瞬态响应的改变大气二氧化碳的浓度
本节的标题中包含的问题立即相关预测潜在的气候变化问题,为人类经济活动的重要性是不可能高估。它并非没有原因,这个问题引起了关注,不仅单独组科学家和科学界在一般情况下,政府组织必须计划和决策对经济,社会和技术发展的人类社会。
据Keeling(1973),估计Marland(1984)和Rotty(1987),消费数据分析的煤、石油和bet雷竞技 在世界所有地区,总传入的二氧化碳,125年自从工业革命达到187 x 109 tC。这98%的燃烧有关bet雷竞技 和2%生产的水泥。自工业革命以来年度平均排放的二氧化碳增加了0.1 x 109 tC 1984年到1864年的5.3 x 109 tC。从最近的估计Marland(1989),和Marland博登(联合国政府间气候变化专门委员会,1992年),碳的累积释放从化石燃料的使用和水泥生产从1850年到1987年达200±20 GtC和全球年平均二氧化碳GtC工业排放= 5.7 / GtC 1987年和6.0 + 0.5 /年1989年和1990年。额外的碳释放到大气中是由于影响陆地生物群(森林砍伐和土地利用的变化)。重要的是要理解,所有上述人为因素的作用,和主要的陆地生物群,尤其是提高燃烧化石燃料和排放二氧化碳的增加光合作用的速率和生物质竞争。
这里有几种方法来估算陆地生物的生物量的变化。最具代表性的库存是基于历史数据的使用土地所有制的性质。系统化这些数据霍顿et al。(1983)挑出六种人为陆地生态系统变化:(1)农业用地的清算;(2)利用自然生态系统作为牧场;(3)结算后二次森林的生长;(4)停止种植的农业用地;(5)停止剥削的牧场;(6)植树造林(植树之前清除地区)。每个状态的生态系统的特点是它的面积的变化,年龄和碳含量的生物量和有机质的土壤。已被证明的霍顿和Skole联合国政府间气候变化专门委员会,1992年),每年排放的二氧化碳由于陆地生态系统的变换超过的强度工业废水到1960年,二氧化碳的排放总量从1860年到1985年达115 x 109 tC + 35 x 109 tC的标准差由森林生物量的分配初始值的不确定性无机物土壤和土地利用的动态不准确的信息。这个估计,与其他库存估计二氧化碳在大气和陆地生物群之间交换提出了在表6.2。
所有其他的估算方法人为影响陆地生物群是间接的。尤其是我们提到,该方法基于比率的变化数据的使用浓度的稳定碳同位素13 c和12 c在常年的年轮木植物和珊瑚。众所周知,同位素13 c包含不仅在大气中,而且在陆地生物质和化石燃料,并在后者相对含量是大气中约20%不到。因此,燃烧化石燃料或破坏生物必须导致减少13 c / 12 c值< 513 c, < 513 c = 103 [(13 c / 12 c) - (13 c / 12 c) PDB) / (13 c / 12 c) PDB的相对离职13 c / 12 c从所谓的PDB标准,定义为相对含量的13 c和12 c,壳的软体动物化石Belemnitella美国发现白垩纪沉积
作者 |
观察期间 |
总输入(109 tC) |
年平均输入(tC 109年“1) |
|
雷维尔,芒克(1977) |
1860 - |
-1970年 |
70 - 80 |
0.6 - -0.7 |
柏林(1978) |
1800 - |
-1975年 |
40 - 120 |
0.2 - -0.7 |
Siegenthaler et al。(1978) |
1860 - |
-1974年 |
133 - 195 * |
1.2 - -1.7 * |
Stuiver (1978) |
1850 - |
-1950年 |
120 * |
1.2 * |
福瑞尔(1979) |
1860 - |
-1974年 |
70年 |
0.6 |
Hampicke (1979) |
1860 - |
-1980年 |
180年 |
1.5 |
陈和奥尔森(1980) |
1860 - |
-1970年 |
150年 |
1.4 |
摩尔et al。(1981) |
1860 - |
-1970年 |
148年 |
1.3 |
霍顿et al (1983) |
1860 - |
-1980年 |
180年 |
1.5 |
彭et al。(1983) |
1850 - |
-1976年 |
240 * |
1.9 * |
彭(1985) |
1800 - |
-1980年 |
144 * |
0.8 * |
Kobak和Kondrashova (1987) |
1860 - |
-1983年 |
60 - 85 |
0.7 |
霍顿和Skole |
1860 - |
-1985年 |
115 + 35 |
0.85 + 0.30 |
*估计从数据获得的同位素分析。
存款。估计的强度的生物来源的二氧化碳通过这种方法(它们是由星号标记)也在表6.2。可以看到库存估计他们不矛盾:既指出,碳输入到大气中过去的120年里,由于人为影响陆地生物,必须量(60 - 90)x 109吨,也就是说,一半的二氧化碳的排放为代价的燃烧化石燃料。
