温室效应物理论文有参考文献

楼上都有复制或部分复制我在其他问题中的回答呀。没有计算公式！这是根据物质特性和观测统计给定的值，就好比物质的密度、比热，这些是物质的属性参数，不是通过计算得来的！再说的具体点，是根据其在大气中存在和转化的周期及其分解的难易程度确定的。IPCC第二次科学评估报告给定甲烷的增温潜力值（GWP）是二氧化碳的21倍，其中二氧化碳的GWP值规定为1；IPCC最新的科学评估报告给定甲烷的增温潜力值（GWP）是二氧化碳的25倍，其中二氧化碳的GWP值规定为1.

全球变暖的后果: 1. 气候变得更暖和,冰川消融，海平面将升高，引起海岸滩涂湿地、红树林和珊瑚礁等生态群丧失，海岸侵蚀，海水入侵沿海地下淡水层，沿海土地盐渍化等，从而造成海岸、河口、海湾自然生态环境失衡，给海岸带生态环境系统带来灾难。 2.水域面积增大。水分蒸发也更多了,雨季延长,水灾正变得越来越频繁。遭受洪水泛滥的机会增大、遭受风暴影响的程度和严重性加大，水库大坝寿命缩短。 3.水温升高可能会给南极半岛和北冰洋的冰雪融化。北极熊和海象将灭绝。 4.许多小岛将无影无踪；将感染疟疾等传染病…… 5.因为还有热力惯性的作用，现有的温室气体还将继续影响我们的生活。” 6.温度升高，会影响人的生育，精子的活性随温度升高而降低……. 为控制温度升高，人们设想了一些方法： 1. 撑起“太阳伞” 研究表明，在空间支起一把“太阳伞”，把太阳光遮挡掉即可。伞需要依靠太阳光压和星球引力维持在空间规定的位置上，这个空间位置也不是任意选择的。据研究，这个位置位于从地球至太阳距离的1%处的某点上。在这个点上，任何物体相对于太阳、地球和月球的距离始终是保持不变的。 2. 竖起“反射镜” 在空间安置一面反射镜，把部分太阳光集中反射到某个局部区域，就能改变这个局部区域的气候状况。例如，由于高空云层能阻挡地球向空间散发热量，会使地球表面越来越热。人们利用空间反射镜，就把太阳光集中反射到高空云层上，让云层逐渐受热而散开，加快地表热量的散失，降低地球温度。 制造和安装空间反射镜，在技术上已不再是天方夜谭。1993年2月4日，俄罗斯科学家在“进步”号宇宙飞船上，成功地进行了代号为“旗帜”的人造月亮试验，首次将太阳光反射到地球背阳的一面。这为空间反射镜的利用提供了很大启发。 3.制造“尘埃云” 4.编织“激光网” 科学家提出建议，在人造卫星上配置激光发射装置和巨大的反射镜，形成“激光网”。据此设想，美国科学家提出了一个具体的实施办法：发射4颗人造地球卫星，4颗卫星发射的激光互相碰撞。这样，当太空中对海面温度有影响的红外线通过时，就会被与其能量相当的激光网阻挡，红外线就被反射并照射到海面上。海面温度便人为升高，产生气流，形成云雨，以此调节地球上的温度。 1.更多森林大火 全球变暖除了让冰川融化，飓风肆虐外，还加剧了森林大火。过去几十年中，在美国的西部各州，有更多森林大火发生，影响的区域更广。科学家发现，气温升高、冰雪提早融化都跟野火肆虐有关系。由于冰雪提早融化，森林地带变得更乾燥，而且乾燥时间变长，增加了起火的可能性。 2.古迹彻底毁掉 全球变暖很可能会令文明古迹彻底毁掉。海平面上升以及更恶劣的天气都有可能破坏这些无可替代的历史古迹。目前，全球变暖导致的洪涝灾害已经破坏了有600年历史的素可泰古城，这里曾经是泰国古代王朝的首都。 3.「回弹」的群山 普通登山者可能留意不到，由于山顶的冰雪融化，阿尔卑斯山和其他山脉的高度在过去一个世纪中都经历了缓慢的回弹过程。几千年来，这些冰山长期压著地表，导致地表受到压制。随著冰川融化，压在地面上的重量得以减轻，地表慢慢回弹。