地球拥有一个独特的大气层,即大气圈。这个大气圈是地球和宇宙之间的缓冲地带。太阳透过它供应持续不断的能量,并提供保护以避免逸散地球上积聚的过量能量,因此,它是维持地球上生命活动所必需的。然而,在大气圈里,有持续不断的气象活动,导致形成了各种各样复杂、易变的气候变化特征,诸如:温度、湿度、蒸发、辐射、风向和风速、云层、降雨方式及其一定间隔时间内的降雨量、雷雨或雾的发生、烟尘浓度等等气候要素组合的周期性或非周期性的变化等。

气候是天气活动的综合,而天气则是随着纬度、距海的远近、海拔高度和山脉的地形位置而变化的。在一定时期内的所有天气活动构成了当地或地区的气候特征。所谓“正常”气候实际上只是作为三十年间气候平均值的一个专门术语而已。它通常是与“反常”气候的涵义相对而言的,因此,实际上作为一种绝对的“正常”气候是不存在的。在较长时期内的气候变化,只能算是一种气候的波动,而不能认为这是一种气候的趋势。只有当十年或者一个世纪的气候循环打破了原来的动能平衡时,才算得上是一种气候趋势的变化。

控制气候的主要动力,不管是全球、还是地区都是太阳的辐射。在地面上,来自太阳所获得的这种辐射,其中部分的是直接由云层反射来的,部分的则是从地表反射来的。因此,一般说来,凡是影响地球获得太阳能的任何因素都会产生气候的变化。

据长期温度的记录测知表明,来自太阳的能量会有周期性的变化,这主要是与太阳黑子出现的周期性有某种的相关性。通常这种影响的差异一般仅达10%不到。另外,对气候有较重要影响的是地球和太阳的相对位置。这主要包括三个因素,那就是:地球的昼夜运行;地轴和黄道的倾斜角度;和地球环绕太阳运行轨道所产生的不同离心率。

除了天体机制和太阳能量的变化会影响气候之外,陆地形态变化的产生也可能引起气候的变异。其中,火山爆发就是这种变异的最主要的例证。火山爆发会把大量的尘埃和气体带入大气圈,从而引起大气圈的各种变化,影响了全球的气温。例如:当火山爆发后释放出来的硫磺气体到达一定高度时,将会形成硫酸的微滴。这些硫酸微滴和微尘就会把某些获得的太阳辐射再逸散回到宇宙空间中去。因而,减少了地球上有效能量的吸收,从而影响了气温的变化。

其次,影响气温变化的地表辐射则主要取决于地表的温度,也就是说,取决于反照率的因素。例如:冰雪层、沙漠地、植被覆盖区和水面地表等反照率则有明显的差异,因而,就影响了气温的变化。

最后,影响气温的人为因素也是个重要方面,当然,这种人为因素对气温的变化既有有利的一面,也有消极的一面。其中,最引人关注的消极一面则是由于人类对矿物燃料的燃烧和植被的严重破坏,导致产生的二氧化碳量的增高而致使全球气温的升高这一问题。其次,如:酸雨、臭氧层中臭氧的减少等等问题,也是人为造成气候变化的不利因素。

气候的历史

约18,000年前,出现了最后的冰川鼎盛期。全球的温度较之现在要约低5—6℃。约离现在11,000年前,才结束了这个年代,而开始出现新的地质年代,即间冰期。离现在8,000到5,000年之前,出现了气候最适宜的时期。那时,全球的温度较之现在要高约1.5°C。自那个时期之后,又出现了某些低温的时期。但是,离现在约2,000年前,全球的气候已变得更为稳定了。由于气候最适宜的时期以来,又出现了低温,地质学家怀疑可能自这个年代以来,又曾出现过“小冰期”。

自从十四世纪以来,才有了关于天5和气候方面直接或间接的各种各样的资料,某些是有代表性的资料,例如:湖泊的冻结资料;日本樱花树兴旺时期的资料;法国葡萄收获期的资料和全球许多地区树木年轮的资料等。所有这些资料,还通过气象仪器对气温和降雨量所作的同时所观察到的天气记录作比较,以推断出天气的实际状况而来加以校准,自1700年以来,更多的那样一种天气资料都是正确有效的。据所记载的这样一些地区的、所有类似的天气资料的分析表明,气候没有发生明显的变化。但是,必须指出,正像现在所观察到的那样,天气状况是有实际波动的。

