现了约6米厚的大量“冰晶体”。传感器数据显示,该晶体阻止了夏季冰融水向更深层的老雪层渗透。相反,冰融水似乎被限制在地表范围,从而扩充了夏季径流。

冰雪融化也为实地调研制造了许多困难,研究人员面临着无数的烂泥和水坑,并且随着周围冰雪的逐渐消失,他们不得不每周寻找并转移到下一个工作与住宿地。尽管如此,他们仍然对不停变换的冰景感到惊讶。研究人员说:“每天晚上,随着太阳下山,我们都会静静享受在这片神奇冰面上的时刻,这里没有其他人来过,它很快会融化,所以也不可能有人再来。”

4.气候变化对北极生态景象影响研究的新进展

认为全新气候系统将重塑北极生态景象。2020917日,《科学美国人》杂志报道,挪威、丹麦和美国联合组成的一个研究团队发表相关研究成果称,挪威朗伊尔城,位于斯瓦尔巴群岛上、朗伊尔河谷的下游,这里地处北纬78度,距离北极点只有1300公里,是世界上距离北极最近的城市。现在,从这里可以看到,气候变化正在重塑当地的生态景象。

曾经,这里的冰川覆盖率高达约60%,岛上有白雪皑皑的山脉和绵延不绝的峡湾。如今,全球变暖正在对斯瓦尔巴群岛产生巨大的影响。根据挪威的气象数据,过去30年来,该岛冬季平均气温上升了10℃,这对当地整个生态系统造成了破坏。

气温正在飙升,海冰正在减少。许多专家认为,北极正在变得“面目全非”。科学家们甚至用“新北极”来形容该地区迅速变化的自然景观。据报道,本周,一项最新研究证实,一个新的北极气候系统正在形成。

事实上,在某些方面,北极气候已经发生了前所未有的变化。自1979年有卫星观测记录以来,海冰面积已经缩小了31%。如今,北极海冰覆盖范围呈现减少趋势,不断突破过去几十年的纪录。

到本世纪末,如果全球气温继续不受控制地上升,北极气候的其他关键要素,包括气温和降水,也可能与20世纪时期的“正常”情况大相径庭。

有关研究显示,长期冻结的北极地区已经开始进入全新的气候系统,其特征是冰层融化、温度上升和降雨天数的增加,这三个数值已远远超出了以往的观测范围。

据丹麦和格陵兰岛地质调查局914日报道,格陵兰岛上辽阔而古老的冰架上,一块面积达113平方公里的巨型冰盖上月终于滑落海中。随着气候变化,北极温度升高,曾经坚如磐石的北极海冰已经渐渐消融,覆盖面积不断创新低。

研究人员专门考察了北冰洋海冰面积、气温和降水模式的变化。他们发现,海冰减少的变化程度远超过去几十年。换句话说,在气候变化的推动下,至少有一个信号意味着“新北极”已经出现,即海冰的减少。

随着时间的推移,海冰减少的情况只会变得更糟糕。在极端气候下,夏季海冰覆盖面积最晚将在21世纪70年代降至100万平方公里以下。大多数科学家认为,这意味着北极“无冰”状态出现的时间将会提前。

据了解,海冰会对北极的温度产生深远的影响。冰有一个明亮的反射性表面,有助于将太阳光从地球上散射出去。厚厚的海冰还有助于使海洋隔热,在冬天将热量“锁”在地下,并防止热量“逃逸”到北极寒冷的空气中。随着海冰变薄和消失,海洋在夏天能够吸收更多的热量。而在冬天,热量将会轻易穿过变薄的冰层散逸到空中,从而使大气变暖。