由于近年来全球变暖加速了冰川的融化，这些山脉回弹的速度加快。 4.运行更快的卫星 二氧化碳的增加改变著大气电离层的密度，这对在该层运行的卫星会产生一定的影响。由于大气中的二氧化碳量不断上升，低空的二氧化碳分子相撞时释放热量，导致空气变暖，而在高空二氧化碳分子稀薄，相互撞击的机会不够频繁，所以热量就向四周辐射，让周围的空气变得凉爽（电离层气体的温度比低空要高）。随著更多二氧化碳到达高空，更多冷却过程发生，空气流动性变差，所以大气变得更加稀薄，对卫星的拉力更小，导致卫星运行速度加快。 5.改变动物基因图谱 由于植物今年提早开花，那些按照以前的时间迁徙的动物或许会错过所有的食物。而那些能够调整自己的内部生物钟早早适应变化的动物更有机会生育有更强生存能力的子女，从而传递它们的基因信息，因此最终改变整个种类的基因图谱。 6.冻土解冻令地表不平 全球变暖使得永久冻土层解冻，导致地表收缩，变得凹凸不平，从而产生一些地坑，对铁路、高速公路和房屋等建筑造成损害。而对于高山来说，冻土层的融化甚至可能导致泥石流。 7.湖泊消失 过去几十年中，北极周边地区有125个湖泊消失。科学家经过研究发现，这些湖泊之所以消失可能是由于湖底永久冻结带解冻。由于这些永久冻结带解冻，湖水已经渗透到了土壤里。 8.极地植物现生机 北极冰层的融化为北极的生物带来了光明前景。研究发现，现在的北极土壤中叶绿素的浓度比古代土壤要高，显示了近几十年来北极地区的生物繁荣。 9.动物向更高地势迁徙 从19世纪初开始，花栗鼠、老鼠等动物就开始向高处迁徙。研究发现，这些动物之所以向更高的地方迁徙，可能是因为全球变暖导致它们的栖息地环境发生变化。栖息地环境的改变还威胁著北极熊等极地动物，因为它们栖息的冰层在慢慢融化。 10.过敏症加剧 研究显示，空气中更高浓度的二氧化碳量以及更高的气温也是导致过敏的因素之一。全球变暖令植物比以前早开花，而二氧化碳浓度增加，会让植物制造出更多的花粉，令空气中的花粉浓度增加。过敏源早来，过敏季节又迟迟不走。过敏症就只能越来越严重了。 全球变暖所导致的后果可能人人都可以背出来：气温升高、冰盖融化、海平面上升。不过，地球气候变化导致的另外一些后果如加剧过敏症、令森林大火肆虐以及让北极湖泊消失等可能人们很少了解到。 1.对气候的影响 随着温度的上升，预计有些地区的水灾、旱灾、火灾及热浪冲击的发生率也会上升。 ——IPCC1995年报告 如果这种情况继续下去并进一步发展，有些国家的整个国土最终将变得不适于人类居住。 ——兰姆 将更多的二氧化碳和温室气体排放到大气中所造成的危害，谁也无法确切地说明将来会有多严重？科学家正在估算气候变化所带来的危害。按目前的技术水平计算，2004年才能阐明大气中二氧化碳形成和消解的机理，这样就能发现温室效应是如何产生的。2006年才能准确的预知因地球升温而造成的海平面上升。然而真正理解这一切要到2050年。显然，科学家和政治家都不会等到进一步的结果出来才采取防治措施，现在的观察和研究成果应该都让公众了解，才不至于使人们不得不在50年后自咽苦果。 温室效应自地球形成以来，它就一直在起作用。如果没有温室效应，地球表面就会寒冷无比，温度就会降到零下20摄氏度，海洋就会结冰，生命就不会形成。因此，我们面临的不是有没有温室效应的问题，而是人类通过燃烧化石燃料把大量温室气体排入大气层，致使温室效应与地球气候发生急剧变化的问题。 温室效应会产生什么样的影响呢？黄荣辉院士说：“由于矿物燃料的燃烧和大量森林的砍伐，致使地球大气中的二氧化碳浓度增加，由于二氧化碳等气体的温室效应，在过去100年里，全球地面平均温度大约已升高了——摄氏度，到2030年估计将再升高1——3摄氏度”。 