地球的气候环境变迁
地球的气候史
我们地球上的气候,在不同的时期是不相同的。在 数亿年中,地球的气候发生了很大的变化。在过去 的数亿年中,比现在更炎热和更寒冷的时期交替出 现。引起气候变化的原因是多种多样的,包括太阳 辐射强度的变化,大气层中气体成分的变化,还有 地球板块的漂移等等
大气层的诞生
远古的地球大气主要由很轻的氦气和氢气组成。 很快就散发到宇宙中去了。与此同时,火山喷出 的气体组成了新的大气,它主要由水蒸气、二氧 化碳和少量的氮气组成。
“弱早期太阳佯谬”理论认为,其原因就是由于 浓密的二氧化碳和水气产生了很强的温室效应, 使地球保持了温暖,并在35亿年前在地球上出现 了最初的生命。
冰雪覆盖的地球
在大约7.5亿~5.8亿年前,地球表面曾4次几乎全 部被冰雪覆盖,称为雪球时期。那时,太阳的辐 射能大约比现在少6%,而陆地也主要集中在赤道 附近,促使地球变冷。
最后的大冰期
最后的大冰期称为第四纪冰期,它开始于8万年前, 1.8万年前达到顶峰。现在的阿拉斯加、加拿大和 今天美国的北部都被一整块冰覆盖着,冰层的厚 度将近1000米。在欧洲,冰层推进到了今天的汉 堡和柏林。但在南半球,冰层的推进却缓慢得多。 后来温度迅速回升,在大约1.2万年前冰层开始融 化。最后一次大冰期就这样结束了。
新仙女木冷期
约在1.1万年前,地球刚脱离上一次的冰期却又忽 然回到冰期,这就是著名的新仙女木冷期,它大 约持续了1000年,这是因为北大西洋深水输送带 突然中断造成的。
气候最适期
在新仙女木冷期后的最初几千年,地球的气候曾 经很热。在9000~5000年前。地球的温度升高了几 摄氏度,形成了所谓的“气候最适期”。 500年前的小冰期 在公元1400年~1500年,地球 的温度又突然下降,历史上称为“小冰期”。 在1434年~1435年,英国曾连续降雪40天。在1608 年冬季,英国所有的牲畜都被冻死,整个康斯坦 茨湖都结冰了,1789年冬,几乎所有欧洲的河流 都冻结了。只是在19世纪后半期冰川才开始后撤。
由于冰雪覆盖的地球反射了大部分阳光,加速了 地球变冷的速度。后来,由于大雨停止和火山不 断喷发,大气中的二氧化碳的浓度变高(比现在 高350倍),产生了强烈的温室效应,才使冰雪逐 渐融化。
白垩纪热浪
在大约1亿年前的白垩纪,地球达到较高的温度。当时, 地球的平均温度为22.8℃,比现在高7℃多,地球的两极 的冰雪也全部融化。气候如此炎热的原因,是由于火山喷 发产生的大量二氧化碳造成了强烈的温室效应。
未来的气候
未来的气候,或者说21世纪的气候,首先与温室 气体,特别是二氧化碳的排放状况有关。根据未 来的经济发展以及在今后几年将采取的环保措施 不同,气候将出现不同的状况。按照预测,在本 世纪末,大气中二氧化碳的浓度将增加一倍。环 境污染的后果主要表现在三个方面:平均温度升 高、大气的总循环和气候的稳定性被打乱。
降雨区的移动
整个地球的降雨区正在发生移动。从1980年至今, 欧洲的北纬50°~60°地区降雨增多。但在地中海 地区的降雨就少得多。夏季的雨水也减少了,但 是一下雨就往往是倾盆大雨,并经常出现暴风雨。 然而在最近10年,秋季的降雨却增多,造成水灾 事件增加。从1950年至今发生了5次较大的水灾, 其中3次发生在20世纪90年代。
极端天气和气候异常
极端天气和气候异常事件增多,这是气候极端化 的突出表现。
洪水和水灾比过去增多
厄尔尼诺现象更加频繁,更加强烈和持久
北欧的大风暴也更加频繁
最后还有强暴风雨,2002夏天的倾盆大雨造成了 中东欧近百年历史上最严重的水灾。
洪水和水灾