而海冰减少的研究结果证实,一个新的北极已经出现。如果全球气温继续以目前的速度上升,21世纪末之前,全球气候系统将会变得“面目全非”。

海冰的变化是一个明确的迹象,这表明气候变化不是未来的问题,它已经极大程度上重塑了今天的地球。同时,这也为北极生态系统和依赖它生存的人类,带来巨大的困扰和担忧。

“新北极”将变得更温暖、更多雨、冰层面积更少。过去常见的动物可能会消失,取而代之的是新迁入的物种。人类利用海冰狩猎和捕鱼的机会也可能会减少。

此外,人类应对灾难的规划可能会变得越来越困难。此前,规划者经常通过查看过去的天气数据来设计应灾基础设施,以保证其可以使用数年或在灾害下承受一定程度的压力。但随着北极气候的转变,过去的数据已不再利于人们预测未来。

尽管这项研究为全球气候的未来提供了一幅令人沮丧的图景,但这并非不可避免。其他研究表明,世界各国如若在未来几十年大幅减少温室气体的排放,将可能会放缓或阻止某些气候变化。

(二)研究气候变化对动物影响的新发现

1.探索气候影响动物体型演变的新进展

研究表明气候变暖使北极蜘蛛体型增大。20095月,丹麦和德国科学家组成的一个联合研究小组,在英国皇家学会《生物学通讯》杂志上报告说,他们发现,受气候变暖的影响,北极冰川豹蛛的体型,在随之逐步增大。

联合研究小组在1996年至2005年间,对5000只北极冰川豹蛛进行测量后发现,这种蜘蛛的体型平均增大了8%10%。在这期间,由于受气候变暖影响,格陵兰岛最北端每年的解冻期平均提前了20天至25天。

研究人员指出,雄性和雌性冰川豹蛛的体型,都出现了增大的现象。其中,雄蜘蛛因为长得更快而更早性成熟,雌蜘蛛则提高了繁殖能力。这表明,由于气候变暖引起的剧烈季节变化,对冰川豹蛛的生育能力产生了影响。

2.探索气候与猛犸象灭绝原因关系的新进展

研究表明猛犸象灭绝主因源自气候变化而非人类捕杀。20139月,有关媒体报道,瑞典自然历史博物馆拉弗·戴伦博士为首席科学家的一个研究小组,发表研究成果称,一项DNA分析表明,当世界气候发生变化时,猛犸象的数量比我们之前认为的更早出现了下降。

许多研究人员都认为,猛犸象是一种坚强而且多产的物种。但是,戴伦研究小组的研究成果,改变了这一观点。研究小组分析了300只猛犸象的DNA样本,这些样本是他们自己或者更早研究中其他团队收集到的。

他们能够从样本分析出任何指定时间猛犸象的存活数量,并且追踪它们的迁徙模式。他们分析了样本中的遗传多样性,变化越少则种群的数量越低。

他们发现,当12万年前地球升温的时候,这个物种就几乎灭绝,种群数量从数百万下降到数万。但是当地球进入另一个冰川时代之后,它们的种群数量开始恢复。

研究人员也发现,导致它们灭绝的种群减少,开始于2万年前冰河时代的高峰期,而不是之前认为的1.4万年前地球再次升温的时候。他们推断,气候如此寒冷导致它们赖以生存的青草变得缺乏。当冰河时代结束时,种群数量的加速下降,或许是因为它们生存的草原被森林和苔原所取代。

猛犸象灭绝的原因,一直都是科学领域争辩不止的问题。有人认为,人类的捕杀导致它们灭绝,而其他人则认为气候的变化是主要因素。

最新研究结果表明,在冰河时代期间猛犸象确实几乎灭绝,而且支持了气候变化是它们灭绝主要原因的观点。瑞典自然历史博物馆的阿德里安·李斯特教授认为,包括人类在内的其它动物在冰河时代之后变得更加活跃,因此与其他物种竞争以及打猎或许也是它们灭绝的因素,但却不是主要原因。

他说道:“大约2万年前开始,猛犸象的种群数量明显下降,首先是在大陆区域,最后是一些边远的北极群岛。这种模式似乎也与气候变化相吻合。但这一过程中人类所扮演的角色尚未得到证实。”

