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大气二氧化碳含量增速停滞植物功劳有多大
发布时间：2016-12-02 08:54点击：
今年5月,澳大利亚联邦科学与工业组织(CSIRO)大气科学家PaulKrummel在写给科学家的一封信中表示:“在过去的4天里,格里姆角的二氧化碳水平已经超过了400ppm(百万分之一)。”这个数值表明大气中的二氧化碳水平正在进入一个危险的区域——比作为工业时代开端的19世纪升高了约280ppm。
类似的消息已经见怪不怪,最近几年,我们经常可以看到类似“全球温室气体浓度再创新高”的消息。比如,2015年11月,世界气象组织也曾向外界透露过这样的消息:由于人类工农业等活动产生的二氧化碳、甲烷等长期存在,地球大气的辐射强迫水平从1990年到2014年上升了36%。
自工业革命以来,大气中的绝对二氧化碳含量一直在上升。主要来自化石能源的消耗、火山活动、人类和动物的呼吸运动及其他方面。而植物的光合作用是消耗二氧化碳的“主力军”。
海洋也可以吸收大气中的二氧化碳,但近些年来,由于物理及生物变化,海洋吸收二氧化碳的能力被削弱,更多的二氧化碳因此留存在了大气中。首先,海洋表面变暖削弱了其吸收二氧化碳的能力。此外,由于海面变暖后水体质量变轻,与深海的交流变少,进一步降低了海洋吸收二氧化碳的能力。反过来,海洋水体混合变少意味着能浮上海洋表面的养分变少,这改变了海洋生态,减少了海洋生物对碳的摄入。
前澳大利亚联邦科学与工业研究组织成员、澳大利亚国立大学学者迈克尔·劳帕赫(MichaelRaupach)表示,土地和海洋吸收了约一半的二氧化碳排放。虽然每年的情况都会有所变化,但已有初步规律表明,海洋吸收二氧化碳速度正在放缓,已经跟不上大气中二氧化碳浓度的增速。
植物的功劳:二氧化碳含量增速出现停滞
不过,二氧化碳含量的飙升,带来的不全是全球变暖这样的坏消息,它也会导致另一个我们知之甚少的后果。
一个由世界各地科学家组成的研究团队研究了33年来的卫星数据,他们发现:在过去的33年里,由于二氧化碳含量的上升,世界变得更加绿色了。同时,碳排放的增加也导致草木和植物上的树叶变得越来越多。
为什么会这样?研究者说二氧化碳能够产生肥力效应。植物通过光合作用吸收空气中的二氧化碳,而随着空气中二氧化碳的增加,植物、草木甚至粮食作物都会生长得更快,而这一点在气候温暖的地方表现得更加明显。并且,随着大气中二氧化碳的含量攀升到如今的水平,地球表面的草木数量也在急剧增加。
肥力效应对全球二氧化碳含量的影响有多大?来自《自然·通讯》的气候科学研究报告显示,虽然人类活动造成的二氧化碳排放仍在增加,但大气二氧化碳含量的增长率却出现了暂时停滞。
研究者认为,这是由于陆地植被碳吸收增强,减少了二氧化碳排放在大气中的留存比例。相关研究报告显示,在过去的33年中,世界绿化的面积增加了1800万平方公里,这大约是美国国土面积的两倍。这样的增长已经足以对水循环系统以及气候体系中的碳产生重大改变。一方面,大气二氧化碳含量提高增强了光合作用,但另一方面,全球温度上升减缓也减弱了释放二氧化碳的呼吸作用。这两种因素都意味着植物吸收了更多的二氧化碳。因此,从2002年到2014年,大气二氧化碳的蓄积速率每年约降低了2.2%。
不过,研究团队提醒,大气二氧化碳含量增长率的减缓很可能是暂时的,在绝对二氧化碳含量持续上升的条件下,植物碳储存增加也无法解决气候变化问题。
科学家的方案:“掩埋”二氧化碳
当然,从二氧化碳排放源头来看,许多国家也在努力降低碳排放。一份最新的研究报告显示,2016年全球二氧化碳排放量将只增长0.2%,这已经是连续第三年排放量几乎没有变化。
在21世纪头十年,全球二氧化碳排放量每年还增长3%。中国二氧化碳排放量占全球的约30%,由于经济增速放缓以及燃煤减少,2016年中国二氧化碳排放量将减少0.5%。美国的排放量预计减少1.7%。天然气、风能和太阳能在发电过程中将逐步取代煤炭。
科学家甚至想出了“掩埋”二氧化碳的办法。研究人员一直在研究以固体形式将二氧化碳储存在地下、特别是储存在玄武岩中的方法。玄武岩是一种火山岩,地球表层约70%由它构成。当它接触到二氧化碳和水时会发生化学反应,可以把二氧化碳变成白垩状的固体材料。
科研人员以前曾以为这种化学反应需要数千年时间才能完成,但新研究显示实际只需数年时间。
据美国《科学美国人》网站11月18日报道,美国华盛顿州“瓦卢拉玄武岩试验计划”的科研人员将二氧化碳注入玄武岩构造层,发现液化的二氧化碳后来变成了固体岩石。太平洋西北国家实验室的研究人员进行的此项研究表明,经过大约两年的时间,二氧化碳固化成了一种名为富铁白云石的矿石。这项研究证实了地球的主要岩石玄武岩可用于永久安全储存二氧化碳。
今年早些时候,冰岛“碳固定”项目取得成功。研究人员将一家地热发电厂富含二氧化碳的火山气体注入地下深处、新近形成了玄武岩构造层,这些二氧化碳通过化学反应用了约两年时间变成了固体。
上述研究结果如能大规模应用,有望降低二氧化碳排放量,但能否降低成本还是一大挑战。