书城科普我们的冬天哪去了(别让地球抛弃我们)
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第1章 为什么冬天不再冷?(1)

一、如果地球变得更“温暖”一些

当我写下这个题目的时候,突然想起了一首老师教我们唱的歌——《种太阳》:

我有一个美丽的愿望。

长大以后能播种太阳。

播种一个就够了,

会结出许多的许多的太阳。

一个送给、送给南极。

一个送给、送给北冰洋;

一个挂在、挂在冬天,

一个挂在晚上,挂在晚上。

啦啦啦,种太阳,

啦啦啦,种太阳,

啦啦啦啦啦啦啦啦——

种太阳。

到那个时候世界每个角落,

都会变得都会变得温暖又明亮!

你也许很熟悉这首歌曲吧?在动听的歌声中,我们充满了骄傲的理想。可是真的给南极、给北极一个太阳,让冬天更加温暖起来,会是一件很美丽的事情吗?

科学家们可不这么认为!

如果给南极一个太阳,会怎么样呢?

南极是一个冰的世界,很冷很冷(所以我们才想到要送一个太阳给南极啊),大家都称南极为“冰雪世界”、“冰雪女王的国土”、“冰的王国”、“冰川巨人的聚集地”、“世界最大冰库”、“白色的沙漠”等等。

那么南极到底有多少冰呢?南极洲的总面积约为1405万平方公里约98%的地区几乎全被冰层覆盖,只有2%的地方没有冰雪。冰盖的面积达13S027平方公里,比整个欧洲面积还大。大陆冰的平均厚度有1720米,最厚处达4800米。整个南极大陆,冰体的总冰量有2400万立方公里,如果把大西洋的水全都倒掉,南极的冰也能再次把它装满。

所以,如果我们给南极一个太阳,结果是南极的冰块全部融化,世界洋面将要升高60米。你可以想象一下,海平面上涨60米的可怕后果,上涨的海水将淹没多少陆地呀!到那个时候,全世界大多数平原,以及全部的海港码头,都将沉于海底,12亿至30亿人的生存地将被海水淹没!那将多么可怕!

也许到那时,你就会说,还是让南极冷一些吧,让那些冰好好儿地在南极待着吧。

那让冬天暖和一点儿又怎么样呢?

气象科学家说了,如果冬天气温偏高,细菌和病毒会感到很舒服,它们会加快繁殖,对我们的威胁就大了。而且暖冬会使空气干燥。导致人们咽喉疼痛、口干舌燥、皮肤瘙瘁等,会降低呼吸系统的防疫功能,这样我们就会更容易得病。

冬天暖和一些,更高兴的还有害虫,较高的气温,使虫卵能够更容易越冬生存,并在春天大量繁殖,从而造成大面积虫灾;在暖冬过后的春天,3月末至4月初时,正是农作物出苗期、小麦拔节孕稳期和果树花期,暖冬使农作物旺长,生长发育提前,抗寒能力降低,一旦出现“倒春寒”现象,将会产生很大危害,严重的还,会影响全年的农业收成,造成粮食大幅度减产。

看来冬天暖和一点儿也不是什么好事。

当然。我们不能去“播种太阳”啦,如果你还有这种理想,只能说明你的理想“太崇高”啦,“崇高”得人们都不认同。

虽然我们现在放弃了“种太阳”的理想。但我们却真的遇到了南极的冰在融化,冬天越来越温暖所带来的问题。因为近一个多世纪以来,我们居住的地球的平均气温一直在升高,虽然升高的进程看起来是那么缓慢,一点点的,如蜗牛爬升,但它所带来的危险也跟随着一步步逼近。许多危险我们已经感受到了。

科学家马克·林纳斯为我们描述了“当地球变得越来越温暖”带来的可怕的景象:

——如果气温上升1℃,带来的后果还有好有坏。

好消息是地球上最热最干燥的撒哈拉大沙漠可能会变得湿润起来,重现6000年前岩画中大象、水牛和野羊在肥美的草原上巡游的美丽景象。

坏消息是美国的“大粮仓”内布拉斯加州,现在肥美的草原将变回6000多年前寸草不生的大漠;有很多漂亮的冰雪景色我们再也看不到,11000年来乞力马扎罗山一直戴着的雪白冰帽将不复存在,使得整个非洲大陆成了真正的无冰世界,欧洲阿尔卑斯山的冰雪将全部融化;最坏的消息是美丽的热带珊瑚会死去,“尼莫”小丑鱼们快乐的海底家园变成死寂的世界……

——如果气温上升2℃,可怕的危险会来到我们的身边。

夏天会无比的可怕,会有很多人会因为受不了这种酷热而死去;靠近北极的格陵兰岛的冰盖将彻底融化,从而使得全球海洋的水平面上升7米,许多海洋中的小岛被淹没,海滨城市被水灾袭击;全球的山脉都会受影响。大山脉上的冰架全部消失,河流失去了水源而干涸;热带地区的食物将会大受影响。三分之一的动植物种群因为天气的变化而灭绝。

——如果气温上升3℃,也许这是我们所能承受的极限。

气温上升3℃的灾难核心将是南美洲的亚马孙热带雨林。由于气温的上升,今天仍占地100万平方公里的热带雨林将频频遭遇火灾。根据计算机模拟结果,干旱将使得亚马孙热带南林无力防火,一个小小的雷击都有可能引发热带雨林大火,最终烧毁整个热带雨林。一旦树林消失了,亚马孙林地上取而代之的将是荒漠。

气温上升3℃将使得南部非洲和美国西部开始出现更大面积的沙漠,使得成百上千万原来从事农牧业的人们被逼背井离乡。

在南亚次大陆,由于印度河水位开始下降,印度与巴基斯坦因为抢水而会爆发冲突乃至战争。在欧洲大陆和英国,夏季干旱高温与冬天极冷相伴而来,一些低海拔的沿岸地区被海水淹没。

——如果气温上升4℃。对于地球的大部分地区来说都是灾难。

这意味着数十亿吨被冰封在南北两极和西伯利亚的二氧化碳气体将释放出来,进入臭氧层,从而成为全球变暖的加速器——加快变暖的速度。

那时,北冰洋所有的冰盖将全部消失,北极成了一片浩瀚的海洋,这将是地球300万年来首度发生的现象,北极熊和其他需要依赖冰为生的动物将彻底灭绝。南极的冰盖也将受到很大的影响,南极洲西部地区的冰盖将与大陆脱离,最终海平面上升,使得全球的沿海地区再度被海水吞没。

在欧洲,新的沙漠开始形成,并且向意大利、西班牙、希腊和土耳其扩展。在如今温度宜人的瑞士,那时夏季的气温将高达48℃,比巴格达还热。阿尔卑斯山最高峰将彻底没有冰雪,裸露出巨大的岩石。由于气温持续保持在45℃,欧洲人将被迫大量向北迁居。

——如果气温上升5~6℃,地球将面临着彻底的灾难。

科学家们在加拿大北极圈内曾发现鳄鱼和乌龟的化石。这说明5500万年前,这些动物曾经在加拿大北极圈内生活过。因此,一旦全球气温上升5~6℃时,绿色阔叶林将重现加拿大北极圈,而南极的腹地也会有类似的情景。然而,由于陆地大部分被淹没,动植物无法适应新的环境而将有95%的种类灭绝,因此地球面临着一个与史前大灭绝一样的大劫难。

这些可怕的灾难会来临吗?

令人担心的真实情况是:地球的气温正在不断上升,我们的冬天不再是冬天,各种可怕的灾难正在向我们走来!