二、气候变化因素及对策研究的新成果

(一)探索影响气候变化因素的新信息

1.研究海冰影响气候变化的新进展

发现海冰减少会大大影响温室气体平衡。20132月,每日科学网站报道,瑞典隆德大学研究人员发现,无论是在吸收还是释放方面,大面积的北极海冰减少,是影响大气中温室气体平衡的显著因素。他们还发现,在苔原以及北冰洋都存在温室气体二氧化碳和甲烷。

温室气体平衡不停地发生变化会产生严重的后果,因为在全球范围内,人类在使用化石燃料时,会向空气中释放一定的二氧化碳,而植物和海洋仅仅吸收其中大约一半的二氧化碳。如果北极组成部分的缓冲区发生变化,那么大气中温室气体的含量就会大大增加。隆德大学的帕门蒂尔·弗兰斯博士解释说。

来自瑞典隆德大学,以及丹麦、格陵兰、加拿大和美国有关研究机构的科学家,共同参与了此项研究。他们注意到,当海冰融化时,已经形成了一个恶性循环。通常情况下,白色的海冰将太阳光反射回太空;但当海冰的覆盖面积收缩减少时,反射的太阳光量也随着减少。相反,被海洋表面吸收的太阳光占有很大一部分比例,因此导致北极气温上升、气候变暖。

当然,这个过程的影响是多方面的。弗兰斯说:一方面,温度升高,可使植物生长更加茂盛,因此又能吸收更多的二氧化碳,这是积极的影响。但另一方面,升温也意味着将有更多的二氧化碳和甲烷从土壤中释放出来,这又是一个强有力的负面影响。

其实,除了陆地上的变化,目前的研究成果毕竟有限,还有很多无法确定的影响,比如海融冰与温室气体通过自然过程相互交换的影响等等。在现实背景下,我们对许多海洋过程实在是知之甚少。

2.研究卷云影响气候变化的新进展

发现卷云可为大气降温。2016621日,瑞典斯德哥尔摩大学凯文·诺恩领导的研究团队,在《自然·通讯》期刊上发表的论文中提出,通常在5500米高空形成的卷云,即一种薄薄的束状云,可能在飞机通过后反射更多的太阳热量。这项发现表明,飞机尾流形成的凝结尾,会改变云通过的辐射程度,增加卷云的光学厚度和冷却效果。

云对气候的影响是由其光学厚度确定的:较厚的云能反射更多的辐射,有净冷却效应。虽然飞机形成的凝结尾在光学厚度上比较薄,但是飞机对已经存在的云的影响程度还不清楚。

该研究小组把20102011年,美国西海岸与夏威夷间主要航线飞机飞行轨迹数据,与“卡利普索”卫星观测云的光学变化数据结合。考虑到风的运输影响,研究人员表示和这些航线附近的区域相比,在统计上,飞机飞行轨迹上的卷云的光学厚度显著增加了22%

虽然云层增厚的原因还不清楚,但作者推测这可能是和凝结尾一起喷出的烟灰造成的,它们能作为凝结核促进云的生长。科学家表示,需要更多的研究来确定这一因果关系,并量化这一发现对气候的影响。

3.研究火山喷发影响气候变化的新进展

认为冰岛火山喷发不太可能对全球气候产生重大影响。2010510日,美国国家航空航天局官网报道,冰岛艾雅法拉火山在4月底喷发强度有所减弱,相对温和期持续大约一周时间。但在5月份第一周内,艾雅法拉火山开始了新一轮的大规模火山灰喷发。201056日上午,美国国家航空航天局“泰拉”卫星上的中分辨率成像光谱仪,捕捉到艾雅法拉火山所喷出的浓厚的火山灰云,正在向东南方向吹去。

从图中可以看出,白色的云层围绕在火山灰的四周。在图片中部,云层和火山灰缝隙之间透出深蓝色的大西洋海水。在大西洋上空,则是呈现出河流状的棕黄色火山灰云,火山灰云上似乎泛起层层涟漪。类似这样的火山灰云令人触目惊心,它们将对空气质量以及农作物等植被产生严重的影响。