当全世界的平均温度升高1摄氏度，巨大的变化就会产生：海平面会上升，山区冰川会后退，积雪区会缩小。由于全球气温升高，就会导致不均衡的降水，一些地区降水增加，而另一些地区降水减少。如西非的萨赫勒地区从1965年以后干旱化严重；我国华北地区从1965 年起，降水连年减少，与50年代相比，现在华北地区的降水已减少了1/3，水资源减少了1/2；我国每年因干旱受灾的面积约4亿亩，正常年份全国灌区每年缺水300亿立方米，城市缺水60亿立方米。 由于气温升高，在过去100年中全球海平面每年以1——2毫米的速度在上升，预计到2050年海平面将继续上升30——50厘米，这将淹没沿海大量低洼土地；此外，由于气候变化导致旱涝、低温等气候灾害加剧，造成了全世界每年约数百亿以上美元的经济损失。 因此，全球气候变化预测不仅成为国际上重要的科学研究课题，而且已成为我国政府在制定政策与进行经济建设决策的依据。特别是1992年6月联合国的环境与发展大会上，许多国家已签署了“气候变化框架公约”，并于1995年3月已开缔约国第一次大会，这标场着全球气候变化问题已成为我国政府为促进本国社会和经济持续发展所发须考虑的一个重要的科学和有关环境政策问题。 早在1987年的气候分析就说明，发生在埃塞俄比亚、苏丹和索马里等非洲国家的日益严重的饥荒和降雨模式的巨变是一致的。据4月27日法新社记者报道，位于埃塞俄比亚南部的欧加登地区是一个生活着约300万游牧民的半荒凉地区，3年来一直没有下雨，牛、羊，甚至骆驼都已渴死。1984年——1985年的干旱夺走近100万人的生命。现在，800万人等待着食品紧急援助。在将一个半世纪以来的气候测量资料与近几十年降水模式的巨大变动对比后，结论是，“20世纪50年代以前，降水量一直没有什么变化，到了50年代，经过相对雨水较多的一段时期之后，北非和中东降雨量极大地减少。”近40年来，干旱持续，并且出现得更加频繁，同一时期“欧洲的降水量显著增加”。这40年的气温变化趋势是造成反复、持久饥荒的因素之一。研究人员担心，这一趋势只是全球变暖的早期结果。 西班牙气象局的数据显示，2000年初是自1947年以来西班牙最干旱的冬天。大量种植区已不可能恢复在今后几个月中形势将更加恶化。水库的蓄水量仅达到50%，水消费量的80%已用于农业。事实上，目前每7名欧洲人中就有1人不能饮用自来水。联合国教科文组织说：“水的缺乏将成为今后25年的主要问题之一，因此，必须立即改变目前导致生态系统恶化的习惯。” 气候专家兰姆针对上述萨赫勒地区最近40年的气候变化趋势及随之而来的饥荒和逃亡状况说，“如果这种情况继续下去并进一步发展，有些国家的整个国土最终将变得不适于人类居住”。尽管气候学家们还是不愿意把全球变暖和这些灾难明确地联系起来，但这并不影响以下的必然结论：不管气候变化的原因是什么，在现代化的、富裕的全球文明之中，仍有一些脆弱的社会正多多少少由于气候型态的变化而承受巨大的苦难。目前，对于受难的人们，世界上其他地区除了修修补补之外，提不出真正的解决办法。而且，虽然几乎全世界的科学界都在大声疾呼，人类文明的现行模式正在使星球气候条件发生巨变，其后果很可能数倍于近10000年来人类所经历过的后果，我们对于正在形成的灾难的主要成因却仍然毫无作为。 事实上这一结果现在已经明显感觉到了，正如IPCC1995年报告中说：“随着温度的上升，预计有些地区的水灾、旱灾、火灾及热浪冲击的发生率也会上升”。 2.冰川融化 即使冰川融水在60至100年的时间里干涸，这一生态灾难的影响范围之广也将是令人震惊的。 ——塞义德·哈斯内恩 如果全球变暖趋势得不到控制，孟加拉国将近20%的地区在15年内可能被水淹没。 ——赛义达·乔杜里 1998年是美国东部历史上有记录以来最温暖的年份，这一年南极2850平方千米的冰盖从威尔金斯和拉尔森冰架上分裂出去。南极巨大冰盖的其他部分也在全线后撤之中。 印度尼西亚的卡斯坦兹山是热亚洲唯一山顶常年积雪的山峰。但在最近几个世纪以来，卡斯坦兹山的冰川已明显地缩小，结果使雪线上升了大约100米。 除两极地区的冰冠以外，喜玛拉雅冰川是世界冰体最大的组成部分，共约有万条冰川。这些冰川的融水是世界上最古老的河流——印度河与恒河的水源。如果这两条大河的水源枯竭或者逐渐减少为涓涓细流，农业社会的基本组成元素就会遭到彻底的破坏。 近年来，人们对从巴塔哥尼亚到瑞士的阿尔卑斯山地区的冰川因为“温室”气体的排放和普遍认为的温室效应而融化的情况进行了观察。在南亚地区，问题并不是冰川是否在融化，而是融化的速度有多快？虽然全球变暖的许多不良影响可能要到21世纪末才会变得非常严重，但是尼泊尔、印度、巴基斯坦、中国和不丹等地的冰川融水可能很快就会给人们造成麻烦。 国际冰雪委员会（ICSI）的一份研究报告指出：“喜玛拉雅地区冰川后退的速度比世界其它任何都要快。如果目前的融化速度继续下去，这些冰川在2035年之前消失的可能性非常之大”。国际冰雪委员会负责人塞义德·哈斯内恩说：“即使冰川融水在60至100年的时间里干涸，这一生态灾难的影响范围之广也将是令人震惊的。” 位于恒河流域的喜玛拉雅山东部地区冰川融化的情况最为严重，那些分布在“世界屋脊”上的从不丹到克什米尔地区的冰川退缩的速度最快。以长达3英里的巴尔纳克冰川为例，这座冰川是4000万——5000万年前印度次大陆与亚洲大陆发生碰撞而形成的许多冰川之一，自1990年以来，它已经后退了半英里。在经过了1997年严寒的亚北极区冬季之后，科学家们曾经预计这条冰川会有所扩展，但是它在1998年夏天反而进一步后退了。 孟加拉国环境与森林部长赛义达·乔杜里指出：“如果全球变暖趋势得不到控制，孟加拉国将近20%的地区在15年内可能被水淹没。” 华盛顿州西北太平洋国家实验室的研究员、气候专家鲁比·伦发现，俄勒冈州和华盛顿州山区从11月下旬到来年3月下旬的降雪将变为降雨，从而使如今900多米的平均雪线上升到1250米。这将不仅仅使卡斯卡德山脉中部的滑雪胜地变为泥浆，重要的是将给干燥的山脉东侧的农民带来巨大的灾难，因为这些农民依靠山上春季的融冰雪水流下来灌溉他们的苹果树和小麦。 3.疾病肆虐 气候变暖，一些热带疾病将向较冷的地区传播。海拔较高处的环境也越来越有利于蚊子和它们所携带的疟原虫子这样的微生物生存。 ——保罗．受泼斯坦 哈佛大学新病和复发病研究所的保罗．受泼斯坦注意到，植物也随雪线而移动，全世界山峰上的植物都在上移。随着山峦顶峰的变暖，海拔较高处的环境也越来越有利于蚊子和它们所携带的疟原虫子这样的微生物生存。 1985年之后在卢旺达．赞比亚．埃塞俄比亚．斯威土兰和马达加斯加的高海拨地区都出现过传染性疟疾。1988年马达加斯加高地的一次爆发杀死了10万多人。国际绿色和平组织的气象影响专家欧文．杰元逊认为，升温和降雨的增加，再加上不断增加的抗药性，这几种因素的协同一致，促成了这些疾病的流行。 在疟疾、黄热病和登革热这样的疾病向上、向外的扩散中，气候是个关键的因素，因为它既影响带病昆虫的安居之地，也影响疾病的传染性本身。传播疟疾的按蚊通常在冬天需要平均温度摄氏度以上才能存活，疟原虫的活跃与感染，需要17．75摄氏度，如果平均温度增加2．5至3．7517．75摄氏度，就会使登革热的传播速度加倍。