19世纪中国平均20年发生1次水灾,而20世纪每20 年发生9次~10次水灾。
最近150年变化
在最近一个世纪,地球开始迅速变热。在1850年 1980年,温度平均升高了0.6℃,其中大约0.26℃ 与太阳活动剧烈程度增加有关,其余则是由于人 类的活动的影响。
现在的气候
全球变暖
在最近的20年,全球变暖的步伐突然加快,特别 是与1951年~1980年相比,地球的平均温度升高了 大约0.3℃。但是这个现象也不是全球同步的。
随后,连绵不断的大雨形成了海洋并溶解了大部 分二氧化碳。水分子在紫外线的作用下发生分解, 大气中出现了氧气和臭氧。由于臭氧层对紫外线 的阻隔作用以及植物的光和作用,大气中的氧气 的浓度始终保持稳定。在最近的6亿年中,大气中 化学成分的比例基本上没有变化
弱早期太阳
温室效应对生命的出现起了重要作用。事实上, 在40亿~30亿年前,太阳的辐射强度只有现在的 25%,然后开始直线上升。假如在大约20亿年前大 气的组成就与现在相同的话,那么地壳将会全部 被冰雪覆盖,但这种景象未能发生。
地球的气候环境变迁
地球过去的气候环境 地球现在的气候环境 地球未来的气候环境
过去的气候
大约在66亿年前,银河系内发生过一次大爆炸,其 碎片和散漫物质经过长时间的凝集,大约在46亿年 前形成了太阳系。作为太阳系一员的地球也在46亿 年前形成了。
冰冷的星云物质释放出大量的引力势能,再转化为 动能、热能,致使温度升高,加上地球内部元素的 放射性热能也发生增温作用,故初期的地球呈熔融 状态。
如果二氧化碳的浓度持续增加,未来的生存环境 将会变得不可预计,如: 1、大部分陆地的平均温度将上升4~5℃。 2、海洋变热,海平面升高 3、深水输送带可能被堵塞 4、高气压中心的移动 5、更猛烈的降雨和更严重的旱灾 6、气候更加不稳定
我们在此描绘的未来气候的景象的确令人颓丧, 但这并不是人类自身没有能力改变的,它要取决 于我们做出的选择。这些选择就是要在不影响经 济发展的情况下更多地考虑地球的环境状况。目 前已经有许多治理污染的技术,但更重要的是, 我们必须积极地运用这些技术。
持续变冷的新生代
在新生代(6亿~5亿年前),地球的温度持续下降。 这种降温看来应归因于大陆板块漂移。新崛起的 巨大山脉将二氧化碳以硅酸盐的形式固定在岩石 中,大气中的二氧化碳因此减少,温室效应减弱, 地球也就变冷了。
冰期与米兰柯维奇循环
在最近100万年间,由于地球轨道的变化,发生了 地球冰期与温暖期交替出现的现象,天文学家米 兰柯维奇指出,地球气候变化存在着三个天文周 期:每隔2万年,地球的自转轴倾角变化一个周期 (称为岁差);每隔4万年,地球黄道与赤道的交 角变化一个周期;每隔10万年,地球公转轨道的 偏心率变化一个周期。
厄尔尼诺现象 1997年~1998年的厄尔尼诺现象是最糟糕的一次
北欧的大风暴
仅20世纪90年代活动,最近几十年向大气层排放的物质 越来越多,以致改变了空气的化学组成,对气候 和动物的栖息地产生了消极影响。在大城市,灰 尘、氮氧化物和臭氧的密度很高,恶化了空气质 量。与此同时,热岛效应的增强使强风暴的次数 增多,氯氟烃的排放破坏了使我们免受紫外线伤 害的臭氧层。
从一个不断受陨星撞击,火山肆虐的火球到布满 海洋、森林和山脉,数百万种生物繁衍生息的乐 园,地球的气候经历了翻天覆地的变化。地球的 历史大约为55亿年。在46亿年前,地球上充满了 原始大气,并且开始逐渐逃逸。
从46亿年前开始,地球进入到地质年代,逐渐产生 次生大气;大约在30亿年前,地球上出现生命,并 开始改造地球大气;到寒武纪,大气才被生物改造 成现在这个样子。