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科学家称沙尘暴可能是地球全球变暖"制冷剂"

发布时间:2012年03月20日 13:50 | 进入复兴论坛 | 来源:光明日报 | 手机看视频


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乌鲁木齐遭遇沙尘暴。张新军/CFP

  全球气温上升的幅度一直远低于科学家根据二氧化碳浓度上升所预测的温度值。于是有人认为,地球系统可能存在着极其复杂的反馈机制,沙尘可能就是一种与二氧化碳增温相对立的非常重要的“制冷剂”。

  沙尘暴是一种灾害性天气,但在研究全球变化的科学家眼中,沙尘暴是大自然中生物地球化学循环中的重要一环。科学家把悬浮在空气中、直径在1微米-100微米左右的固体、液体微粒叫做“气溶胶”,沙尘气溶胶是气溶胶重要的组成部分。

  他们认为,沙尘气溶胶通过三种途径对地球环境产生重要影响。

  首先,它像一把阳伞阻挡太阳辐射进入地球表面,也就是所谓的“阳伞效应”。其次,沙尘粒子还可以作为云凝结核,影响云的形成、辐射特性和降水,产生间接的气候效应,被称为“冰核效应”。另外,最受科学家关注的是“铁肥料效应”,即“铁假说”――在海洋中增加铁可使浮游生物增加,并消耗大量的二氧化碳,使大气中的二氧化碳浓度降低,进而降低全球的温度,而铁则来源于大陆的沙尘。

  最近一个时期,科学家对极地冰芯中沙尘、温度、二氧化碳浓度及海洋原始生产力的古气候记录进行对比分析,发现在地球系统中存在“低二氧化碳浓度-高粉尘”和“高二氧化碳浓度-低粉尘”两种状态,这表明粉尘与二氧化碳浓度之间存在着某种相互交错的机制。提出了“沙尘-二氧化碳浓度-气候”的反馈理论,认为沙尘既是气候的产物,又对气候起着控制作用。因此,面对气候变暖,增加海洋中的沙尘含量,可以有效地抵消二氧化碳浓度上升所引起的增温。

  有人通过对2001年4月中亚强沙尘暴过程在中国、韩国、日本和北美大陆地面粉尘观测与同期北太平洋海洋生物观测事实,推测出平均一年只需要10-15次左右的强沙尘暴过程,就可基本满足北太平洋海洋浮游生物所需要的各种营养物质。

  其实,沙尘暴像任何自然过程一样,对人类的影响也具有两面性。科学家说,如果将沙尘暴纳入到复杂的地球系统中,沙尘暴所起的作用就不简单。如我国的黄土高原就是古代千万年沙尘暴的产物,其疏松的土质和处于季风雨区的自然特征,为古人利用木棍等极为原始的工具开发农业提供了最基本的自然条件;伟大的黄河文明发源于黄土高原,在很大程度上就是沙尘暴给予人类的恩赐。

  同时更重要的是,如果没有沙尘气溶胶携带来的沙尘供应海洋生物所需要的各种物质,其中一环就会断裂,整个海洋生态系统就将改变,从而引起全球气候的急剧变化。因此,沙尘暴扬起的粉尘成为与二氧化碳增温相对应的地球“制冷剂”,并成为研究全球物质循环及气候变化中的关键环节之一。

  再如日本,原来认为沙尘暴影响了他们的环境,但最近却转变了态度,认为沙尘暴是自然的恩赐,因为沙尘暴抑制了日本的酸雨。

  由于沙尘气溶胶可以进行远程传输和沉积,从某种角度讲,没有沙尘暴,也就没有北太平洋上最璀璨的明珠――夏威夷,因为造就夏威夷最初的养料来自遥远的欧亚大陆内部的沙尘暴。

  从全球的角度来看,一个沙尘弥漫的地球可能会抑制全球的气候变暖。虽然不很理想,但我们仍然期待着它能发挥更积极的作用。