在冰岛,艾雅法拉火山所喷发出来的火山灰,已经在地面上积了厚厚的一层,对家畜和野生动物构成了极大的威胁。由于火山灰可能破坏飞机引擎,这次火山灰喷发将再一次使欧洲航空系统陷入瘫痪。

尽管这些火山灰云看起来相当壮观,但它们并不会对全球长期气候产生重大影响。对气候影响最大的因素在图中并不可见。火山喷发要想对全球气候产生影响,其强度要能够足够把大量二氧化硫喷射到同温层,也就是雨雪通常形成地方之上的空间。二氧化硫将转变成为微小的硫酸雨滴。这些浅色的硫酸雨滴,能够通过将太阳光反射回太空而使得地球降温。由于这些小雨滴并不会在同温层降落下来,它们会在那里停留数月甚至数年时间。因此,大规模的火山喷发,能够在数年时间里降低全球表面平均温度数度。

在大多数情况下,高纬度的火山喷发对全球气候不会形成太大的影响,即使它们的喷发强度足够将二氧化硫喷射到同温层。但是,这种反射阳光的粒子很少有机会扩散到全球上空。同温层空气一般升起于热带上空,然后向两极方向移动,到高纬度地区后重新下沉到较低的大气层中。

这种循环模式意味着,热带地区火山喷发形成的同温层反射阳光的粒子,更有机会扩散到全球各地,而高纬度地区火山喷发的粒子则更有可能很快落回低层大气。当它们重新回到对流层时,它们将会很快被大气中的雨雪所冲洗。艾雅法拉火山正处于高纬度地区,这就意味着它的喷发不太可能对全球气候产生重大影响。

4. 研究植被或植物影响气候变化的新进展

⑴研究表明苔原地区植被增加可能会加快全球变暖。20125月,芬兰媒体报道,由于气候变化的影响,北极苔原地区的植被数量已有增加。由芬兰气候研究所开展的一项新研究指出,苔原地区植被的增加,可能会进一步加快全球变暖。该研究的主要目标,是利用卫星观测来确定植被的数量如何影响融雪,进而影响北极苔原地区的陆地反照率。

研究人员表示,该研究显示挪威的植被相对较厚,一个原因是在芬兰的驯鹿放牧更加密集,同时研究表明了挪威积雪融化的时间总是早于芬兰。除了植被的差异,其他主要条件,比如温度、降水和太阳辐射在这两个国家基本相同。两个国家积雪融化的差异影响了陆地的反照率,在积雪融化阶段,芬兰的反照率总是高于挪威的反照率。研究人员同时指出,植被的减少或者保持光秃秃的苔原,将会延迟春季积雪的融化,进而可能会延缓全球变暖。

由于全球变暖,目前积雪融化的时间,要早于过去几十年的情形。积雪的较早融化,对陆地地区的反射率或者反照率有严重的影响。陆地的反照率有助于地球上的能量平衡,因为它决定着地表反射太阳辐射与地表吸收辐射之间的比率。与光秃秃的陆地相比,积雪的反照率明显偏高,这是因为积雪较光亮,能将大部分太阳光反射回太空。相比之下,无雪地面相对暗淡,因而能吸收更多的太阳能。

全球变暖已使树线北移,增加了北极苔原地区的植被。这是因为现在的植被,已经能够在之前过于寒冷而不能生存的地区生长。驯鹿的管理也影响了拉普兰苔原地区植被的生长,更加密集的驯鹿放牧减少了地表植被,在一些地区,围栏内外植被的差异很清楚,甚至在卫星图像上都清晰可见。

⑵非维管植物可能影响与气候相关的水文循环。20188月,瑞典斯德哥尔摩大学、美国佐治亚南方大学,以及德国马克斯普朗克生物地球化学研究所联合组成的一个国际研究团队,在《自然·地球科学》发表论文指出,非维管植物,可能会对全球降雨的截留和蒸发产生重大影响,从而成为影响气候变化的因素。植物的截流是陆地水文循环的重要组成部分。