二、地球的保护伞——臭氧层

太阳是一个巨大的热体,表面温度高达6000℃,是地球取之不尽的能量来源。我们都知道,人类肉眼可以看到的“赤橙黄绿青蓝紫”的七彩光是可见光范围的太阳辐射,实际上到达地面的太阳光还有红外线和紫外线等。太阳辐射的紫外光中有一部分能量极高,如果到达地球表面,就可能破坏生物分子的蛋白质和基因物质,即我们所熟知的DNA,造成细胞破坏和死亡。然而,自然的力量改变了这一过程,地球的大气层就像一个过滤器、一把保护伞,将太阳辐射中的有害部分阻挡在大气层之外,使地球成为人类可爱的家园,而完成这一工作的就是今天已经妇孺皆知的“臭氧层”。

臭氧与我们熟知的氧气是“亲兄弟”,只是臭氧由三个氧原子构成,而氧气由两个氧原子构成。它的形成是太阳的紫外线辐射的作用,低空的来自雷电作用,松林树脂化也能形成微量的臭氧。由于臭氧和氧气之间的平衡,大气中形成了一个较为稳定的臭氧层,这个臭氧层的高度在距离地面表面15千米~25千米处。生成的臭氧对太阳的紫外辐射有很强的吸收作用,有效地阻挡了对地表生物有伤害的紫外线。因此,实际上可以说,臭氧层形成之后才有了生命在地球上的生存、延续和发展,臭氧层是地表生物系统的“保护伞”。

臭氧本身就好像和它的名字一样,具有一种特殊的气味。德国化学家先贝因博士,在150多年前提出水电解及火花放电中产生的臭味,同在自然界闪电后产生的气味相同。于是,他就给这种物质起名为臭氧,取意于希腊文的OZEIN,是“难闻”的意思。

臭氧和人们通常意义上所说的氧气有所不同。臭氧分子(O3)比氧气分子(O2)多一个氧原子(O)。氧分子在分解为氧原子后,再与另外的氧分子结合,最终形成臭氧分子。自然界中的臭氧主要是紫外线制造出来的。它们存在于距地面20千米~50千米的高空,在那里形成了一个圈层,把地球包围起来。太阳光中的紫外线分为长波和短波,大气中的氧气分子(O2)受到短波紫外线的照射,就会分解成原子状态。氧原子(O)是一种极其不稳定的粒子,很容易与其他物质发生反应。如果这时候遇见氢(H2),它们就会反应生成水(H2O);如果遇上碳(C),它们就会发生反应生成二氧化碳(CO2)。同样的道理,当氧原子(O)遇见氧分子(O2),就会形成臭氧(O3)。因为臭氧的比重比氧气大,所以在形成后就会慢慢向臭氧层的底层降落。在降落过程中,随着温度逐渐上升,臭氧分子也表现出了它的不稳定性,在长波紫外线的照射下,它会再次还原为氧(O2)。臭氧层就是这样动态地保持着氧气与臭氧之间相互转换的平衡。

雨后的森林,空气会显得格外新鲜,这就是空气中臭氧增多的缘故。少量的臭氧有杀菌、消毒、净化空气的作用,对人体也有好处。但是,过多的臭氧则会对人体造成危害,不过臭氧层在远离地表的高空中,不会对人和生物造成危害。相反,它会对地球起到一个极好的保护作用。它帮助地球隔离了90%以上的紫外线,使地球上的生物免受强烈紫外线的照射。此外,它可以把吸收的紫外线转化成热能,使大气升温。大气层在距地面15千米~50千米的时候有一个升温层,就是缘自臭氧层对大气的加热作用。最后,在对流层上部和平流层底部,这里的气体温度很低。如果要是不存在臭氧层,这一高度的气体就会导致地面温度下降。所以说,臭氧的高度分布及变化是极其重要的。

但是现在,人类的活动已经开始对臭氧层造成破坏了。臭氧层问题是美国化学家罗兰和穆连于1974年首先提出来的。他们认为,在对流层中极稳定的化学物质氯氟烃(CFC)被输送到平流层后,在那里分解产生的原子氯(Cl)就将有可能破坏臭氧层。20世纪70年代末开始,科学家们开始每年春天在南极考察臭氧层。