自从十八世纪中期以来,已增加了这方面天气仪器观察的次数,以及与之具有相当代表性的有关资料一起,特别是树木年轮的资料,可以经常作为用于获得北半球气温近似值的依据。自从建立了国家一级天气服务的机构以来,在天气观察中,许多气候学家所获得的资料要较之以前所作天气记录更可靠性。因此,从这个世纪的1881起,这方面的天气记录就成了判定气候波动和发展趋势的一种标准。假若以1881 ~ 1975年间为一基线的话,那么,从1579年到1980年的400年期间,这10年为一期的气温值只是在很小的范围内予以波动,总共不超过1°C的波动范围,在较冷和较热的气温间歇期内,呈现一种不规则的顺序。最寒冷的10年为1810 ~ 1819年。最暖和的10年间歇期为本世纪的1930到1940年。另外,最明显的气温高峰只是在2 ~ 3年间重复一次。这种情况近乎记载在长时期的气象时间系列资料中。

Lauscher于1981年完成了1730 ~ 1980年间的。以10年为一期的有价值的资料。从这份资料来看,他得出了每个世纪上升气温总的说达0.5℃的结论。其中,气温最高的10年为1931 ~ 1940年,气温最低的十年是1871 ~ 1880年。1934年是近期气候历史中最暖的一年,1917年为气温最冷的一年。

另外,还表明具有不规则的短期气温波动控制着气候变化的状况,较长时期的气温波动,即:气温的发展趋势就隐含在这种情况之中。据气象记录表明,在最近的一个世纪里,20世纪30年代是气候征象中变动最大的10年,而近10年则是比较稳定的。

要是由气候波动控制气温的话,那么,这种发展趋势更明显地则表现在降雨量方面。在世界的许多地区里,这种最易变的气候要素要算是从洪水泛滥到干旱,之后,再重复出现这样一种状况的波动之中。虽然,我们必须查看地方或地区降雨量的状况,但是,它无助于组合在一个大陆、半球或全球地区范围内来了解降雨量的状况。作为人类的生活条件来说,干旱或许最重要的方面。据统计,1937年有撒哈拉地区的干旱,1974年有苏联地区的干旱,1975 ~ 76年度有美国南部的干旱,以及1977年有美国加里福尼亚洲的干旱。列举出这一系列地区各个年份的干旱状况,表明了世界上的所有地区都可能出现干旱的。而靠近沙漠的地区较之其他地区则更易于出现这种干旱的气候。一些非常干旱的年份会出现巨大的气候波动,但是,透过10年左右与其相一致的有关资料的分析来看,虽然,表明了有某些较长时期的气候波动,然而,却不能因此就认为这是这种气候的发展趋势。

降雨量的波动存在着某种周期性的变化。现在,在许多地区2 ~ 3年的气候现象中,类似出现有两年一次的降雨量波动的一些问题,也就是说,一个雨量非常多的年份出现之后,可能紧跟着出现一个干旱年。另外,以美国大平原西部气候干旱发生的周期为例,它似乎是与两个太阳活动周期有明显的相关性。虽然,这种双年的Hale周期和Gleissbery周期和美国大平原西部气候干旱发生的周期之间两者是不规则的、然而,它们似乎看来还是在发生的时间上相当持续一致的。此外,还出现了起因于月球的18.6年的另一种周期性变化,引起了某些降雨量的不规则状况。自1840年以来,在南非就记载了出现长达16到20年之间类似那样降雨量的周期变化。尽管这样,这种周期性的干旱,都只是表明大家熟悉的、这种不规则的、交替出现的降雨量形式而已。

人类对气候的影响

自远古以来,尽管是在局部地区范围内,人类还是对气候产生了一种影响。当森林被开发为农田、沼泽地被排去水分或根据当地气候进行灌溉田地后,通常都会改变所谓小气候的状况。在大多数时候,这些小气候变化尽管仅涉及影响了土地规模的场所,但是,它的影响还是改变了反照率,并相应地还影响了热平衡,对我们生活在大气边界层的各种重要的气候要素,诸如:气温及其极端气温的变化、相对湿度和绝对湿度、风速、土壤水分蒸发及其蒸腾损失的总量,以及其他的气候要素对 · 农作物的产量和住房等方面,都会造成直接的影响。

