全球气候变化及其对人类生存的影响

第31卷Vol󰀁31󰀁第3期No󰀁3西华师范大学学报(自然科学版)JournalofChinaWestNormalUniversity(NaturalSciences)2010年9月Sep󰀁2010

文章编号:1673󰀂5072(2010)03󰀂0284󰀂08

󰀁󰀁收稿日期:2010-06-20作者简介:廖静秋(1989-),女,北京科技大学冶金与生态工程学院工作,研究方向:环境管理.全球气候变化及其对人类生存的影响

廖静秋

(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京󰀁100083)

摘󰀁要:20世纪以来,随着世界经济的迅速发展,工业化和城市化进程加快以及不可再生能源的过度开发利用,导致大气中CO2等温室气体剧增.全球气候正在发生巨大变化,气候变暖已经成为世人瞩目的全球性环境问题之一.本文综合分析了引起全球气候变化的主要因素和气候变化对人类生活的影响,并提出了相应的减缓对策和措施.关键词:全球气候变化;温室效应;人类健康中图分类号:X21󰀁󰀁󰀁文献标识码:A

20世纪以来,随着世界经济的迅速发展,工业化进程加快,人口剧烈增长,矿质燃料和不可再生能源的

过度开发,土地不合理利用,森林被大面积砍伐󰀂󰀂导致大气中CO2、CH4、O3、氟氯烃化合物等温室气体剧

增,全球气候发生变化.气候变化正直接或间接地对自然生态系统产生影响[1].研究表明,气候变化已经影

响到各种自然和生物系统,如冰川退缩[2]、永久冻土层融化[3-5]、海平面上升、飓风、洪水、暴风雪、土地干旱、

森林火灾、物种变异和濒临灭绝、饥荒和疾病以及中高纬度地区生长季延长[6],影响到物种分布区域[7-9],生物种群结构与多样性[10],生态系统脆弱性[11,12]等,气候变化超越了国界,危及所有的生灵,包括人类自

身[13].

1󰀁全球气候变化的现实

政府间气候变化专业委员会(IPCC,IntergovernmentalPanelonGlobalClimateChang)1990年公布的研究结果认为,大气中CO2的浓度从19世纪前的280ppm达到现在的350ppm,结果还预测,按现有大气CO2浓度增长的速度,到21世纪中叶(2030-2050年),CO2浓度将加倍(560ppm-600ppm),将导致全球增温

1-3.5 ,到下世纪末全球温度将增加1.5-4.5 ,且纬度不同增温程度也不同,北半球中高纬地区温度将

升高5-10 .对格陵兰和南极洲冰盖层钻探所取的岩心的分析表明,1950年大气中CO2体积分数为0.28!

10-3,现在上升到0.344!10-3,几乎增加了1/4[14].科学家普遍认为,到21世纪50-60年代,大气中CO2的含量将比现在增加1倍左右[15-17].我国的气候变化趋势与全球气候变化的总趋势基本一致[18].

尽管对全球增温幅度的预测不尽相同,但全球气候正在发生巨大变化,气候变暖已成为毋容置疑的事

实,并成为世人瞩目的全球性环境问题之一[19].

2󰀁引起全球气候变化的主要因素

气候作为人类赖以生存的自然环境和自然资源的重要组成部分,与人类生存和社会活动有着密切联

系[20].多数研究结果表明,全球气候变暖的主要原因有两个:一是自然原因;二是人类活动,其中人类活动对

近年来气候变化作用明显.󰀁第31卷第3期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁廖静秋:全球气候变化及其对人类生存的影响285󰀁2.1󰀁人类活动对气候变化的影响

20世纪90年代以来,全球气温几度达到最高记录,气候变暖导致全球冰川融化,降水分布发生变化,海

平面上升15-25cm,这些变化无法用太阳活动、火山爆发和火气能量交换等自然变化过程来解释.IPCC也断定人类活动对全球气候有很明显的影响,人类活动和全球气候变化之间有着复杂的相互影响(图

1)[21,22].

