海洋如何调节全球气候

海底不像海面那样变化无常。时而风平浪静,时而狂飙突进。海底的变化是漫长而深远的。海洋底部有许多低层区,周围是相对较高的海底山脉。这种类似于陆地盆地的结构被称为盆地或海洋盆地。现在深海钻探技术已经有了很大的提高,通过深海钻探可以揭示海底沉积物的类型和变化。实际钻探的结果表明,世界洋底地壳非常年轻,一般不超过654.38+0.6亿年。事实上,海洋的年龄形成于18亿年前。世界上的海洋如此古老,为什么大洋盆地的底部如此年轻?这个问题一直困扰着人们。直到大陆漂移学说再次盛行。大陆漂移学说的创始人魏格纳说:“2亿年前有一个古大陆连在一起,古大陆周围有一个泛海洋。后来古大陆分裂成几大块,每一块都漂流到现在地球上的大陆位置。今天的太平洋比古代的泛太平洋要小得多。”科学家在解释古老的海洋和年轻的海洋盆地时,告诉我们海洋的盆地底部从中间裂开,炽热的岩浆从地壳下面涌出,遇到海水后立即冷却形成岩石。岩浆不断从裂缝中涌出,将之前生成的岩层推至新的地层周围。经过亿万年的演化,形成了海底周围岩石最古老,海底岩石最年轻的局面。事实上,自地球诞生以来,这种地壳演化过程从未停止过。在漫长的地质时代,那些坍塌的部分形成了大大小小的盆地。

海洋中的海水总是在运动,所以海平面也在不断变化。这种改变是短期的,也是长期的。短期海平面变化,如日变化、季变化、年变化、偶有变化等,主要与波浪、潮汐、大气压力、海水温度、盐度、密度、风暴、海啸等因素有关,其波动范围较小,且多为局部性的。海平面的长期变化主要是指地质历史时期海平面的变化。它的特点是虽然变化的幅度不大,但变化的幅度很大,甚至是全局性的。人们常说的海平面上升就是指这种长期的变化。一些科学家认为全世界的海平面正在上升。

冰川引起的海平面变化是指由于气候变化和变暖导致冰川边界反复进退而引起的海平面变化。在气候寒冷的地质时期,极地周围形成冰盖,海洋中的海水量相对减少,海平面相应降低;当气候变暖时,冰盖融化,冰水流回大海,海平面再次上升。关于海平面的波动范围,不同国家的科学家估计的数字不同。这主要取决于如何估算南极冰盖厚度,计算世界冰储量。根据一些计算,世界上95%的冰储量在南极地区,大约是3000万立方千米。如果有一天,南极洲和格陵兰岛的冰(约占全球冰总储量的99%)突然融化,那么世界海洋的海平面将上升100米。当然,这种情况发生的可能性极小。最有可能的情况是,所有冰川将在数千年后逐渐融化。同时,冰川融化会伴随着一个大陆的上升和海洋沉积物的下沉,因为大面积的载荷会因为冰川融化而从陆地转移到海洋。

地壳结构引起的海平面变化是指某些地壳构造运动引起的局部或全球海平面变化。局部地壳运动会引起区域性海平面变化。这种情况是地壳升降引起海面与陆地表面距离变化的结果。全球海平面的升降是由海洋盆地体积的某些变化、海底地壳的下沉或新的海洋盆地的形成引起的。世界海洋盆地总体积的增加会导致海平面的降低;相反,海底地壳的隆起和一些海洋盆地的消失会使海平面上升。板块构造学认为海平面变化与海底扩张速度有关。洋中脊增生的物质是热的,随着时间的推移逐渐冷却变得致密,所以洋底岩石圈在侧向扩张运动过程中随着时间的增加而下沉。如果海底迅速扩张,而距离中脊顶部一定距离的海底没有足够的时间冷却到“正常”水平,那么海底将高于正常水平,因此即使海水总量保持不变(大多数学者认为自古生代以来海水量基本保持不变),海平面也会因海洋盆地体积的减少而上升。相反,当海底缓慢扩张时,海平面会降低。事实上,海底膨胀率的变化所引起的海平面变化周期长达数百万年,其变化范围可达300至500米之间。

虽然全球地质构造运动在整个地质历史中对海平面变化起着决定性的作用,但科学家认为冰川作用对海平面变化的影响是第四纪以来(地质历史中最晚的1万年)最大的。6.5438+0亿年来,随着冰期的交替,全球海平面出现波动。大约35000年前,海平面大致接近现在的位置。最近的冰川作用导致海平面普遍下降。上一次冰期高峰期(约1.5 ~ 20000年前),海平面比现在低约130米。在冰期低的时候,大面积的大陆架浅海暴露在陆地上。当时日本与中国、亚洲与北美(沿白令海峡)、英国与欧洲、澳大利亚与新几内亚都是相连的(中国海洋地质学家发现中国东海古海岸线在冲绳海槽西坡的大陆架外缘)。后来由于气候变暖,冰川融化,海平面逐渐上升。现在世界海平面仍在上升。由于引起海平面变化的因素非常复杂,勘测测量技术存在许多不足,目前人们对海平面变化的历史和发展前景的了解还很有限。目前的海平面上升可能是暂时的,也可能是地球长期水循环的一部分。这个过程的发展趋势会不会造成新的冰川作用?总之,对于海平面上升的问题,人们无法给出一个最终的解释。

海平面长期变化最直接的后果是海侵或海退。导致海岸运动和海陆变迁,对大陆架和海岸地貌的基本特征、浅海和近岸沉积物和矿物产生重大影响。它可以攻击,淹没或放弃沿海工程和港口建筑,也可以转移或沉积河流。研究海平面变化规律并预测其发展趋势,对于研究第四纪地质、新构造运动、探索气候变化规律以及人类的生活和生产都具有重要意义。因此,目前各国专家都在更深入地研究这些问题。