同时迁移的还有携带黄热病和登革热的伊蚊，它们此前局限于赤道两侧纬度大约35度的区域，全球升温将使它的活动范围扩展到纽约、芝加哥、北京、伊斯坦布尔和马德里。 这并非耸人听闻，1999年7月，西尼罗病毒首次登陆西半球，袭击了纽约市，令市民和医疗卫生组织大为震惊，当局动用直升机和地面人员在市内大面积喷洒杀虫剂来消灾灭病。长期跟踪研究这种疾病的流行病学家和卫生专家把这种疾病的爆发流行照咎于全球气候大规模长期变化对当地气候的影响。专家们对一个日益谈暖的地球对人类健康的影响越来越担以，并提醒人们应该人新的疾病的爆发和它因气候变化的关系中吸取教训。据2000年元月报道，一个目前在西海岸加利福尼亚州和亚利桑那州出现流感以后，包括纽约、宾夕法尼亚、新泽西、弗吉尼亚、马里兰和首都华盛顿在内的19个州都有这种疾病流和。引发上次流感的是一种称作“悉尼A型流感”的病毒，流感导致的死亡率在美国呈上升之势，据一周内122个美国城市的数据，因患流感或肺炎而死亡的人数占死亡总数的7．8％。这不啻是2000年给全球二氧化碳排放大国的一个警告。 西尼罗病毒、疟疾、黄热病等热带传染病自1987年以来在美国的佛罗里达、密西西比、德克萨斯、亚利桑那、加利福尼亚和科罗拉多等地相继爆发，一再证实了专家们关于气候变暖，一些热带疾病将向较冷的地区传播的科学推断。 4.新冰河期 现在的物种灭绝率已经 “达到地质史上一次巨大灭绝性一半的水平”。 ——戴维·蒂尔曼 关于全球变暖的另一项研究结果更令人吃惊，由北极冰原融化，降雨量增加，以及风的类型的不断改变，大量淡水正汇入北西洋，从而对墨西哥湾暖流造成破坏。正是这些暖流把温暖的表层水从加勒比海带到欧州西北部，并使欧洲形成温暖的气候。而墨西哥暖流一旦因全球变暖被切断后，欧洲西北部温度可能会下降5－8摄氏度之多，欧洲可能面临一次新的冰河时代！ 这项研究是位于阿伯丁的苏格兰海洋实验所分析了设在兰群岛海域到法罗群岛海域之间自1893年以来的1．7万多次海水盐度测量结果得出的。在过去的每20年中，流向南部的深层海水盐度变得越来越小，浓度越来越低，这表明有更多的淡水从大西洋北部汇入了该地区。这些新数据第一次充分证明了德国科学家在大约3年前设计的计算机模型。 对这一问题严重性的认识，用哈佛大学生物学家受德华·O·威尔逊的话来说，现在的物种灭绝率已经 “达到地质史上一次巨大灭绝性一半的水平”。 大气中的二氧化碳的含量急剧升高，而世界人口将在2050年之前达到100亿。“我们的世界正在朝着由人造设施来代替现有免费自然资源的方向发展”，明尼苏达大学的戴维·蒂尔曼说。但是，我们还没有掌握自然生态系统的有关知识。在亿年前的二叠纪大灭绝中，96%的物种灭亡了。后来随着许多新物种的出现，地球上终于恢复了丰富的种群，但是这个过程足足经历了一亿年。威尔逊说：“一些人认为，自然界会复兴人类所毁灭的一切” 。谚语云：“只要有足够的时间，万物皆可应运而生。”或许自然界真的能够恢复一切，但这个漫长的过程对于现代人类无论如何是没有意义的。 马克·吐温曾经说过，天气最动人的特质就在于它的变化多端。1个多世纪过去了，我们仍然在为准确预报天气情况而努力，在控制气候方面却收效甚微；然而，对环境的破坏却是史无前例的。 美国全球变化研究计划主任迈克尔·麦克拉说，或许有一天人类将不得不认真考虑做一种完全不同的气候实验。全球变暖是由于燃烧化学物燃料，过量排放温室气体造成的，解决此问题的方法之一就是在太空中设置巨大镜子来使阳光辐射解度发生偏转。然而，正如新泽西州拉特洛斯大学环境预测中以主任罗尼．阿维萨说，“要控制气候的想法只存在于科幻小说中”。在对气候的控制走出科幻小说前，我们必须做力所能及的事。

