“大气温室效应”是一个伪命题

修订稿2024-2016

主体文本字数:14207

目次:

1.引言

2.气候学的基本概念

3.地球的大气

4.地球大气层的热效应

5.温室气体和温室效应

6.地球气候变化的基本规律

7.地球气候的历史变迁

8.地球气候的类型,分布,特点及成因

9.地球气候变化的主要原因

10.人类活动对地球气候变化的影响

11.地球气候变暖论的来历

12.专家们对地球变暖论的批评

13.为什么说大气温室效应是伪命题

14.结论和建议

摘要字数:364

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在其“气候变化评估报告”中说:“当前的地球气候正在变暖。温室气体排放,是导致地球气候变化的主要原因,而人类活动排放的二氧化碳,则是导致地球气候变暖的最主要原因。”还说,气候变暖将会给人类带来生态大灾难.

现代气候学研究表明,地球气候变化的其主要原因有五种:(1)太阳热辐射的影响,(2)地球自转和公转的影响,(3)地球轨道参数的变化的影响,(4)大气环流的影响,(5)大气下垫面的影响。

我们研究发现,温室气体排放和温室效应不是地球气候变化的主要原因,人类活动排放的二氧化碳不是导致地球气候变暖的罪魁祸首。IPCC错解了地球气候变化的主要原因,夸大了人类活动排放的二氧化碳对气候变化的影响。

大气的热效应效应与人工温室的热效应是不同的概念。用温室效应替代大气热效应,十分不妥。所谓大气温室效应是一个伪命题。

关键词:大气层;热效应;温室气体;温室效应;伪命题

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1.引言

地球是我们生存的家园。地球周围厚厚的一层气态物质,叫做地球大气。地球大气又称为大气圈,大气层。地球大气不仅给人类和其他一切生物提供了免遭太阳的紫外线伤害的屏障,而且还提供了人类和一切生物生存和发展的温度环境。

火星上有一层薄薄的大气层,其表面平均温度大约为-47℃左右,比冰箱内的冷冻室的温度还要低。金星上有一层厚厚的大气层,其表面的平均温度为462℃,比烤箱里面的温度还要高。

现在我们居住的地球,表面平均温度约为15℃左右。如果没有大气层,那么我们的地球的表面温度大约为零下19℃左右,比现在的地表平均温度要低34℃。如果地球没有大气层的存在,那么地球表面,将是一个冰冷的世界,包括我们人类在内的一切生物,都将难以生存。然而,地球大气层的厚度适中,它为我们人类和其他生物提供了一个适宜生存和发展的温度环境

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在其“气候变化评估报告”中说:“当前的地球气候正在变暖。温室气体排放,是导致地球气候变化的主要原因,而人类活动排放的二氧化碳,则是导致地球气候变暖的最主要原因。”还说,气候变暖将会给人类带来生态大灾难。[1-7]

我们研究发现,温室气体排放和温室效应不是地球气候变化的主要原因,人类活动排放的二氧化碳不是导致地球气候变暖的最主要原因。IPCC错解了地球气候变化的主要原因,夸大了人类活动排放的二氧化碳对气候变化的影响。大气的热效应效应与人工温室的热效应是不同的概念。

大气层的热效应,已经是大气物理科学中的标准命题和概念。不知从什么时候开始,中国的一些专家们,用温室效应替代了大气热效应。所谓大气层的温室效应,是一个错误的概念,是一个伪命题。

2.气候学的基本概念

2.1.什么是气候?

什么是气候?气候是指在一个地方、一个地区,或全球空间内,大气中气温、气压、风、雨、雪、冰雹等物理状态参量,经过很长一段时间里,例如一个月、一个月、一年、几年、一百年、几百年等,以统计平均值表示的大气的物理状态。

2.2.什么是气候变化?

什么是气候变化?气候变化是指在一个地方、一个地区或全球空间内,经过一个月、一个月、一年、几年、一百年、几百年等很长一段时间,大气物理状态参量变化的统计平均值和状态参量的统计方差所呈现的具有统计意义的显著变化。

2.3.什么是气候变暖?

什么是气候变暖?气候变暖是指在一个地方、一个地区或全球空间内,持续很长一段时间,例如一个月、几个月,一年、多年、或一百年、或数百年等,大气的物理状态参量–温度的统计平均值升高的现象。

3.地球的大气

3.1.什么是地球大气

地球周围厚厚的一层气态物质,叫做地球大气。地球大气又称为大气圈,大气层。

3.2.地球大气的物理特征

地球大气层的厚度约为数十千公里。大气层的上界,估计可达到6400公里以上。就整个地球来说,愈靠近核心,组成物质的密度就愈大。大气圈是地球的一部分,若与地球的固体部分相比较,密度要比地球的固体部分小得多,全部大气圈的重量大约为5000万亿吨,还不到地球总重量的百分之一。以大气圈的高层和低层相比较,高层的密度比低层要小得多,而且高度越高越稀薄。假如把海平面上的空气密度作为1,那么在240公里的高空,大气密度只有它的一千万分之一。到了1600公里的高空就更稀薄了,只有它的一千万亿分之一。

