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没有报告的其他通量估计这里指Jaffe (1992)。

图6负NH3 /没有和N20源和汇的。两个数字是给定的,最高价值是人为贡献和较低的数量是总通量(自然+人为)。

由于各种人为因素。类似的结果以全球其它地区(Vitousek et al ., 1997 b)。

气候:12.7raybet雷竞技最新.2 N20和对流层03

由于不平衡的源和汇,大气N20增加3 Tg N /年或0.2% /年。图12-9显示平均N20 NOAA-CMDL网络混合比率从四个站,巴洛莫纳罗亚山、萨摩亚、和南极(数据来自NOAA-CMDL,可以获得www.cmdl.noaa.gov)。最近的IPCC估计给总N20源16 Tg N, 7 Tg是人类活动的结果(联合国政府间气候变化专门委员会,1997)。人为N20来源的最大贡献是3 Tg N

www.cmdl.noaa.gov。" / >

图12-9 BRW全球基于NOAA-CMDL N20浓度观察枣疯病,SMC)和热点。从NOAA-CMDL数据,可以获得www.cmdl.noaa.gov。

主要农业土壤,施肥后丢失。

对氮化肥气态损失的主题,反硝化作用已被广泛研究。罗尔斯顿(1981)提供了一个良好的评论这个话题,并给出数据表明在10 - 75%的化肥氮可能会丢失这个过程(通常在20%)。各种作物管理实践已经发展来应对这个问题。例如,有大量的随机过程,有机碳和水将增加脱氮,而限制这些因素将减少它。

Matson et al。(1998)描述一个化肥使用和实验气体排放在墨西哥的小麦农场。在这个实验中,作者用传统的/高施肥方法和减少肥料的方法,但肥料应用的方式是更有效地使用的植物生长。结果表明,当使用每公顷作物产量减少肥料策略类似于高肥料,但气体N排放(没有和N20)约10%的基本情况。因为这个策略使用更少的肥料,这个协议也给最好的结果对农民的利润。这很重要,因为它表明,可以减少农业排放没有N20和提高农民的底线。

对流层臭氧也辐射活跃和有充分的证据表明,现在关于工业化前浓度的两倍,至少在北半球。这一增长是由于增加的排放没有*bet雷竞技 燃烧,紧随其后的是光化学臭氧生产(克鲁岑,1988;洛根,1985;中场和Kley, 1988)。这个人类引起的变化很大程度上有助于辐射强迫的气候(Marenco等,1994;raybet雷竞技最新联合国政府间气候变化专门委员会,1995)。洛根(1994)进行了详细评价自由对流层臭氧探空仪的数据。一般来说,这种分析显示臭氧每年约1 - 2%的趋势在过去二十年中在美国、欧洲和日本,与更高的趋势观察到日本和欧洲。对于美国和欧洲03浓度约似乎已经夷为平地,而日本站继续显示增加。这是不符合事实*排放在美国和欧洲并没有增加,而他们正在迅速增加(5% /年)在东亚(加藤和Akimoto, 1992)。

N20和对流层03的增加是导致增加辐射强迫。基于浓度变化之间的前工业化时期,1850年到1992年,二氧化碳,N20,和对流层03贡献1.56,0.14和0.4 W / m2全球平均辐射强迫(联合国政府间气候变化专门委员会,1995)。然而,由于其较短的生命周期(2 - 4周),对流层的对流层臭氧很不均匀,所以在计算的不确定性对辐射强迫显著大于更长寿物种。基于预测的未来趋势ios版雷竞技下载 和农业排放,这些都是通过21世纪将继续增加。

12.7.3平流层化学

如前所述,NzO同温层化学中起着重要的作用,提供没有*平流层的主要来源(见12.5节)。更难以预测的是平流层化学将如何改变由于持续增加大气N20的浓度。早期的研究表明增加N20会导致平流层03显著减少。然而,当前报告表明平流层没有*起着关键作用的“保护”同温层03 CFC-produced CI激进分子更重要的损失(例如,所罗门和Schoeberl, 1988;图恩和阿尔及利亚士兵,1991)。未来增加N20如何影响平流层03目前是一个悬而未决的问题。

额外关注的领域对平流层臭氧是可能没有*直接排放到平流层高空飞行的超音速飞机。这个问题已经出现多次在过去的20年里,航空旅行和商业航空公司的压力增加了。然而,尽管大量的研究工作来理解平流层化学,问题是复杂的平流层氯的变化水平,首先由于对流层氯氟烃的快速积累,其次是氯氟化碳排放量快速下降由于《蒙特利尔议定书》。报价从1994年世界气象组织/联合国科学评估臭氧损耗、执行概要(1995年世界气象组织):