全球变暖会导致气候灾害,造成各类天灾人祸.如：随着全球日益变暖,人们赖以生存的农作物所含营养可能会越来越少.这是研究人员综合分析了大气中二氧化碳浓度升高对农作物的影响后得出的结论.新一期英国《新科学家》杂志在报道中指出,美国得克萨斯州西南大学研究人员的这一分析结果表明,全球变暖不仅会导致洪水和干旱,从而使农作物减产,幸存的农作物还会因大气中二氧化碳浓度升高而产生更少的蛋白质.研究人员说,这一结果令人担忧,因为许多贫困国家的人获取的蛋白质有大约一半依赖于这些农作物.连企鹅也会遭受灾难：这份名为“南极企鹅与气候变化”的报告,显示了生活在南极大陆的四种企鹅正面临着不断增加的压力.对它们中的一部分来说,全球变暖使它们丧失了抚养幼崽的珍贵场所,而由于全球变暖及捕捞过度的共同影响,也使得其他企鹅的食物越来越缺乏.“南极企鹅已经经历了一次长途跋涉.”WWF全球气候变化项目副总监Anna Reynolds表示：“现在看起来,这些南极大陆的象征不得不去面临另一场去适应无法预料的气候变化的艰苦战争.”

质量当量:1tCH4的GWP值为21tCO2e其中：GWP为增温潜力值，表示对温室效应的贡献大小。补充：根据IPCC的国家温室气体清单指南2006，全球增温潜势计作一吨温室气体在一段时间（如100年）内对一吨二氧化碳的辐射强迫。因此均采用 1tCH4 = 21tCO2e 根据IPCC第2次科学评估报告,等质量甲烷的增温潜力值(GWP)是二氧化碳的21倍(100年).而等物质的量的CH4和CO2的质量比是:16:44所以等物质的量的甲烷和二氧化碳的增温潜势(即你所说的温室效应大小)的比值是:16*21:44因此前者(CH4)大.