整个大气圈质量的90%都集中在高于海平面16公里以内的空间里。再往上去,当升高到比海平面高出80公里的高度,大气圈质量的99.999%都集中在这个界限以下,而所剩无几的大气却占据了这个界限以上的极大的空间。

自地球表面向上,大气层延伸得很高,可到几千公里的高空。根据人造卫星探测资料的推算,在2000-3000公里的高空,地球大气密度便达到每立方厘米一个微观粒子,这一数值,与星际空间的密度非常接近。这样,2000-3000公里的高空可以大致看作是地球大气的上界。

3.2.地球大气层的垂直结构

整个地球大气层,按其成分、温度、密度等物理性质在垂直方向上的变化,分为五层,自下而上依次是:对流层、平流层、中间层、暖层和逃逸层。(图1)

图1.地球大气层的垂直结构

Source:全网

(一)对流层

对流层是紧贴地面的一层,它受地面的影响最大。因为地面附近的空气受热上升,而位于上面的冷空气下沉,这样就发生了对流运动,所以把这层叫做对流层。它的下界是地面,上界因纬度和季节而不同。据观测,在低纬度地区其上界为17-18公里;在中纬度地区为10-12公里;在高纬度地区仅为8-9公里。夏季的对流层厚度大于冬季。以南京为例,夏季的对流层厚度达17公里,而冬季只有11公里,冬夏厚度之差达6公里之多。

(二)平流层

(三)中间层

(四)暖层

从80~500公里的高空,称为暖(热)层,又叫电离层。这一层空气密度很小,据探测,在120公里高空,声波已难以传播;270公里高空,大气密度只有地面的一百亿分之一,所以在这里即使在你耳边开大炮,也难听到什么声音。暖层里的气温很高,据人造卫星观测,在300公里高度上,气温高达1000℃以上。所以这一层叫做暖层或者热层。

(五)逃逸层

暖层顶以上的大气统称为散逸层,又叫外层。它是大气的最高层,高度最高可达到3000公里。这一层大气的温度也很高,空气十分稀薄,受地球引力场的约束很弱,一些高速运动着的空气分子可以挣脱地球的引力和其它分子的阻力散逸到宇宙空间中去。根据宇宙火箭探测资料表明,地球大气圈之外,还有一层极其稀薄的电离气体,其高度可伸延到22000公里的高空,称之为地冕。地冕也就是地球大气向宇宙空间的过渡区域。人们形象地把它比作是地球的“帽子”。

3.3.大气层的化学物质成分

大气层的成分主要有氮气,占78.1%;氧气占20.9%;氩气占0.93%;还有少量的二氧化碳、稀有气体和水蒸气。

4.大气层的热效应

地球周围的大气层,不仅是人类以及其他一切生物免遭太阳强烈的紫外线辐射伤害的保护屏障,而且还具有自然的升温保和温功能。在大气物理学里,大气层的这种升温和保温功能,被称之为大气层的热效应。

大气层热效应的概念,最早是由法国科学家,让·巴普蒂斯·约瑟夫·傅立叶(JeanBaptisteJosephFourier,1768-1830)首先提出来的。

1822年,傅立叶在他的学术专著:《热的解析理论》一书中提出:“地球的大气层可能是一种隔热体”,“大气层,如同玻璃一样,可能是一个稳定的保温屏障。”1824年,发表论文《地球及其表层空间温度概述》。

大气热效应,已经是大气物理学上的标准科学术语。不知道从何时起,中国的专家们,把大气热效应,改为大气温室效应。

5.温室效应和温室气体

5.1什么是温室效应

温室效应,又叫花房效应,本来的意思是指人工温室的升温和保温功能。后来,一些专家们把大气层的热效应,也叫做温室效应,即大气的温室效应。

一些专家们说,太阳发出的短波光辐射可以透过大气层,长驱直入,直达地面。地面被短波热辐射加热之后,向大气发射长波辐射。这些长波辐射,被大气中的某些特定的气体所吸收,导致大气气温升高。这种大气气温升高的现象,叫做大气温室效应。

温室效应一词,在国际上最早见诸于报刊,是在1935-1940年。

韦氏英语大辞典(RANDOMHOUSEWebster’sUnabridgedDictionary,SecondEdition,2001)上说,

Greenhouseeffect:anatmosphericheatingphenomenon,causedbyshort-wavesolarradiationbeingreadilytransmittedinwardthroughtheearth’satmospherebutbutlong-wavelengthheatradiationlessreadilytransmittedoutward,owingtoitsabsorptionbyatmosphericcarbondioxide,watervapor,methane,andothergases,thusrisinglevelofcarbondioxideisviewedwithconcern.(1935-1940)

5.2.温室气体及其排放

温室气体,既不是经典的科学术语,也不是科学家们的共同语言,而是气候变暖论者的一家之言。根据变暖论者的说法,大气中可以吸收来自地面的长波辐射并导致大气温度升高的一类气体称为长波辐射温室气体。根据《京都议定书》规定控制的六种长波辐射温室气体是:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氢氟碳化物(HFC)、全氟化碳(PFC)和六氟化硫(SF₆)。