都市化和工业化已影响了由人们所居住的、相当大地区的气候。这种众所周知的城市“热岛”气候,已平均增加了城市气温达1 ~ 2℃左右,而可能超过农村周围地区的气温达10℃左右。城市的高建筑物导致了降雨量的迅速增长,并进而增加洪水泛滥的危险。而夏天降雨量的增加,尤其是城市的下风区,更可能导致增加这种洪水泛滥的危险。这种情况明显地改变了城市的大气结构,它降低了城市地区的能见度,以及由于城市地区的风速减小而助长了雾的大量形成。另外,它还明显地减弱了城市地区阳光的照射,而污染事件就会成为一种公害。

环绕雨水化学成分的改变仍然有争论的一个核心问题就是酸雨问题。由于在边远地区也出现雨水带有相当酸味的某些情况后,因此,在20世纪60年代就第一次进行了雨水酸度的测算。这种酸性物质达到了这样一种情景,即:于20世纪50年代和20世纪60年代,在斯堪的纳维亚湖泊和某些土壤的生态变化出现了危害。这种情况的出现,是由于在其他的欧洲国家中,由于工业化,工业污染物促使雨水酸性。在火力发电厂周围监测后指出,散发在云层中能转化为酸雨的硫氧化物和氮氧化物的二种物质已达到一种危险指标。据大量事实表明,在紧靠火力发电厂的邻近地区一般也有酸雨的出现。其中,大量的污水物似乎看来被沉淀或流经相当于100 ~ 200公里的短距离水域后被稀释。

另外,在过去的十年间,人们对人为干扰平流层的臭氧情况寄予了莫大的忧虑。首先,从大量超音速的运输机群中会放出氮氧化物的气体。当然,氮氧化物现在看来似乎是无关紧要的,而超音速运输机群也不可能使它成为产生大量氮氧化物气体的污染源的。由于在平流层复杂化学成分方面研究的不断改善,已导致美国《学会委员会》作出估计,平流层的臭氧从9 ~ 24%减少到只有5-9%。到目前为止,关于平流层臭氧观察的时间系列分析还未获得证实有其发展趋势的资料。虽然,这种自然界的波动是相当大的,然而,还不能预示由于人为造成的影响会达到超过5%车右。另外,最近,发现为了灭虫而生产大量有机氯农药对环境的影响,因此,已不得不评价它们对大气化学成分的影响。

更为困惑人类的大气变化是二氧化碳的稳定增长。这种气体以及少数其他微量的气体加在一起,称之谓具有“温室效应”的气体。据认为,这些气体的作用会增加地表的温度。

现在,很明显,这种全球气候变化的可能性似乎对某些社会产生了非常大的破坏作用。它可能对农业形式、贸易平衡,以及许多人生活习惯的方式产生变化一一而自现在起到以后的几个世纪里,最终甚至可能提高了海平面水位的高度,而迫使放弃低水位的土地利用。

因此,在《世界气象组织执行委员会》第34次会议中这样记载说:

“虽然,由于人类活动的结果致使增加的二氧化碳的量输入了大气圈,有可能对全球气候产生深远影响的不良后果,但是,目前所获得的有关这方面资料的情况,还不能确认未来二氧化碳的浓度将对气候的影响会造成如此严重后果的、各种确切的预言。”

展望

关于气候将怎样发展的若干预测将包括近期和较远期两个方面的设想。其中的某些预测是建立在设想气候与太阳变异之间关系基础上的。然捕,绝大多数则是集中在设想由于人为因素改变大气中二氧化碳的含量所引起的气候变化上的。

尽管频繁地引证其中有关大气中二氧化碳对气候影响的“一致意见”,但是,仍然对这一结论持有怀疑的。正像上面所谈及的那样,这未予解决的主要问题是海洋的作用。另外,这些推测还缺乏对各种主要的自然界灾难方面情况的了解,例如像:太阳能量方面的明显变化、突然大规模的火山爆发或其他行星体的影响等等。

正像我们已指出的那样,无论全球、还是地区性的气候状况,在过去的几个世纪里,没有发生根本性的变化,因此,评价它将仍处于从前所观察到的、有价值的气候资料活动范围内的那样一种气候发展趋势的观点,不是没有充分理由的。所以,到2000年这种气候状况应将仍属于一种安全的设想。虽然,全球的气温会在未来上升0.6°C(主要考虑由大气中二氧化碳量的增多或其他各种因素引起的),但是,不可能会引起生态平衡的失调。

正像所指出的那样,极端气候的异常是令人困扰的因素。这种极端气候的异常状况,包括像:气温或由此缺乏雨水、降雪、狂风、气流不畅或其他的不利天气因素,以及各种不利气候因素的组合等,在未来还可能会一再出现。

[《The Resourceful Earth——A Response to Global2000》第10篇]