百度百科上有

其实应该说甲烷作为一种温室气体的效力是二氧化碳的23－25倍

其他

：质量当量:

1tCH4的GWP值为21tCO2e

其中：GWP为增温潜力值，表示对温室效应的贡献大小。

补充：

根据IPCC的国家温室气体清单指南2006，全球增温潜势计作一吨温室气体在一段时间（如100年）内对一吨二氧化碳的辐射强迫。因此均采用 1tCH4 = 21tCO2e

=====================================其他参考

科学家们相信,南极洲冰盖和冰川下的水世界中生活着大批的微生物。他们还推测,这些微生物可能在漫长的时间里制造出了大量的甲烷,通常情况下甲烷被冰封在那里,但是如果上升的气温使冰川和冰盖融化,甲烷则有可能外泄到大气之中。

甲烷是大气中继水蒸气、二氧化碳之后最为重要的温室气体。一些科学家担心,南极和北极地区冰封的甲烷如果随着全球变暖而被释放出来,将会对气候形成正反馈的循环,进一步加剧全球变暖。

英国布里斯托大学的地球化学家杰玛·沃德姆(JemmaWadham)的研究小组分别在南极和北极的冰川采了样本,拿到实验室里进行研究。他们发现,冰里面存在高浓度的甲烷,以及大量的产烷生物。在南极的样本中,每克冰里有1000万个产烷生物,在格陵兰的样本中,每克里面有10万个。

他们还将这些产烷生物放在瓶子里培养。南极洲的样本在起初的250天里都没有什么动静,接下来却突然产生了大量的甲烷。格陵兰的产烷生物一直到今年3月15日都没有出现任何释放甲烷的迹象,但沃德姆认为它们也许只是需要更多一点的时间。

在沃德姆等人得到的样本中,产烷生物的含量与深海沉积物中的含量不相上下,生物的种类也与北极地区泥炭和冻土中的产烷生物非常相似。

甲烷的温室效应

2008年发表在英国《自然》杂志上的一篇文章曾指出,亿年前,由于甲烷的释放,地球迅速升温,炎热的气候取代了冰期。论文第一作者、美国加州大学滨河分校教授马丁·肯尼迪(MartinKennedy)认为,同样的事件可能在今天再次发生,而且变化会来得异常迅速———不是在几千年或几百万年里,而是在短短一个世纪中。“这是一个重要的忧虑因素,因为也许只要一点点的升温就能让禁锢着的甲烷释放出来。”肯尼迪表示。

根据科学家的估计,湿地、永久冻土,包括北冰洋下的永久冻土里,以甲烷(CH4)形式存在的碳的量是现在大气中以二氧化碳(CO2)形式存在的碳的至少两倍。在大气里,甲烷的含量已经是工业革命前的两倍。这种增加中有人类活动的作用,包括能源生产和使用、垃圾填埋、养牛、稻米农业和生物体燃烧,但也有大约百分之四十来自于自然界。

甲烷作为一种温室气体的效力是二氧化碳的23－25倍。地球上的甲烷水合物(俗称“可燃冰”)如果在几年中有10％释放到大气中,那么它对地球辐射的影响就相当于二氧化碳增加了十倍。

在联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)的报告中,气温的曲线总是随着二氧化碳的水平平滑上升,这是因为图示是根据线性数学模型做出来的。但是肯尼迪和其他一些地质学家认为甲烷能够在短短几十年里造成非线性的气候变化。

在他对远古气候的研究中,存在于较低纬度的甲烷水合物首先变得不稳定,释放出甲烷气体。这些甲烷气体所造成的升温使得甲烷水合物的去稳定化向着更高的纬度发展,最终成为一种失控的反馈效应传播到全球。

尽管肯尼迪等人研究的是几亿年前发生的情况,但是他们看到今天发生的状况与那时是类似的。在定量评估温室气体排放对气温变化的贡献时,IPCC报告引用了“辐射强迫”的概念,它指的是某种因子造成的太阳辐射的变化。肯尼迪也用这个概念来考察。“如果我们将二氧化碳水平翻一倍或是翻两倍,会发生什么情况呢?”肯尼迪担心,二氧化碳增加所造成的全球变暖会让储藏在自然界的甲烷在一代人的时间里释放出来。