除了温室气体的长波辐射外,大气平流层中的臭氧还可以吸收太阳热辐射的短波辐射,导致平流层中的温度升高得非常高。所以大气中的臭氧也是一种非常重要的温室气体。

事实上,大气中有十种温室气体,包括长波辐射温室气体和短波辐射温室气体:(1)水蒸气,(2)二氧化碳,(3)甲烷,(4)一氧化二氮,(5)三氟甲烷,(6)全氟乙烷,(7)六氟化硫,(8)氯氯甲烷(氟利昂),(9)硫酰氟,以及(10)臭氧。

温室气体一词于1980-1985年首次出现在国际媒体的新闻中。

6.地球气候变化的基本规律

在漫长的地球历史上,地球气候自始至终都在不停地变化。冷暖交替,气温波动,是地球气候变化的基本规律。[19]

地球上的气候,分为冰期和暖期。较冷的时期称为冰河期(GlacialPeriod),或者冰期(Iceperiod);较温暖的时期称为间冰期(Inter-glacialPeriod),或者暖期(Warmingperiod)。

在漫长的地球气候上,冰期迭次出现的时期,称为大冰期。两次大冰期之间的较温暖的时期,称为大间冰期,或者大暖期。迄今为止,地球史上的气候变化,至少经历过三次大冰期和两次大间冰期。三次大冰期分别是:震旦纪大冰期(SinianPeriod),石炭纪-二叠纪大冰期(CarboniferousPeriod-PermianPeriod)和第四纪大冰期(QuaternaryPeriod)。两次大间冰期分别是:寒武纪-泥盆纪大间冰期(CambrianPeriod-DevonianPeriod)和三叠纪-第三纪大间冰期(TriassicPeriod-TertiaryPeriod)。

现代气候学的研究证明,“在大冰期里,全球平均气温比现在约低7-9℃;在大暖期里,全球平均气温比现在约高8-12℃”。

根据冰河期气候的定义,只要地球上存在终年不化的冰川,或者冰盖,那么地球气候就属于冰河期了。现在地球上的永久性冰盖(陆地冰川)面积大约有1500万.由此推断,直到现在为止,第四纪大冰河期气候,还远远没有结束。迄今为止,地球上的人类,以及其他生物,都还生活在第四纪寒冷的气候环境里。气候变暖,将是人类的福音,而不是灾祸!1

7.地球气候的历史变迁

地球上的气候变迁,被划分为四个时期,即:(1)地质时期的气候,(2)人类历史时期的气候,(3)近代历史时期的气候,以及(4)当代的气候变化。[20]

7.1.地质时期的气候

地质时期的气候,又称为古气候,是指距今1万年以前的气候。大冰期和大间冰期的交替变化,是地质时期气候变化的基本特征。地质时期的气候,是根据动植物化石、地层沉积物以及冰川遗迹等间接材料来进行推断的气候变化状况。

在地质时期里,地球上的气候,至少经历过三次大冰河期和两次大间冰期。它们分别是:(1)震旦纪大冰期,(2)寒武纪-泥盆纪大间冰期,(3)石炭-二叠纪大冰期大冰河期,(4)三叠纪-第三纪大间冰河期(5)第四纪大冰河期。在大冰河期里,地球上很多地区,被冰川,冰层覆盖,气候寒冷,气温普遍偏低。在大间冰期里,地球上的冰川、冰盖,全部被融化,气候温和,气温普遍偏高。

震旦纪大冰期,发生在距今六亿年之前,地球气候寒冷。

寒武纪-石炭纪大间冰期发生在距今3-6亿年间,地球气候温暖。

石炭二叠纪大冰期发生在距今2-3亿年间,气候寒冷。三叠纪-第三纪大间冰期发生在距今200万年-2亿年间,气候温暖。第四纪大冰期,发生在距今约200万年年之前,气候寒冷。

表1.地质年代及其气候的变迁

起始年代

生物进化

气候变迁

冥古宙

距今38亿年前

太古

距今25亿年前

生命形成时期

元古宙

震旦纪

距今5.42亿年前

细菌出现

震旦纪大冰期

显生宙

古生代

寒武纪

距今5.42亿年前

寒武纪-泥盆纪大间冰期

中生代

距今2.51亿年前

新生代

老第三纪

距今65百万年前

奥陶纪

485百万年前

无脊椎动物出现

志留纪

444百万年前

藻类出现

泥盆纪

419百万年前

鱼类出现

泥盆纪

419百万年前

石炭纪

359百万年前

石炭-二叠纪大冰期

二叠纪

299百万年前

两栖动物时代/蕨类植物出现

三叠纪-

第三纪大间冰河期

三叠纪

252百万年前

侏罗纪

201百万年前

白垩纪

145百万年前

恐龙时代/裸子植物出现

古近纪

66.0百万年前

新近纪

23.0百万年前

第四纪

2.58百万年前

哺乳动物时代/被子植物出现

第四纪大冰期气候

7.2.人类历史时期的气候

人类历史时期的气候(Climateofhistoricalperiodofhumans),指自人类文明出现以后到尚无仪器观测资料之前一段时期的气候时期。

根据历史资料的研究表明,人类历史时期的气候可分为下述多个时期:(1)大西洋期(公元前4050~公元前2650),亦称气候适宜期,(2)亚北方早期(公元前2650~公元前2050),气候寒冷,(3)亚北方中期(公元前2050~公元前1500,气候温暖,(4)亚北方晚期(公元前1500~公元前750,气候寒冷,(5)希腊时代(公元前750~公元前150),气候温暖,(6)罗马时代(公元前150~公元350),气候凉爽,(7)罗马时代后期(公元350~公元700),气候温暖。

