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地球面临9大危机

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科学画报6月14日报道一个由各学科专家组成的研究小组为地球做了一次“全身”检查。研究小组的成员包括瑞典斯德哥尔摩环境研究所所长乔恩·罗克斯特罗姆、德国波茨坦气候影响研究所保罗·克鲁岑、美国国家航空航天局气候科学家詹姆斯·汉森等。
他们发现,由于人类活动,地球正面临9大危机。通过分析大量数据,他们极尽全力为地球设定所能承受的这9大危机的安全界限。那么,这9大危机的现状如何?是否已经达到无法挽回的地步?我们接下来一一诊断。
海洋酸化
安全界限:全球海洋的平均碳酸钙饱和度≥2.75∶1
工业时代前期水平:3.44∶1
目前水平:2.90∶1
科学诊断:目前在安全界限内。不过,部分海洋的碳酸钙饱和度到21世纪中期将超过临界值。
当大气中的二氧化碳含量增多时,海洋吸收的二氧化碳相应增加。这些二氧化碳溶解在海水中,形成碳酸。从工业时代开始至今,海洋表层海水的pH(酸碱度)从8.16 下降到8.05。
目前,海洋酸化尚未对人类构成威胁,不过它已经对海洋的一些化学结构造成严重影响。其中,最重要的影响是它降低了溶解在表层海水中的碳酸钙含量。如果海洋中的碳酸钙含量过低,海洋中用碳酸钙构建外壳的生物就遭殃了。比如,珊瑚。当海洋中碳酸钙含量低于临界值时,珊瑚的碳酸钙外壳会溶解在海水中。
目前,全球海洋的平均碳酸钙饱和度已经从工业时代前期的3.44∶1下降到2.90∶1。而碳酸钙含量在不同海域中存在极大差异。据近期的统计数字估计,北冰洋等部分海域的碳酸钙饱和度可能降至1∶1。届时,珊瑚等海洋中的一些物种将在酸性海水中灭亡。此外,海洋吸收二氧化碳的能力降低,这将加剧全球气候变暖。
臭氧层空洞
安全界限:臭氧层平均厚度≥276个多布森单位。
目前水平:283个多布森单位。
科学诊断:目前处于安全水平。
臭氧层厚度用“多布森单位”表示。零摄氏度、标准海平面压力下,10-5米厚的臭氧层定义为1个多布森单位。当臭氧层厚度低于220个多布森单位时,臭氧层便出现空洞。20世纪70年代,南极上空的臭氧层空洞向人类发出警告。世界各国迅速采取行动弥补臭氧层空洞。随着导致臭氧层空洞的化学物质的禁用,臭氧层已经渡过了难关。
然而,噩梦还未完全结束。其中一个担忧是全球气候变暖带来的影响。当全球气候变暖后,更多的热量聚集在地表,致使臭氧层更加寒冷,很有可能促使滞留在大气层中的吞噬臭氧的化学物质把臭氧层“凿开”一个空洞。
克鲁岑曾因揭示臭氧化学现象而荣获诺贝尔化学奖。他建议,臭氧层的平均厚度不得低于276个多布森单位。随着吞噬臭氧的化学物质的浓度不断下降,我们有信心将臭氧层厚度维持在安全界限内。
淡水枯竭
安全界限:每年消耗淡水≤4000立方千米。
目前水平:每年消耗淡水2600立方千米。
科学诊断:到21世纪中期接近安全界限。
人类操控世界上的多条河流。因为修筑大坝,许多条河流终结了生命。人类行为已经导致许多湿地干涸。
另外,水资源的过度消耗还在威胁人类的生存。比如,饮用水短缺、农业灌溉缺水以及全球气候变化。50年来,中亚地区河流上的大坝已使咸海干涸。没有了咸海对气候的调节作用,整个中亚地区夏季更加炎热,冬季更加寒冷,土地一年四季面临干旱。
因为河流干涸,人们不得不抽取宝贵的地下水。一些人还在毁灭森林,破坏自然界的水循环。比如,亚马孙热带雨林的减少,将降低南美洲热带地区水的蒸发速度,有可能改变包括亚洲季风在内的北半球气候模式。
身为水利学家的罗克斯特罗姆把每年淡水消耗量的安全界限定在4000立方千米范围内。这个消耗量大致相当于世界三分之一的河流径流量,不包括雨林中和北极地区尚未开发的河流。我们离抵达上述安全极限还有一定距离。目前,每年淡水消耗量大约为2600立方千米。但是,我们不能掉以轻心,挥霍水资源。随着人口的增加,水资源只会越来越匮乏。为此,我们必须节约地球上的每一滴水。



