二氧化碳浓度与全球气温变化
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二氧化碳浓度与全球气温变化
大气中二氧化碳浓度的增加会导致全球变暖;反过来,气候的变化也会影响碳循环,影响大气中的二氧化碳浓度.最近,来自瑞士联邦研究院的DavidC.Frank等,通过模型的重构,综合研究了碳循环对气温变化的反应,从而对上述反馈环的敏感度、强度,给出了一个较为精确的定量估计.
气候与CO2浓度之间的相互作用可能是正反馈,也可能是负反馈.反馈的过程包括:(1)在水资源紧缺的地区,气候的温暖与干燥,往往导致植物生长受限,导致初级有机物产量减少,结果碳排放也减少(植被呼吸,排出CO2).(2)在寒冷的地区,气温升高将增加地表植被的有机物产量,从而增加碳排放.(3)对于土壤中的有机质而言,速,并向大气释放出更多的CO2,等等.综合考虑上述反馈过程,,2浓度和气温相互促进.
关于两者的相互作用,计算机模拟的结果差别很大.例如,2”的反馈因素,用以估算截止到2100年大气中CO2的浓度;结果很分散:20—200p.p.m.v..为了减少这些不确定性,Frank等专门研究了1050—1800年这.,CO2的人为排放相对较少,并且已知CO2浓度的变化对气温的影响也小.因此,CO2.从物理模型和数据(取自冰芯记录等)出发,研究者导
γ=1.7—出了对γ值(,2浓度增加)的估计,21.4p.p.m.v.CO2/°C.尽管范围仍较大,
但Frank限制全球变暖,减排CO2”的指标具有意义.他们进一步认为,γ取负值的几率极低.假定在过去的50%驻留于大气之中;在较暖的气候条件下,指望这些CO2被海洋和陆地吸收,从而减少温室气体效应是不现实的.
将750年分成两个时间段:1050—1549年和1550—1800年,Frank等关于γ值的估计是有差别的:前面一个时间段(1050—1549年)的γ值要低得多.可能的原因是:(1)早期的资料不确定性较大;(2)仅仅考虑北半球气温升高所产生的影响,似乎有些粗略;(3)模型尚未考虑降水和海洋环流对碳循环的影响.有专家评论说:对于研究气候变化而言,1050—1800年这段时间的地球状况,构成了一个独特的自然实验室.对过去的200年,我们拥有用仪器获得的数据资料,但是如若要做长期气候变化的预测,这些数据是远远不够的.对1050-1800年期间的气候进行高精度和高分辨率的重构,加上模型仿真,将增强人们对于气候和碳循环两者间反馈过程的理解.同时也将有助于我们理解太阳辐射变化以及火山爆发对气候的影响.
(戴闻 编译自Nature,2010,463:438;527)
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物理・39卷(2010年)6期 http:ΠΠwww.wuli.ac.cn・437・