(8)8世纪(公元600~公元800),气候寒冷期,(9)气候最适宜期(公元800~公元1200),(10)中世纪寒冷期(公元1200~公元1450),(11)中世纪温暖期(公元1450~公元1550),(12)小冰期(公元1550~公元1890)气候。小冰期(1550~1890)气候转冷,两极冰区扩展,山地冰川推进,高山雪线下降,世界大部分地区陆上、海上的冰雪达到自上次冰期结束以来的最大值。17世纪的气候最为恶劣,欧洲严冬次数和严寒程度都大为增加,潮湿、低温的夏天造成作物歉收。中国也是一个严冬频繁的时期。

7.3.近代历史时期的气候

从18世纪60年代第一次工业革命(1765年哈格里夫斯发明珍妮纺纱机)开始,直到今天的200多年期间的气候,我们称之为近代历史时期的气候。近代历史时期的气候也同样经历过多次的冷热交替变化。其间,从19世纪末期开始,直到20世纪40年代中期,是世界性气候增暖时期。增暖的趋势在20世纪40年代达到顶峰,其间平均气温大约升高了0.7℃。20世纪40年代中期至20世纪80年代,气候明显变冷。平均气温下降了0.4℃。20世纪90年代开始,气温又开始缓慢升高,气候变暖,直到今天。

7.4.当代的气候变化

根据冰河期气候的定义,在冰河期里,地球陆地上一定有许多永久性冰川或冰盖存在。目前,地球的陆地冰盖还有约1582万平方千米,其中南极陆地冰盖约有1398万平方公里,北极的格陵兰陆地冰盖约有184万平方公里。因此可以断定,目前的地球气候仍然是处于冰河期。

另外,在地球历史上,大冰期持续的时间一般为数千万年,据此推定,起始于200万年以前的第四纪大冰河期气候,还远远没有结束。

因此我们可以断定,今天的人类以及地球上的其他一切生物,都还是生活在第四纪大冰川期的寒冷气候环境里。寒冷的气候条件,对人们的生存构成巨大的威胁,而温暖的气候条件更有利于人类的生存和发展。假如现在的地球气候真的变得越来越暖,那么对于我们当代的所有人类来说,无疑那将是一种福音,而不是灾祸哈!!

8.地球气候的类型、特点、分布和成因

地球上的气候大致可以分为13种类型。[21]

(1)气候类型:热带雨林气候;特点:终年高温多雨,降水分布均匀;分布:主要在南北纬5°以内;成因:常年受赤道低压控制。

(2)气候类型:热带草原气候;特点:终年高温,分明显的旱雨季;分布:南北纬5-10°;成因:副高与赤道低压交替控制。

(3)气候类型:热带季风气候;特点:终年高温,有明显的干湿季;分布:亚洲东南部、南部;成因:受西南季风控制。

(4)气候类型:热带沙漠气候;特点:终年高温干旱;分布:回归线附近大陆内部或大陆西岸;成因:常年受副高控制。

(5)气候类型:亚热带季风气候;特点:夏季高温多雨,冬季低温少雨;分布:南北纬25-35°大陆东岸;成因:冬夏季风交替控制。

(6)气候类型:地中海气候;特点:夏季炎热干燥,冬季温和多雨;分布:南北纬30-40°大陆西岸西;成因:风带与副高交替控制。

(7)气候类型:温带季风气候;特点:夏季高温多雨,冬季寒冷干燥;分布:亚洲东北部;成因:冬夏季风交替控制。

(8)气候类型:温带大陆性气候;特点:全年温差大,降水稀少;分布:中纬度大陆内部;成因:常年受大陆气团控制。

(9)气候类型:温带海洋性气候;特点:温和湿润,降水均匀;分布:40-60°大陆西岸;成因:常年受西风控制。

(10)气候类型:亚寒带针叶林气候;特点:冬季漫长寒冷,夏季凉爽短促;分布:大陆内部纬度较高处;成因:纬度高,受副极地低压控制。

(11)气候类型:苔原气候;特点:冬季漫长寒冷,夏季凉爽短促;分布:极圈附近纬度较低处;成因:受极地气团控制。

(12)气候类型:冰原气候;特点:冬季漫长寒冷,夏季凉爽短促;分布:极圈附近纬度较高处;成因:受极地气团控制。

(13)气候类型:高山高原气候;特点:情况复杂,不好一概而论;分布:海拔较高处,一般3000以上;成因:海拔高。[21]

9.地球气候变化的主要原因

现代气候学研究表明,地球气候变化的其主要原因有五种:(1)太阳热辐射的影响,(2)地球自转和公转的影响,(3)地球轨道参数的变化的影响,(4)大气环流的影响,(5)大气下垫面的影响。