1楼2010-06-15 18:19回复
    物种灭绝
    安全界限:每年物种灭绝率≤百万分之十。
    目前水平:每年物种灭绝率至少百万分之一百。
    科学诊断:远远超过安全界限。
    人类的多种生产方式使地球上的许多物种灭绝。比如,在它们的栖息地上开垦农田或者铺路,引进与本地物种无法共存的外来物种,用污染物毒杀它们,猎食它们,以及改变全球气候,等等。尽管每个物种都是独立个体,但是对于地球这个大的生态系统而言,每个物种都有自身的价值。所以,物种的灭绝将破坏地球一系列生态系统,诸如回收废物、清洁污水、保持海洋化学结构。
    生物多样性是健康生态系统的重要指标。目前,我们还不能确定究竟要损失多少物种、哪些物种,才会导致生态系统崩溃。当然,我们也不希望这一天到来。据统计,目前每年的生物灭绝率为百万分之一百。这一灭绝率堪比地球历史上经历的大规模灭绝事件,包括恐龙灭绝。
    为了避免重现历史悲剧,研究小组把安全界限设定为每年生物灭绝率低于百万分之十。他们坦言,如果我们不控制物种的灭绝率,不给其他物种生存的空间,人类最终将把自己逼近险境。
    氮循环失衡
    安全界限:每年固氮量≤3500万吨。
    目前水平:每年固氮量1.21亿吨。
    科学诊断:远远超过安全界限。
    氮是构成生命的基本元素。然而,地球库存的氮气不能被生物直接吸收,需要通过固氮作用成为氨,才能被生物吸收利用。自然界中存在一些固氮和脱氮的微生物。正是借助这些微生物,地球上的氮循环才能得以维持。
    不过,人类的种植行为干预了氮循环。为了增加土壤中可吸收的氮,德国化学家弗里茨·哈勃于20世纪初发明了工业固氮方法,从大气中制取氮肥,从而改变了自然界原来的氮循环。如今,采用这种方法每年能从大气中固氮8000万吨,并将固态氮撒播到世界各地的农田里。此外,燃烧化石燃料、木材和农作物等方法也能固氮。目前每年人工固氮量达1.21亿吨,远远超出了地球所能承受的范围。
    过量的氮正在酸化土壤,破坏许多物种。大量的氮注入周边的湖泊和海洋,导致多处水域富营养化。富营养化的水域滋生了大量水生生物,这些生物的生存又耗尽了水域中的氧气,致使许多水域成为一滩死水。
    罗克斯特罗姆尝试着把人为固氮的安全水平设定在每年3500万吨,约占目前人工固氮总量的四分之一。这是一项艰难的任务。
    田地匮乏
    安全界限:≤15%的无结冰土地被用于农业种植。
    目前水平:12%的无结冰土地被用于农业种植。
    科学诊断:21世纪中期将达到安全界限。
    农业的拓展速度继续加快,人们已经开始征用热带雨林作为农业用地。目前,世界上过半的热带雨林已经消失。草原原本是野生动物活动的天堂,现在却被人类圈养的牲畜占据。罗克斯特罗姆分析认为,农业扩张使地球生态系统丧失服务功能,加剧气候变化,并改变淡水循环。
    目前,人们已经把大约12%的无结冰土地转变为农田,共计大约1600万平方公里。罗克斯特罗姆把土地利用的安全界限设定在全球15%无结冰土地转变为农田。不过,他坦言,更为关键的是我们不仅要限制农田数量,更要讲究如何使用农田。为了避免超过安全界限,我们应该提高农业种植率,充分发挥高产土地的价值。
    气候变暖
    安全界限:大气中的二氧化碳浓度≤350×10-6。
    工业革命前期水平:280×10-6。
    目前水平:387×10-6。
    科学诊断:已经超过安全界限。
    全球气候变暖是近年来讨论最多的话题。大量历史证据显示,大气中不断增多的二氧化碳温暖了地球。我们燃烧化石燃料,使得大气中的二氧化碳含量从工业化前期的280×10-6飙升到目前的387×10-6。研究小组则把安全界限设定为350×10-6。事实上,早在20年前,大气中的二氧化碳含量就已经超过了安全界限。
    那么,既然已经超过了,为什么还要将350×10-6作为安全界限呢?如果这个安全界限属实的话,为什么在超过之后,我们仍然健在。研究小组给出的答案是,过量二氧化碳带来的影响不是瞬间的,而是长远的。它的影响就像滚雪球一样,越积越多,直至给人类带来毁灭性的灾难。我们之所以现在还健在,是因为这个雪球还在壮大中。
    


    2楼2010-06-15 18:19
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      2012临近,神秘事件层出不穷,权贵富豪们可以得到方舟的船票,但是我们普通人应该怎么办,我们不能坐以待毙!给大家推荐个生存狂站点吧:http://www.langmanzg.com 里面有很多有用的资料,好好看一下,或许某一天会救你一命。


      IP属地:山东4楼2010-06-15 19:26
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