超音速飞机大气的影响取决于飞机的数量,操作的高度,废气排放,背景氯和气溶胶载荷。预计舰队的超音速运输会导致重大trace-species浓度的变化,特别是在北大西洋的飞行走廊。二维模型计算的影响预计舰队(500架飞机,每个发射11月15克,每燃烧1千克的燃料在2.4马赫)在平流层氯加载十亿分之3.7,意味着额外的(即。除了那些来自halocar-bon损失)年平均下降0.3 - -1.8%的北半球臭氧列。然而,重要的不确定性在这些模型结果,特别是在平流层低于25公里。相同的模型无法再现观察到平流层的臭氧趋势低于25公里在1980年和1990年之间。因此,这些模型可能不是正确包括机制是重要的在这个至关重要的高度范围内。

12.7.4光化学烟雾

不健康的臭氧浓度由于光化学生产从氮氧化物每天都会发生,成千上万的人住在大的城市中心。特别是大城市的居民在温暖的气候,如洛杉矶、墨西哥城、雅典和北京。raybet雷竞技最新例如,在1970年代洛杉矶超过美国环保署03标准每年175 - 200天左右(借出和凯利,1993),但是现在洛杉矶取得进展。在1990年代早期,洛杉矶超过了03卫生标准“仅仅”每年100 - 150天,峰值浓度也大大下降。这种变化是加强车辆的结果排放标准,改善发动机的可靠性和提高控制non-vehicular来源,尽管更多的人开车近车辆英里和1970年的两倍。尽管如此,存在严重的担心城市如洛杉矶是否能满足现有臭氧标准。

1997年,美国环境保护署收紧03标准,改变从120 ppbv 1 h平均80 ppbv作为8 h标准。这样做是由于大量的新证据,03年健康的影响发生在较低的水平。自洛杉矶不能满足当前的标准,似乎不太可能他们将能够满足新标准。虽然很长一段时间洛杉矶可以合理的被称为“世界臭氧之都”,现在可能被快速发展的城市超过其他国家。雷竞技手机版app例如,墨西哥城和北京都有严重的03烟雾问题,可能超过在洛杉矶的问题。

臭氧也造成重大破坏植被。在一些地区密集的工业和农业并存,有很大的可能性由于臭氧对粮食生产的影响。这是因为臭氧破坏作物可以发生在混合比率低至60 ppbv也因为氮肥料的应用不会增加当地排放(如上所述)。因此在某种程度上有一个“自限性”从添加额外的肥料效应的增加没有排放会导致减少作物产量由于臭氧层的破坏。基于光化学模型Chameides et al。(1994),在中国地区的农作物产量已经被几个百分点的影响。这种影响将继续恶化,中国继续工业化。

尽管光化学臭氧生产的主题进行了广泛的研究,仍有一些剩余的不确定性。必要的反应已经在12.5节中提出的,这里只简要地讨论了。在所有高温燃烧过程,特别是发电厂和汽车,没有生产的直接的反应N2 + 02,从氮含量燃料。这个不可以氧化多种N02的机制。在也和阳光的存在,CO氧化甲烷和其他碳氢化合物导致臭氧产量。在城市环境中,这些微量的昼夜循环物种通常会表现出特征模式的浓度最大值首先在不,然后N02,紧随其后的是03年在中午(国家科学院,1977)。证据表明,天然碳氢化合物以及anthropogenically产生氮氧化物是城市和农村的重要前体臭氧(刘et al ., 1987年,1988年)。

如表12所示,全球没有*生产是由人为来源。在城市环境中,几乎所有没有*来自化石燃料燃烧。

12.7.5酸雨

酸性降水、酸雨对淡水可以造成重大影响,沿海,森林生态系统(例如,把et al ., 1996)。都有陈列”,从没有*排放,从S02排放二氧化硫~对酸雨作出了重大贡献。SOiVNO的相对比例,m降水将大幅S02 / N03区域排放的决定。在发达国家,不受控制的燃烧雷竞技手机版app煤和高硫燃油导致显著的排放S02,相对于没有*。由于严格控制烟囱S02排放在一些地区和增加没有汽车排放的*,N03预计将增加的相对贡献(Sirois, 1993;Mayewski et al ., 1990)。

在偏远的冰核,溶胶~和N03 ~浓度增加了由于人为排放(Mayewski et al ., 1986年,1990年)。这是由于前体化合物(例如,

没有从源导出*)地区。例如,Honrath和贾菲(1992)发现在巴罗的氮氧化物浓度升高,阿拉斯加在春季,夏季相比。这主要是由于减少了氮氧化物去除过程在冬天,如硝酸过氧化乙酰。

12.7.6物种多样性

每天地球永远失去了大量的植物和动物物种。这目前的灭绝速度超过任何在过去地球上生命的历史。大部分的损失是由于栖息地的丧失,特别是在热带地区。然而,一些物种丢失是由于营养平衡的变化和产生的生态系统结构的变化。Vitousek et al。(1997 b, c)文件在几个地区由于植物多样性的损失干态和湿沉积人为不^”。这是因为在相对较高的氮沉降的地区,更小的物种数量必兴盛。根据Vitousek et al . (1997 b)减少多样性使生态系统不稳定,例如,在干旱。