9.1.太阳的热辐射及其对气候的影响

(一)什么是太阳的热辐射

图2.太阳的热辐射

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(二)太阳热辐射对地球气候的影响

太阳热辐射的变化是影响全球气候变化的最重要自然因素。地球上风、云、雨、雪的发生与太阳的热辐射密切相关。

太阳辐射影响全球气候变化的方式有两种:一种是太阳辐射强度的变化,另一种是太阳活动的周期性变化。

首先,太阳辐射是全球气候变化的主要驱动因素。太阳辐射强度的变化是影响全球气候变化的最基本因素。当太阳辐射强度增加时,地球接收到的太阳辐射能量增加,全球气温升高,全球气候变暖。相反,当太阳的辐射强度降低时,地球接收到的太阳辐射能量减少,全球温度降低,全球气候变冷。

其次,太阳辐射的周期性变化也是影响全球气候变化的重要因素。众所周知,太阳黑子的活动是太阳辐射变化的一种非常重要的形式。当太阳处于太阳黑子的活跃期时,太阳辐射的强度会增加,地球接收到的太阳辐射能量也会增加,导致地球表面气温升高,全球气候变暖。相反,当太阳处于太阳黑子活动的静止期时,太阳辐射的强度会减弱,地球接收到的太阳辐射能量会减少,导致地球表面气温降低,全球气候变冷。太阳黑子是活动的变化周期为11年。因此,全球气候也有11年的变化周期

9.2.地球公转和自转及其对气候的影响

在宇宙里,没有绝对静止的物体;万事万物都在一刻不停地运动。我们在地球上看到的所有的静止物体,其实都不是绝静止的,而是相对静止的。因为它们所在的地球,一直在不停地运动。

在太阳系里,地球像其他星球一样,在各自的轨道上围绕太阳运转,同时也在自转。公转和自转,是地球在宇宙间,在太阳系中的主要运动方式。(图3)

图3.地球的公转和自转

Source:

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9.2.1.地球的公转及其对气候的影响

(一)什么是地球的公转

在太阳系里,地球围绕着太阳的公转,称为地球的公转。地球公转轨道的周长为94000万公里。地球公转一周的时间,我们称之为一年。一年的时间,约365.25天。

地球的轨道是一个近似的椭圆,太阳位于椭圆的一个焦点上。每年的1月初,地球运行到“近日点”。这个近日点,距离太阳1.47亿千米。地球在近日点的运行速度会比较块。7月初,地球运行到“远日点”。在远日点,地球距离太阳1.52亿千米。在远日点,地球运行速度会比较慢。

实际上,地球的公转轨道可以在圆形和椭圆形两种状态下缓慢地相互转变,这个转变周期大约为10万年。

(二)地球公转对气候的影响

地球围绕太阳的公转,是产生地球上一年四季气候变化的主要原因。地球公转轨道的形状影响到地球接受的太阳热辐射能量的多少。太阳的直射点伴随着地球的公转在南北回归线之间移动,地球表面接受到的热量也随着地球公转而不同。特别是由于地球公转的轨道是一个椭圆形,造成了地球和太阳之间的距离时刻都在在改变,导致地表接受的太阳辐射能时刻都在变化。

9.2.2.地球自转及其对气候的影响

(一)什么是地球的自转

像其他星体一样,除了围绕太阳公转以外,地球还可以围绕地轴转动。这种围绕地轴的转动被称为地球的自转。自转是地球的一种重要运动形式。

(1)自转的方向

地球自转方向是自西向东的。从北极上空看,地轴是逆时针旋转的;从南极上空俯视,它呈现顺时针方向运动。东经度增大的方向,西经度减小的方向,就是地球自转方向。

(2)自转的速度

地球自转的平均角速度为4.167×10度/秒。在赤道上,地球自转的线速度为465米/秒。

(3)自转的周期

地球自转一周,约23小时56分,称为一个恒星日。地球在100年内自转速度大约减慢2毫秒。约每隔10年,地球的自转周期会增加或者减少千分之三至千分之四秒,由此推算,4亿年前,地球自转一周只需要22小时。

(二)地球自转对气候的影响

地球的自转,造成太阳的直射点,由东向西的方向(也就是东半球的经度增加、西半球的经度减少的方向)上的移动(也就是天体的东升西落),产生地球上的黑夜和白天。地球的自转,造成地面接受太阳能的差异,导致地球上一天之内的气温的高低的变化。

9.3.地球轨道及运动参数及其对气候的影响

影响到气候变化的地球轨道和运动参数主要有:(1)地轴的倾斜度(Obliquity,(2)地轴的进动(Precession),(3)地轴的章动(Nutation),(4)公转轨道偏心率(Eccentricity),以及(5)岁差(Agedifference)等。轨道偏心率、地轴倾角)和岁差,其对应的变化周期分别为10万年和40万年,4.1万年,2.1万年。

9.3.1.地轴倾斜及其对气候的影响

(一)什么是地轴倾斜

地球自转轴(地轴)偏离其公转轴的现象,称为地轴的倾斜。地轴与公转轴的夹角,称为地轴的倾斜度。地轴的平均倾斜度是23.5度,其变化范围为21.5-24.5°,周期约4万年。(图4)