1994年,人们在南极首次观察到了至今为止最大的臭氧空洞,它的面积相当于一个欧洲。南极是一个非常寒冷的地区,终年被冰雪覆盖,四周环绕着海洋。在过去10年~15年间,每到春天南极上空平流层的臭氧都会发生急剧的大规模耗损。极地上空臭氧层的中心地带,近95%的臭氧被破坏。从地面向上观测,高空的臭氧层已极其稀薄,与周围相比像是形成了一个“洞”,直径上千米,“臭氧洞”就是因此而得名的。让我们难过的是:南极上空的臭氧层是在20亿年的漫长岁月中形成的,可是仅在一个世纪里就被破坏了60%,这一切不得不让我们人类痛心和反思。

臭氧洞一经发现,立即引起科学界及整个国际社会的震动。那么,到底是什么原因破坏了我们地球的保护伞呢?

经过科学家们的反复研究和探索,谜底最终被揭开:元凶就是我们现在所熟知的氯氟烃(它是冰箱冷冻机的理想制冷剂)和含溴卤化烷烃(哈龙)等气体,它们会造成臭氧减少。

氟利昂作为氯氟烃物质中的一类,是一种化学性质非常稳定,且极难被分解、不可燃、无毒的物质,被广泛应用于现代生活的各个领域。清洁溶剂、制冷剂、保温材料、喷雾剂、发泡剂等中都使用了氟利昂。氟利昂在使用中被排放到大气后,其稳定性决定它将长时间滞留于此达数十年至百年。由于氟利昂不能在对流层中自然消除,只能缓慢地从对流层流向平流层,在那里被强烈的紫外线照射后分解,分解后产生的原子氯将会破坏臭氧层。

研究表明,臭氧层被破坏后,紫外线会通过大气层长驱直人。强烈的紫外线照射会抑制人的免疫力,会使白内障和皮肤癌患者增加。如果臭氧层的总量减少1%的话,uv—B就将增加2%,其结果是使皮肤癌发病率提高2%~4%。此外,紫外线的增强还会影响农作物的生长,并通过对海洋中的藻类产生的影响破坏整个水生生态系统。据统计,目前全世界氟利昂的年使用量超过100万吨,迄今为止向大气中排放的氟利昂总量达2000万吨,大部分仍停留在对流层中,只有10%左右到达了平流层。严重的后果是:这些进入大气层中的2000万吨以上的氯氟烃,只有一部分参与臭氧层的破坏作用,大部分还在大气中游荡。因而,虽然现在很多地方已停止生产和使用氯氟烃,但是臭氧层仍然会继续遭到破坏。何况,除了氯氟烃外,工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物,其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质,都是破坏臭氧层的因素。

臭氧层耗损对人类健康及其生存环境都有着巨大的危害,臭氧层破坏已经成为当前全球面临的环境问题之一。这一严峻的形势迫使全球的国家和人们对臭氧层保护的立场达到前所未有的统一。很快,就在南极臭氧洞被发现的当年,由联合国环境署发起并通过了保护臭氧层的“维也纳公约”,首次在全球建立了共同控制臭氧层破坏的一系列原则方针。随后,各种各样轰轰烈烈的“补天”行动开开始了……

我们期待着那个原本美好无瑕的天空能够重新回来。

三、热浪在全球翻滚——温室效应

如果有一天我们的地球家园不像现在的样子而是热浪连连,气候异常,冬不冬,夏不夏;快让人窒息的空气中再也寻不到往昔的丝丝凉意;发着“高烧”的地球融化了南北极的皑皑白雪,世界知名的大城市纽约,上海等淹没在一片汪洋之中,无助的人们拼命地寻找着能够生存的最后一方土地……

这一切不是可怕的危言耸听,也许有一天它们会变成现实,如果我们还这样无所畏惧地继续破坏我们赖以生存的环境,那么温室效应就会将这些噩梦般的预言一一应验。

首先,我们需要明白什么是温室效应。