科学家认为,一半的温室效应是由CO2引起的,CO2含量增加主要是由于人类活动和工业发展[23].现代人的生活方式建立在燃烧矿物燃料的基础上,不断涌现的各种新产品几乎都是以电力或石油等能源为动力

源.矿物燃料(如煤、石油、天然气等)和植物性燃料(如木材、木炭等)的开采和燃烧在繁荣经济和推动社会进步的同时又把地质时代积累于地下的碳以CO2的形式释放进大气.大气中CO2含量增加间接导致全球森

林面积减少,降低了绿色植物对CO2的吸收能力,同时被用作燃料的木材释放出大量CO2[24].矿物燃料大量消耗、原始森林大规模减少、过度开荒等不合理生产活动改变了大气地球物理化学循环,

加剧全球气候变暖.例如热带雨林作为巨大的碳库,每公顷含碳约200,t人类大面积砍伐在降低其调节大气平衡的能力的同时还释放出储存于热带雨林的大量碳;另外,过度放牧、开垦等不合理农牧业生产活动造成草地生态系统不断退化,由原本的碳汇转化为碳源,增加了大气CO2浓度;草地退化后土壤流失加剧,导致

土壤中大量的有机碳(约100tPhm2)暴露于空气而被氧化,结果大量的CO2释放到大气中从而引起大气

CO2含量增加,加剧全球变暖[19].全球人口数量剧增和城市化进程的加快也是引起气温升高的重要原因.城市热岛效应、化石能源的过度

开发、废弃物的大量排放等问题改变了大气的化学组成,导致大气系统的紊乱,从而导致全球性的气候变化.

伴随着20世纪经济的快速增长,世界人口增长的速度也不断加快.2006年世界人口达到65亿.人口增长加剧了粮食危机,由此导致土地过度利用、地表土严重侵蚀、土地荒漠化等一系列生态危机以及乱砍滥伐森林、

围湖造田等严重破坏生态环境平衡的事件,直接导致气候的不稳定.最近几十年,全球城市化进程不断加快,世界上一半的城市CO及SO2含量过高,北美和欧洲15%-20%的城市中含氮化合物超标.70年代初我国286󰀁西华师范大学学报(自然科学版)2010年

各大城市空气质量较好,随着经济的迅速发展,城市人口以及汽车的大量增加,目前,我国至少有5个城市排

在全球10个污染最严重的城市之列,全国500多座城市中只有不到1%的城市大气质量符合世界卫生组织

卫生标准[23,25].2.2󰀁自然因素对气候变化的影响

自然因素是指由于地球轨道周期性变化引起冷暖周期变化.大尺度(以万年为单位)的周期性变化是冰

期与间冰期和小尺度(以百年为单位)的周期性变化如∀中世界温暖期#、∀小冰期#和∀现代暖期#[26].例如

华南沿海[27]及珠江三角洲的∀小冰期#和∀现代暖期#问题.珠江三角洲的∀小冰期#以公元1488年∀高明大雪#为开始,1983年初的∀普降大雪三日#为结束,其间有3个较明显的冷期和2个相对暖期.小冰期之后,进

入∀现代暖期#.香港1890-1987年的年平均气温资料表明,小冰期之后气温将明显上升.有研究表明,1860

-1910年间全球气温一直较低,30年代初期气温明显升高,80年代快速上升,达到本世纪最高的10年[28],最冷与最暖的10年之间年温差0.5-0.6 .其他诸如火山爆发、地震等自然变化过程也对全球气候变

化产生了一定的影响.

3󰀁气候变化对人类生存的影响

全球气候变化对人类的生存环境、工农业生产和人类健康等都产生了重大影响.3.1󰀁气候变化对人类生存环境的影响

3.1.1󰀁气候变化对生物多样性的影响

全球气候变化造成森林生态系统退化和海洋生态系统的改变,气候变暖势必影响生态系统的结构、功

能、生产力和边界.据考证,大气污染和酸雨使大面积森林被毁.联邦德国1982年受灾森林面积达0.57万km2,占总面积的8%,1983年上升到34%,1984年进一步扩大为50%.受气候变化的影响,我国森林面积也

大量减少,长江上游森林覆盖率从原先的50%减至目前的8%,四川盆地森林覆盖率减至4%[23].