图4.地轴的倾斜

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(二)地轴倾斜度对气候的影响

地轴倾斜的角度也在变,地轴角度大小的变化周期大概4万年,因此太阳直射点的移动范围也会变,这也会影响到地球的气候。由于地轴的倾斜度的不同,导致地球不同纬度的地区接受太阳辐射量不同。地轴倾斜度大,意味着高纬地区接受的太阳辐射能多。

地球自转轴(地轴)的倾斜是导致地球气候的季节性变化的一个主要原因。

9.3.2.地轴进动及其对气候的影响

(一)什么是地轴进动

地轴进动是指地轴绕黄轴所做的圆锥形运动,或者,南北天极在天球上的移动。地轴进动是地轴在宇宙空间里的运动形式。它的运动周期为25800年。地球进动速度为1/25792t(周/恒星年)(图5)

图5地轴的进动

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(二)地轴进动对气候的影响

由于地轴的进动,地轴的指向发生显著改变,导致太阳辐射在地球上的直射点发生显著的移动,地表接受的太阳辐射能发生显著的改变,导致明显的气温涨落,显著的气候冷暖波动。

9.3.3.地轴章动及其对气候的影响

(一)什么是地轴章动

在进动的基础上,地轴的微小摆动,称为地轴的章动。章动的变化周期为18.6年。(图6)

图6.地轴的进动和章动

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(二)地轴章动对气候的影响

由于地轴的章动,地轴的指向发生微小的改变,导致太阳辐射在地球上的直射点发生微小的移动,地表接受的太阳辐射能发生微小变化,导致气温发生微小的涨落,气候发生微小冷暖波动。

9.3.4.轨道偏心率及其对地球气候的影响

(一)什么是地球轨道偏心率

一个椭圆的偏心率,等于两个焦点间的距离(焦距,2c)和长轴长度(2a)的比值,

即e=c/a(偏心率一般用字母e表示)。

地球的公转轨道,近似于一个椭圆形。目前,它的偏心率为0.017。变化范围是0.017-0.067。变化周期为十万年。

(二)地球公转轨道偏心率对气候的影响

地球轨道偏心率对气候的影响很小。但是偏心率的变化也会影响地球上的气候变化。地球轨道的偏心率变化,影响地球轨道的近日点和远日点之间的距离,影响地球接受的太阳辐射能量,导致气温波动,气候变化。地球轨道的偏心率的最大和最小值,分别对应地球上的冰河期和间冰期。

9.3.5.岁差及其对气候的影响

(一)什么是岁差?

恒星年与回归年的时间长度的差值,叫做岁差(Agedifference)。岁差又叫春分点的移动。

什么是恒星年和回归年?恒星年是指地球环绕太阳公转一周后回到相同的空间位置所需的时间长度。回归年是指地球围绕太阳运动一周所需要的实际时间长度。恒星年与回归年的时间长度是不一样的。恒星年的时间长度是365日6时9分10秒,而回归年的时间长度是365日5时48分46秒。两者之差就是岁差,即:

Agedifference=365d6h9m10s–365d5h48m46s=20m24s

(二)岁差对地球气候的影响

由于地球自转轴的进动和章动所引起的自转轴倾角变化,导致春分点的移动。春分点位置每年沿黄道向西移动50.29"。

9.4.大气环流及其对气候的影响

(一)什么是大气环流?

地球上空的大气团在广阔的空间里,周而复始,往复循环的运动过程,叫做大气环流。大气环流是大气运动的一种形式,是气候变化的一个重要原因。

(二)大气环流对气候的影响

根据估算,赤道地区接受的太阳辐射能量,相当于两极地区的2.4倍。由于赤道地区热空气上升,两极高空冷空气下降,致使赤道高空气流流向两极,而两极地区低空的冷空气流向赤道。由此在南半球和北半球,分别各自形成了一个南北方向的环流圈。但是,由于地球转动偏向力,也就是克里奥莱力度作用,这两个环流圈,分别被分成了三个亚流圈。接近极地的两个亚流圈的界面的气流是上升的;接近赤道的两个亚流圈界面的气流是下沉的。赤道地区气流上升,极地气流下沉。气流上升,气温降低,发生降雨;气流下沉,气温上升,导致气候干燥。,

9.5.大气层的下垫面及其对气候的影响

(一)什么是大气的下垫面?

大气圈与地球的水陆表面之间的界面,被称为大气层的下垫面。大气的下垫面包阔:地面的山川河流,湖泊,海洋,高原,平原,森林,草原,农田,以及城镇和村落,等等。

(二)下垫面对气候的影响

大气层的下垫面对气候的影响,主要表现在两个方面:一个是下垫面对温度的影响,另一个是下垫面对降水的影响。温度和降水都是气候要素。下垫面的性质和变化,都可能影响到降水和气温的变化,影响到地球上的气候变化。下垫面是大气的主要热源和水汽资源,也是低层大气运动的边界面。

10.人类活动对地球气候变化的影响

人类活动对地球气候的影响,既有负面影响,也有正面影响。

7.1.对地球气候变化产生负面影响的人类活动

一些专家们认为,对地球气候变化产生负面影响的人类活动主要包括:(1)滥伐森林,(2)过度放牧,(3)垦荒造田,(4)围湖造田,(5)填海造地,(6)建造房屋,(7)修建道路等。