目前,由于各种能源的开发利用,人们释放出大量的二氧化碳等气体,使得地球以外的大气成为温室,也就是人们常说的“温室效应”。有人计算过,在1987年,全世界的发电厂、工厂和各种机动车辆向大气中排放了56.5万吨二氧化碳。这个数字还在逐年增加:从1980到1987的八年间,全球二氧化碳的释放量增加了7.3%,几乎是以每年1%的速度增长。也就是说,空气污染是大气“温室效应”的根本原因,并可能导致全球变暖。科学家通过各种技术手段测量,大气中二氧化碳、甲烷、氯氟烃、一氧化二氮、臭氧和平流层中的大气溶胶粒子等温室气体的浓度一直在增加。全球变暖导致地球南北极的冰盖融化,海平面上升。近百年来,全球海平面上升了5 ~ 25厘米。如果大气中温室气体的增长速度维持在目前水平,全球气温每10年将上升约0.2 ~ 0.5℃,到2100年将累计上升1.5 ~ 4.5℃。全球海平面也将在2050年前上升约0.3 ~ 0.5米,到21年底可能上升约1米。这样,空气污染导致的温室效应的最终恶果将由人类自己承担。当然,对于21世纪气候变化趋势的估计,学者们有不同的看法。比如有的学者认为不是温度上升,而是温度下降。

海洋中的海水总是在运动,所以海平面也在不断变化。这种改变是短期的,也是长期的。短期海平面变化,如日变化、季变化、年变化、偶有变化等,主要与波浪、潮汐、大气压力、海水温度、盐度、密度、风暴、海啸等因素有关,其波动范围较小,且多为局部性的。海平面的长期变化主要是指地质历史时期海平面的变化。它的特点是虽然变化的幅度不大,但变化的幅度很大,甚至是全局性的。人们常说的海平面上升就是指这种长期的变化。一些科学家认为全世界的海平面正在上升。

减缓气候变暖的根本对策是控制温室气体向大气的排放,尤其是排放量最大的二氧化碳。但是,完全限制二氧化碳的排放对经济发展和人民生活水平的提高有很大的制约,特别是对一些以煤炭为主要能源的发展中国家;即使是那些经济发展水平已经相当高的发达国家,也很难完全做到。如何解决这一矛盾是人们面临的难题。

科学家指出,减少二氧化碳排放有两种现实途径:一是改善能源结构,如增加水电和核能的比例;二是提高能效,降低能耗。此外,大力保护和开发森林资源,扩大森林覆盖率,增加二氧化碳的吸收和转化。人们还应该看到,即使立即停止所有温室气体的排放,长期排放到大气中的二氧化碳等气体还会在大气中存留很长时间,有些气体可以存留一两百年。因此,人类应该采取与前一种政策互补、综合治理的方法。涉及其他行业的适应性对策,如加强对气候变化及其影响的监测和科学研究;开展节能技术研究,提高能源利用率;针对海平面上升可能造成的危害,加强海岸工程设施的建设和管理。当然,这些措施并没有从根本上解决问题。

综上所述,寻求减缓全球变暖及其危害的对策是一个涉及科学、技术、经济等多方面的复杂问题,需要调动社会各界的智慧和力量。但在研究和解决问题时,必须充分认识海洋在这些问题中的地位和作用。众所周知,海洋作为气候变化的调节器和控制者,可以对大气中的二氧化碳起到很好的调节作用。如果没有浩瀚海洋的吸收,大气中的二氧化碳含量会高出30% ~ 40%。因此,为了科学地讨论全球气候变化,我们必须深化对海洋的研究,以弥补人们对气候变暖的认识不足。然而,由于人们对海洋变化规律的认识不足,海洋对大气影响或调节的具体过程和机制仍不十分清楚。因此,从海洋的角度科学解释大气“温室效应”是非常困难的。

其次,人们对大气“温室效应”给地球带来的危害有不同的估计。一些科学估计表明,未来全球气温将上升6 ~ 7℃,海平面将上升4 ~ 5米。“60年后,大部分英伦三岛将沉入大海”,“日本列岛将沉入海底”,惊呼“上海、天津、杭州等大量沿海城市将因此消失,约占全国40 ~ 50%人口的沿海地区将被海水淹没”,等等。当然,也有人持相反观点,认为目前的问题没那么严重,没必要大惊小怪。

第三,人的科技对策也不一样。有人建议“太空屏蔽可以用来阻挡部分阳光,降低地表温度;发射出巨大的强红外光束,引爆大气中的含氯氟烃,使其破坏、解体;发射大功率太阳能卫星,将太阳能转化为微波,再将微波转化为电能,为人类提供能源,无需使用化石燃料;在高空平流层喷洒二氧化硫使其变成硫化物,可以遮挡阳光,达到降温效果。这一系列类似科幻小说的措施,对某些人来说是不可能的。他们相信如果成真,地球和人类都会毁灭。然而,提出这些想法的科学家对自己的计划充满信心。

第四,有人提出消灭台风来阻止地球表面温度的上升,因为海上产生的台风会对某些地区的温度产生影响。这种观点只看到了台风对气候的不利影响,忽略了台风对气候的调节作用。比如每年连续的台风,可以让中国东南部的气候变得温暖多雨,否则,这个地区很可能会干旱多雨,变成沙漠。

在讨论全球变暖的对策时,人们不得不解开许多自然之谜,在解释自然之谜的过程中寻求保护地球环境的方法。由于各种客观因素的限制,有些问题可能在短时间内得不到认可,暂时找不到解决方案,但不管有多难,人类最终会认识自然,找到保护地球的方法。