非维管植物是对没有木质部韧皮部维管束植物,如地衣、苔藓和绿藻等。虽然非维管植物缺乏此类特殊的组织,但一部份非维管植物会通过自身特有的组织在体内输送水份。非维管植物已被证明可以截留大量的降雨,这可能会影响从某一区域到整个大陆范围的水文循环和气候。然而,非维管植物对降雨截留的直接测量仅限于局部尺度,这使得推断其在全球层面的影响存在困难。

该研究团队,使用基于过程的数值模式和观测数据,评估比较非维管植物对全球降雨截留的贡献。研究结果表明,模拟的植物平均全球蓄水量(包括非维管植物在内)2.7毫米,与野外观测结果一致。当包括非维管植物时,来自森林冠层和土壤表面的自由水的总蒸发量增加了61%,导致全球降雨截留通量为地面蒸发通量的22%

(二)研究应对气候变化的新举措

1.计划研制对抗全球变暖的造云船

2009810,英国《泰晤士报》报道,为了应对灾难性的全球变暖问题,许多科学家提出了许多创意方案为地球降温。丹麦哥本哈根一家智库,通过比较各种方案的花费和效果,认为造云船计划具有可行性。

在未来25年内,只需花费90亿美元进行实验,一支庞大的造云船团队,就能驶向大洋深海,利用海水制造云层,为越来越热的地球降温。

近年,全球变暖问题,已经成了各国政府和全世界科学家们最为关注的环境问题之一。一些人相信,地球拥有从全球变暖伤害中自愈的能力;另一些人则相信,全球变暖将给人类带来一系列难以想象的自然灾难。为了拯救地球和人类自己,世界各国的科学家们设想出多种解决全球变暖问题的方案。

尽管许多方案富有创意,但是大部分听起来像是儒勒·凡尔纳科幻小说中的奇思妙想,由于代价太大或是不切实际而不具可行性。比如,向海洋中撒铁粉吸收二氧化碳、将撒哈拉沙漠变成反射镜在太空、为地球造遮阳伞、建造水母农场吸收海里的碳元素、用硕大的毯子盖住格陵兰岛、将地球慢慢推离太阳,等等。

不过,造云船计划,由于相对经济得到了很多组织的青睐。哥本哈根共识中心,对各种方案的投入与收益进行研究后发现,这项方案最具可行性。哥本哈根共识中心是丹麦一家智囊团,能够建议政府如何分配援助资金。

所谓造云船计划,就是将一支由1900艘船组成的船队分布在海洋里,利用风能吸取海水,通过高高的烟囱喷射到空中形成巨大的白云:研究表明,云朵越白,反射的太阳光越多,从而辐射至地球的热量越少。这些云,能反射使海水变暖的阳光的1%2%,足以抵消二氧化碳排放导致的温室效应。

这些船无人驾驶,由卫星根据实际情况定位,以最大限度地增加云层覆盖。它们主要在太平洋上作业,远离陆地并不影响正常的降雨。

丹麦哥本哈根共识中心研究发现,该计划将耗资90亿美元进行试验,而这只占世界主要国家考虑用于减少二氧化碳排放的2500亿美元资金的小部分。而且最快在25年内就能推行。目前,丹麦哥本哈根共识中心也开始资助这一项目。预计英国皇家学会在下个月也会宣布造云船计划,是前景最广阔的创意之一。

哥本哈根的研究,还关注另一项设计,旨在模仿剧烈的火山爆发效应,使地球冷却一年,甚至更久。历史上,多次大规模火山喷发,给科学家提供了将人类从气候灾难拯救出来的巨大启示。