7.2.对地球气候变化产生正面影响的人类活动

一些专家们认为,对地球气候变化产生正面影响的人类活动主要包括:(1)植树造林,(2)退耕还林,(3)修建水库,(4)人工降雨,(5)保护湿地。(6)节约资源,(7)废物利用,

7.3.人类活动对地球气候影响的案例

(一)热岛效应

热岛效应是指一个地区的气温高于周围地区的区域性小气候现象。热岛效主要分为两种,一种叫做城市热岛效应((UrbanHeatIslandEffect),另一种叫做非城市热岛效应。后者主要包括:青藏高原的热岛效应(HeatislandeffectoftheQinghai-TibetPlateau),海洋热岛效应等。

热岛效应导致局部地区的小气候变暖。

(二)阳伞效应

人类的生产与生活活动排放的污染物增加,大气对于太阳的照射的反照率增大,地球和大气接受的太阳热辐射能减少,导致气温下降,这种现象称为阳伞效应。阳伞效应导致地球气候变冷。

8.地球变暖论的来历

我们现在所说的气候变暖论,既不是现代气候学上的基本理论,也不是科学家们关于气候变化问题的共识,而是IPCC在其《气候变化评估报告》中提出的基本理论,基本观点,基本逻辑。

地球气候变暖论,既不是现代气候学的经典理论,也不是专家们的共识,而只是IPCC的一家之言。

IPCC在其《气候变化评估报告》里说:

“地球上的气候正在变暖。温室气体排放是导致气候变暖的主要原因,而人类活动排放的二氧化碳则是导致全球气候变暖的最主要原因。如果不采取控制措施,全球气候变暖将会给人类带来生态大灾难。”

IPCC於1990,1995,2001,2007,2013,2023年,先后六次发布了关于全球气候变化问题的评估报告。全球气候变暖,是各次评估报告的主题内容。

1990年,IPCC发布的第一次气候变化评估报告说:

“过去100多年里,全球地面平均气温已经上升了0.3-0.6℃。现在还不能完全肯定,近百年来全球气候变化趋势,就是由温室气体增加产生的温室效应造成的,因为0.3-0.6℃与自然气候变率有相同的数量级。”

1995年,IPCC发布的第二次气候变化评估报告说:

“由于人类活动的结果,大气中的温室气体含量持续增加,其结果是对气候产生了正的辐射强迫,导致地表增温,气候变暖。”

2001年,IPCC发布的第三次气候变化评估报告说:

“全球气候变暖有66%的可能性是人类活动造成的。”

2007年,IPCC发布的第四次发布的气候变化评估报告说

“全球气候变暖有90%的可能性是人类活动造成的。”

2013年,IPCC发布的第五次气候变化评估报告说:

“全球气候变暖有95%的可能性是人类活动造成的。”

2023年,IPCC发布的第六次气候变化评估报告说:

“人类活动是导致气候变化的罪魁祸首。全球气候变暖的速度比想象的还要快。再不解决全球气候变暖问题,人类将要遭受灭顶之灾。没有时间拖延了。”

又说:“人类活动造成的地球气候变化不断加剧;造成的影响前所未有,不可逆转,难以避免。世界已经面临毁灭性的边缘。如果不立刻行动,后果不堪设想。”

9.专家们对气候变暖论的批评

IPCC提出的地球气候变暖论,虽然在世界上有很大的邮箱,但是它自始至终,都在遭到有理性的科学家们的质疑和批评。

美国弗吉尼亚大学教授,环境科学家,S.弗雷德·辛格,在其所著《全球变暖–毫无来由的恐慌》一书中写道:[22-24]

温室效应理论不是万能的。在现实中它还有无法自圆其说的地方。首先,最明显的是,二氧化碳的变化不能说明我们已经知道的地球发生的气候变化,包括罗马暖期、欧洲中世纪冷期、中世纪暖期,以及小冰期的气候变化。其次,所谓温室效应,不能解释最近的气温变化。

俄罗斯科学院普尔科沃中心天文台宇宙研究部主任,哈比布拉·阿卜杜萨马托夫认为:[25]

气候变化的最主要原因是太阳活动,人类活动对气候变化的影响微不足道。目前的“温室效应”理论,表面看来似乎是合理的,但实际上缺乏确凿的科学依据。

日本东京工业大学教授丸山茂德,对于“二氧化碳是气候变暖的罪魁祸首”的说法,给予否定的回答。[26]他说:

二氧化碳问题和气候变暖是两个不同的问题。的确,在近100年来,地球气温呈现升高的趋势,但气温升高仅有0.5℃。从地球的整个历史来看,根本不算异常。化石燃料使用最多的是1940年至1980年,其间气温反而下降了。认为二氧化碳是气候变暖的罪魁祸首的观点已站不住脚。

中国科学院大气物理所王明星研究员在答《中国科学报》记者问时说[27]:

“温室效应”是否是气候变暖的主要原因?特别是目前有些人十分热中的二氧化碳对气候的影响问题,至今尚没有看到有足够的证据,能够说服人们相信这一结论是确定的,是唯一的。

中国科学院副院长丁仲礼院士说[28]:

人类活动排放二氧化碳引起的地球增暖,其威力是很小的,不足以改变气候自然变化的规律,气候变化是一个波动的过程。应对或研究气候变化,需要回归理性。气候变暖已经不单单是科学问题,实际上它已经延伸到了政治、经济、外交,甚至宗教等领域。现在,气候变化问题被一些人,放到神坛上,接受一些人的顶礼膜拜。

丁仲礼院士对于所谓“气候变暖是中国学术界的主流观点”的说法,进行了了严厉的批驳。他说:

科学是真理的判断依据。科学家有主流么?科学是根据人多人少来确定的么?大家都说就靠谱?科学是少数服从多数?