森林生态系统的退化和海洋生态系统的改变还会影响全球水资源的分布,对生物多样性造成巨大危害.例如,频繁暴雨和海平面上升对红树林沼泽系统和珊瑚礁的影响.IPCC推断,若全球气温上升3-4 ,许多

珊瑚礁系统将严重毁坏;冻原和北方森林的扩展,热带、亚热带和北方生态系统火灾将增加,这些变化必将引

起全球生物多样性的丧失.

气候变化扰乱原有栖息地,有利于外来种的入侵,同时也使本地物种的分布生境发生迁移(表1)[29,30],从而影响了全球生物多样性[19].

表1󰀁法国Brian󰀁onnais山区22a间(1970-1992)植物分布区迁移情况[29,30]

Tab.1󰀁PlantmigrationintheBrian󰀁onnaisregion,Francebetween1970and1992[29,30]

向南坡迁移(种数)未变(种数)向北坡迁移(种数)总种数

分布海拔上升78774159(50%)

分布海拔未变157058(19%)

分布海拔下降3636099(31%)

总种数115(36%)67(21%)134(43%)316

3.1.2󰀁气候变化对全球水环境的影响

气候变暖对人类生活的水环境产生了巨大的影响,如全球水资源分布改变、极端自然灾害频繁发生、海平面上升以及淡水资源短缺等.全球降水分布已发生变化,亚洲、拉丁美洲和北美洲大多地区变得更加潮湿,

非洲和东南亚地区变得更加干旱.气候模型预测未来雨水充足的地区(至少5cm/d)降水更多,干旱地区(3

-13mm/d)降水更少,从而导致旱区更旱、涝区更涝.气候变暖更是加剧了旱灾的次数和程度,尤其是干旱的非洲,面临气候变暖,许多地处干旱和半干旱地区的发展中国家异常脆弱[19].1997年在马拉喀什举行∀第󰀁第31卷第3期󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁廖静秋:全球气候变化及其对人类生存的影响287󰀁一届水资源论坛#发表公报指出:人类正面临水资源危机.国际水文地质学家协会主席米歇尔∃奈特指出:

世界地下水资源有一半正在受到污染,缺水现象会影响到80个国家和全世界40%的人口.国际水管理研究所在一项关于水资源日益紧缺的报告中指出,21世纪初世界1/4以上的人口将生活在严重缺水的地区.新

近成立的专门研究世界供水情况的一个委员会预测,到2025年出现缺水的大部分地方位于非洲和中东地

区,但是印度、中国的部分地区、秘鲁、英格兰和波兰也将会受到缺水的影响[14].虽然如此,目前全球的淡水资源仍面临过度开采和大面积的污染,有专家预测,到本世纪末世界污染物排放量将增加到16000-21000

亿m3,水资源将受到严重污染.我国的水体污染也十分严重,据统计,1990年全国废水排放量达354亿,t其

中工业废水排放量为294亿,t70%左右的废水未经处理直接排入江河湖海.据1990年评价的94条河流城市段中,70%受到不同程度的污染、10%受严重污染.有专家认为,在21世纪,水资源危机将取代能源危机,

成为人类所面临的最严重问题[31].

许多学者对全球性海平面变化的研究表明,全球海平面正在以每年1.0-2.0mm的速度上升,过去100a中,全球海平面上升的最佳估算值为10-20cm之间,我国海平面变化与世界总趋势基本一致.

3.2󰀁气候变化对农业和畜牧业的影响

3.2.1󰀁气候变化对农业生产的影响农作物产量除了受技术、品种和虫害等因素影响外,还受热量、水分等其他自然资源等气候因素的制约.

全球气候变暖增加了自然灾害发生的频率、影响粮食产量变化的总趋势[32].2007年12月巴厘岛会议期间,联合国粮农组织气候变化部门间工作组主席武尔夫∃基尔曼指出:气候变化正在威胁全球的粮食安全.如何