1991615,位于菲律宾吕宋岛的皮纳图博火山突然喷发,大量火山灰喷发到空中,遮蔽了太阳。这是20世纪世界上最大的火山喷发之一,300多人因此丧生。当时有2000万吨二氧化硫逸出,进入大气层的最上层,像灰霾般遮盖了地球,将太阳光折射回太空。此后几年,气象学家惊讶地发现,这次火山喷发导致地球的温度降低了0.5℃,大大遏制了全球变暖的脚步。

在皮纳图博火山喷发前的一个世纪中,人类工业生产所导致的温室气体排放,已经令地球的温度上升了1℃。而1815年坦博拉火山爆发,则导致了更加戏剧性的结果:1816年竟因为没有夏天而载入史册。

针对科学家提出的其他方案,哥本哈根共识中心比较研究后认为并不可行,比如利用北极的空中加油飞机,发射微粒或气雾降温来保护那里的冰盖。哥本哈根科研人员研究得出结论说,这一计划将耗资2300亿美元,而且比造云船计划更难以控制。而造云船计划一旦发现产生相反的效果后,就能立即叫停。

哥本哈根研究人员通过分析认为,太空遮阳伞计划并不可行,因为该计划将耗费惊人的395万亿美元。所谓太空遮阳伞计划,就是将数万亿片的超薄硅镜发射到太空中,并用它们改变阳光的路线。美国亚里桑那州大学天文学家罗杰·安吉尔教授建议称,当这些硅镜被送到太空后,它们可以组建成一个10万平方英里的太空遮阳伞,从而将射向地球的阳光减少2%

该智库主任比约恩·隆博格说:太空遮阳伞计划其实就是科学幻想,但是造云船计划值得认真的审视。他表示,尽管全球变暖是人类面临的巨大难题,但是人类可以找到更好的应对之策,而不仅仅是减少二氧化碳的排放量。他说:我们需要对所有的应对全球变暖的选择进行辩论,而不仅仅探讨政治上正确的二氧化碳减排。据悉,隆博格下周将在美国首都华盛顿主持召开会议,届时一个由诺贝尔奖得主组成的评审小组,将会对成本效能比最优的方案进行评选。

2.发布减缓气候变化科技创新解决方案白皮书

201912月,国外媒体报道,丹麦创新基金会联合哥本哈根未来研究所,近日发布了《丹麦减缓气候变化科技创新解决方案白皮书》,白皮书由来自丹麦学术界、企业、非政府组织和政府部门政策制定者组成的专家组完成。

确定对二氧化碳排放影响最大的气候解决方案和技术,是一项非常复杂而且具有挑战的艰巨任务。组建跨领域和部门气候解决方案专家组,旨在提出对减缓气候变化可行的解决方案,同时总结丹麦在这些解决方案相关领域的主要优势,并评估丹麦优势技术帮助解决全球气候危机的相关性、实用性和广泛采用的潜力。尽管丹麦的二氧化碳排放量相对较低,仅占全球总量的0.1%,但专家组认为,丹麦实施的任何解决方案,都具有在全球范围内做出积极贡献的潜力。

白皮书最终识别并确定了五大领域,及其62项气候创新解决方案和优势技术。这五大领域,也是丹麦总排放量的绝大部分,同时也是丹麦拥有现有科研优势和商业实力的领域,它们包括:可持续农业和粮食、能源和存储、替代燃料和交通运输、建筑业和智能建筑以及制造和材料。

丹麦议会已决定,2020年将给丹麦创新基金会分配8亿丹麦克朗,以资助有潜力应对气候变化和实现可持续社会的研究和创新项目。气候解决方案专家组,在白皮书中提出的重要结论,为创新基金会及其众多合作机构寻求最有效的气候解决方案,提供了非常有价值的方向指南。

专家组关于基于丹麦优势,进一步开展减缓气候变化的研究和创新的具体建议,还将帮助丹麦新政府实现政治承诺目标,即到2030年将丹麦的温室气体总排放量比1990年减少70%,并为丹麦在2050年成为零排放社会铺平道路。