美国加州大学圣塔芭芭拉分校的地质学和古生物学教授吉姆·肯尼特(JimKennett)同意肯尼迪的看法,认为他的思路是正确的。肯尼特甚至认为,如果地球的气候能够在短短几十年里发生巨大的变化,那么甲烷的释放是唯一可能的引爆器。

正在释放的甲烷

“甲烷从永久冻土冒出来是一件正在发生的事情。今天我们面临的挑战是我们无法测量它,所以我们就无挂虑地忽略它。”肯尼迪在2008年说。

现在他所说的无法测量的情况正在发生改变。一些科学家在近些年开展了艰苦的野外测量工作,以期查明自然界中的甲烷究竟在以多大的速度向外释放。

来自美国、俄罗斯和瑞典研究机构的一组科学家从2003年到2008年每年均乘坐俄罗斯的破冰船,到东西伯利亚北极大陆架(ESAS)探测甲烷。他们还在2006年做了一次直升机考察,在2007年冬天做了一次冰面考察。在这些考察中,他们取得了至少5100个海水样本。然后他们在这个基础上分析ESAS甲烷释放的情况。这样的行动艰苦又周期漫长的研究工作被一些科学家称为“灰姑娘科学”。ESAS由西伯利亚的海岸线向北延伸1000千米,海床中包含了从上一次冰期遗留下来的永久冻土。这里海底的年平均温度为－到1摄氏度,比地面上的永久冻土的年平均温度高出12到17摄氏度。

美国阿拉斯加大学国际北极研究中心的娜塔莉亚·沙克霍娃(NataliaShakhova)及其合作者经过数年的艰苦探测得出的结果是,ESAS每年以甲烷形式向大气中释放出的碳的量约为8×1012克(8TgC)。他们在直升机上的测量结果也在大气中记录到四倍于北极其他地区的甲烷浓度。“海底甲烷最后也影响大气甲烷的浓度,问题就是人们对甲烷,包括二氧化碳,在大气里面的收支还是了解得很不够,数字不准确。”北京大学物理学院大气科学系教授王绍武评论说,“现在这项研究加了一个甲烷的源,那么以后在计算甲烷的收支的时候它是可以纳入考虑的。”沙克霍娃等人的论文发表在3月5日的美国《科学》杂志。在一篇配发的评论中,德国马普研究所的马丁·黑曼(MartinHeimann)说这项研究是“一个勤奋、高质量实地测量的美妙案例”。

在1月15日的《科学》杂志上,英国爱丁堡大学地球科学学院安东尼·布鲁姆(AnthonyBloom)等人还从另一个角度考察了甲烷的释放情况。他们分析了2003年到2005年的卫星资料,从中寻找湿地释放甲烷的量级与分布。

他们的研究显示,赤道地区的湿地为全球的甲烷释放贡献52％到58％。他们还估计,在2003年到2007年期间,由于中纬度的北极地区的升温,湿地的甲烷排放增加了7％。用另一个数字来说,是每年增加大约6TgC。“这些变化对于全球甲烷循环来说有多重要?”黑曼在评论中写道,“考虑到全球每年排放的甲烷有大约440TgC,西伯利亚的北冰洋海域和北半球湿地的甲烷排放变化是微不足道的。这是一个好消息,说明当下的气候变化并没有严重影响全球甲烷循环。”“但是在持续的变暖之下,这种状况会持续吗?”黑曼继续自问自答,“我们不知道。”

一些科学家与肯尼迪等人持有不同的观点,他们认为甲烷的释放并不是灾难性的。美国芝加哥大学的地球科学教授大卫·阿彻(DavidArcher)指出,大部分甲烷水合物都深埋在地下和海洋里,那些地方人为造成的升温和甲烷的释放都会是在千年尺度里发生的事情。

他认为甲烷带来的影响是“长期的但并非灾难性的”。他在一篇文章中写道,“从地质的时间尺度来说,可以想象的是甲烷水合物会向大气和海洋中释放的碳与我们化石燃料燃烧所释放的一样多。”