12.7.7 N施肥和全球碳循环

由于氮是一个限制在许多生态系统养分,增加固定氮可显著提高植物的生长。这称为“氮施肥。”In regions where anthropogenic nitrogen is deposited two results are possible: reduced vegetative growth due to acid precipitation (see above) or increased growth due to nitrogen fertilization. Typically, the initial nitrogen deposition will stimulate growth; however, later, a plant can become "nitrogen saturated" and no longer respond to additional nitrogen inputs (Mellilo et al, 1989; Vitousek, 1997b,c). To the extent that nitrogen fertilization causes increased plant growth, this will result in increased uptake of atmospheric C02 and increased global biomass.

的一个问题了解扰动全球碳循环的问题“失踪的下沉。”This describes the fact that the relatively well-known anthropogenic sources of C02 significantly exceeded the annual atmospheric increase of C02. Some of the anthropogenic emissions are being taken up by the oceans, but based on a number of quantitative models, it is unlikely that the oceans are adsorbing all of the missing sink (IPCC, 1995).

基于各种证据,许多研究人员现在认为陆地生物必须占用年度人为碳排放的一个重要部分。例如鞣料et al。(1990)使用二氧化碳观测和全球模型计算区域的源和汇,得出的结论是,一个巨大的碳汇必须手术在北半球。辛德勒和贝利(1993)使用一种生物地球化学的方法来得出结论,北部森林储存额外的1.02.3 Tg C /年由于人为氮的沉积。哈德逊et al。(1994),使用全球三维ocean-atmosphere-biosphere碳模型,达到了相似的结论。因此,它似乎由于人为氮肥的增加,同期海洋地区对碳的吸收量负责隔离的很大一部分6 Tg每年碳排放的人类活动。

表面上看起来,全球氮肥是有益的,因为它减少了大气中二氧化碳的浓度,因此其辐射强迫。然而,它提出了一个问题:全球生物质多久可以继续以这种方式回应。应该从氮肥的北方森林切换氮饱和,或者其他营养树人成为这些生态系统的限制,那么大气二氧化碳的增长速度会增加(假设排放保持不变)。总的来说,这种不确定性是一个重要的限制我们的能力来预测未来大气二氧化碳的浓度。

12.7.8未来

全球人口、肥料使用,和化石燃料燃烧都将继续增长。Galloway et al。(1995)提供了估计N通量由于肥料生产和化石燃料燃烧,通过区域,现在和2020年(见表12)。基于这些估计,全球肥料产量将增加超过70%,化石燃料的排放,将增加115% !从表12可以看到,大部分的增长预计将发生在发展中国家的大量试图达到发达国家的生活标准和生活方式。

问题

第四节会怎样氮循环的如果地球上的生命突然没有变化?这些变化的时间尺度是什么?

12 - 2,如果由于人为活动,氮是要除去的大气热源(N2)海洋水库(陈列),需要多长时间来检测这种变化?这是一个热力学有利的过程吗?

表12胜当前和预计(2020)对全球氮循环的影响(Galloway et al ., 1995)

11月,由于化石燃料排放肥料生产和使用燃烧排放(Tg N /年)(Tg N /年)

现在2020现在2020

发达国家14个16 29 30

欠发达世界6 29 50 104

亚洲(不包括日本)4 13 36 85

全球21 46 78 134

12胜农业和森林砍伐是如何改变了全球利率的固氮作用和反硝化作用?如何持续提高农业生产率不使用工业生产的化肥吗?

以讨论大气N20的重要性。为什么它是重要的知道一些关于它的自然和人为下沉?大气N20扮演的是什么角色在行星气候的控制?raybet雷竞技最新(见例如,洛夫洛克,1979)。

后)描述的臭氧浓度的趋势对流层和平流层,总臭氧列。这些变化氮氧化物的角色是什么?

劲旅的主要反应是什么导致的形成光化学烟雾吗?如何增加没有*低排放导致臭氧浓度峰值在某些领域?你会主张没有降低,排放标准在某些领域?什么策略将为发展中国家的城市你建议避免成为喜欢洛杉矶吗?雷竞技手机版app

12-7知道地球上平均降水每年约1米,计算我的全球平均浓度\ ' 03在雨水假设50%的没有,删除湿沉积HN03。假设这是酸性的唯一来源,这雨水的pH值是什么?现在使用不重做这个计算,2020年的排放量。

本次从数据图以12比4和表12中,计算大气N20一生。您会期望大气N20增长率(图12-9)保持大致相同,更慢或在2020年比今天好吗?解释一下。

12-9假设当前的排放和水槽保持大致相同,估计全球大气二氧化碳混合比在2050年。现在重复计算,但这一次假定陆地生物圈不再继续这个人为碳封存。

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