上海交通大学教授江晓原在他的文章里说[29]:

在工业二氧化碳排放,导致全球变暖,地球灾变,人类末日这样的逻辑中,碳排放在全球范围内就变成了一个极大的政治问题。故而有所谓“碳政治”之说。“碳政治”是一种新的政治游戏。“碳政治”在很大程度上需要借用科学话语和法律的技巧来玩弄。在这场政治游戏中,潜在的然而也是相当明显的获利者,就是西方的新能源集团。

法国国家科学院院士阿来格尔,编著出版了《气候的骗局或是虚假的谎言》一书。他认为气候变化是个伪命题,批评矛头直指联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)。他认为,全世界都在为一个“缺乏依据的谎言”而奔走。他不同意“气候变暖”之说。

英国的顶级学术期刊《自然》上的一篇论文称,全球变暖的怀疑论者,自始至终都存在。怀疑论者仍然坚持认为,全球变暖是一场闹剧,甚至认为“气候变暖”不过是不良科学家为了骗取经费,游说政府和社会公众的一种工具和手段。

此外,在中国还有很多科学家对IPCC提出的地球气候变暖论,提出了尖锐的批评[30-41]

10.为什么说大气温室效应是伪命题

我们有足够多的理由可以说明,温室气体排放、温室效应,不是地球气候变化的主要原因,而人类活动排放的二氧化碳更不是导致地球气候变暖的罪魁祸首。

(一)气候变化的主要原因。

现代气候学研究已经证明,导致地球气候变化的主要原因是:(1)太阳辐射的影响,(2)地球公转和自转的影响,(3)地球轨道参数的影响,(4)大气环流的影响,以及(5)大气下垫面的影响。地球上的气候变化与所谓温室气体排放、温室效应无关。

(二)物体温度的微观解释

根据麦克斯韦定律可知,处于平衡态的气体分子,在一定的温度条件下,有一定的运动速率分布。根据分子运动速率分布的规律,可以导出分子的均方根速率与气体温度之间的关系,即

其中,1/2*mvΛ2表示分子的平均动能。k为波尔茨曼常数。3/2*k维普适常数。

上面的公式表明,物体的温度与物质分子的平均动能成正比,而与物质的分子的性质和种类无关。

(三)大气热效应不等同于温室效应

大气热效应,是指大气层的升温和保温的机制和功能,而温室效应是指人工温室的升温和保温的机制和功能。

(四)大气温室效应,不是现代气候学的标准术语,也不是专家们的共识,而是气候变暖论者的一家之言。

11.结论和建议

(一)所谓地球气候变暖论,是指联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提出的关于地球气候变化问题的基本理论、基本观点、基本逻辑。

(二)IPCC在其气候变化评估报告中提出:“当代地球的气候正在变暖。温室气体排放是地球气候变化的主要原因,而人类活动排放的二氧化碳是导致全球变暖的最主要原因。它还表示,全球变暖将会给人类带来生态大灾难。

(三)现代气候学研究表明,地球气候变化的其主要原因是:(1)太阳热辐射的影响,(2)地球自转和公转的影响,(3)地球轨道参数的变化的影响,(4)大气环流的影响,(5)大气下垫面的影响。

(四)我们研究发现,温室气体排放和温室效应不是地球气候变化的主要原因,人类活动排放的二氧化碳不是导致地球气候变暖的罪魁祸首。IPCC错解了地球气候变化的主要原因,夸大了人类活动排放的二氧化碳对气候变化的影响。

(五)大气的热效应效应与人工温室的热效应是不同的概念。用温室效应替代大气热效应,十分不妥。所谓大气温室效应是一个伪命题。

(六)地球气候变暖论,不是现代气候学的基本理论,也不是科学家们的共识,而是气候变暖论者的一家之言。

(七)在地球气候变化问题上,我们建议政府领导人,不要仅仅听取气候变暖论者的声音,还要耐心地听一听反对者的声音。

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致谢

王文兴院士、任阵海院士和苏福庆教授,在作者撰写论文过程里,始终不渝地给予热情支持和鼓励,并提出中肯的意见和建议。另外,还有冯丽华高级工程师,帮助文献查新,作者受益良多。在此,谨向他们表示最诚挚的谢意。

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杨新兴(1940-),男,汉族.河北省任县岭南村人.中国环境科学研究院气候中心,研究员.研究方向:大气环境,大气物理,气候变化.

Email:yangxinxing0343@126.com;yangxinxing0343@163.com