如果一个人利用Marland(1989)估计为化石燃料燃烧和水泥制造霍顿和解释的(参见联合国政府间气候变化专门委员会,1992)从土地利用变化估计碳的释放,然后总向大气中释放的碳从1850年到1986年期间必须GtC 312 + 40。这个版本的碳必须增加大气中的二氧化碳的浓度147 ppm (1 ppm全球大气co2 GtC = 2.12)。因此,如果工业化前的大气二氧化碳浓度288 ppm是重建从冰芯分析(联合国政府间气候变化专门委员会,1990年),那么1986年全球年平均平均大气co2浓度435 ppm。然而,测量可以从那个时候显示相应的大气二氧化碳浓度348 ppm 41 + 6%的累积释放。剩下的部分必须在海洋和陆地生物群之间重新分配。换句话说,这意味着全球净吸收二氧化碳的海洋和植被生产力增加了工业革命的开始。前者是解释为增加co2分压海洋和大气之间的差距,而后者的增加不是很明显。它可能是与所谓的关联受精作用(增强营养生长和增加二氧化碳的水平)。
直接测量表明,该半球内二氧化碳浓度差(目前约8 ppm)小于期望如果几乎所有的化石释放发生在北半球。这表明有一个出人意料的大水槽在北半球相当于超过一半的二氧化碳释放的化石燃料。鞣料et al .(1990)分区北部沉碳之间的海洋和陆地生物群,使用数据在表层水,二氧化碳分压而倾覆et al .(1989)预设的,这个水槽的大部分是由于自然的不平衡在北半球碳循环组成的净碳运输从北半球到南半球的海洋和返回运输碳在大气中。最后声明相当于一个假设的存在countergradient大气中co2通量:上面提到的半球内co2浓度差意味着连续co2通量从北半球到南半球。
第二个特征是一个相对较小的净输入的碳到大气中二氧化碳的热带地区,因为两个出气的温暖的热带水域和森林砍伐。根据吉林et al。(1989),这可能解释为显著(大约50%)减少二氧化碳的净通量从热带地区施肥效应的结果。然而,这一结论,以及黝黑色的结论et al .(1990)和Keeling et al .(1989)关于大型碳汇的起源在北半球,需要测试。
在讨论即将到来的大气二氧化碳浓度的变化我们注意到预测这些有必要知道,首先,预测电力工程的发展,第二,这一部分仍在大气中二氧化碳的排放。解决的第一个问题是紧密联系社会的发展前景有着复杂的经济、社会、人口和生态问题。很明显,这样的预测或场景,它们通常被称为,只能近似。提出的,不过,我们介绍两个雷格斯诺夫•库兹民(1981)和第三工作组政府间气候(联合国政府间气候变化专门委员会,1990)。raybet雷竞技最新下面考虑第一个预测的基础。
能源消耗应该提供一个足够高人口的生活水平。年底提议时,下一个世纪,地球的人口将达10 - 12美元,这当时特定的能源消耗(人均能源消费)将达到现在的水平10千瓦•/去年同期人均在所有发达国家,那么能源消费总量将TW-year等于100 - 120 /年(109 KW-year粗旷= = 31.54 x 1018 J),但人口的增长和雷竞技手机版app工业化的过程在许多发展中国家的能源费用会增加每单位国民生产总值(雷竞技手机版appGMP)。工业化也会导致的额外消耗材料(金属、塑料、等等)人均,因此,增加了特定的能源生产能力。将需要额外的能量生产食品的人口增加,这反过来需要土地的耕作与低生育率和新生产大量的能源消耗化肥改良的土地。有必要增加能源消耗矿产资源开发新的存款,复苏工业废料,为人类提供淡水。需要额外的能源消耗对环境的保护(污水处理、空气净化等)。这一切导致特定的能源消耗将增加10 - 20千瓦•年人均/年,或100 - 200太瓦•/年。另一方面,从政策产生更多的能量之一,提高能源的使用效率和最大的经济是不可避免的。由此产生的能源消耗的地球人口的21世纪可能60 TW•/每年。这样的预测被雷格斯诺夫认为,Kozmin(1981)为基础,估算二氧化碳的净排放强度的工业起源。
IPCC的场景(所谓的常态(BaU)场景)涵盖了排放的二氧化碳(co2)和其他温室气体(甲烷(CH4),一氧化二氮(N20),一氧化碳(CO),氮氧化物(N03)和氯氟化碳(氟利昂))从目前到2100年。假设人口接近105亿下半年的下一个世纪。经济的增长是在未来十年每年2 - 3%在经合组织国家和东欧和devyeloping国家3 - 5%。雷竞技手机版app被认为是减少之后的经济增长水平。能源供应是煤炭和在需求方面只取得适度的效率增加。公司控制,砍伐森林将继续,直到热带森林枯竭和农业排放的甲烷和N03是不受控制的。
自完成1990年ipcc的场景中,新信息变得可用。它包括修订的人口增长率,re-estimation温室气体的源和汇和改进的数据热带森林砍伐森林生物量,以及最近的政治事件的后果在前苏联,东欧和中东,影响经济活动的水平和能源生产和使用的效率。这需要一个更新的1990年IPCC的场景。结果,我们有六个彼此替代1992年IPCC的场景不同的人口和经济增长率,假设化石燃料的使用和生物碳排放。
在第一个场景中称为IS92a场景中,更新人口假设大约10%高于1990年IPCC鲍起静场景:全球人口从52.5亿年的1990增加到84.1亿年的2025,到113.1亿年的2100人,大约94%的增长发生在发展中国家。雷竞技手机版app
假设经济增长从1990年到2000年也高于用于鲍起静场景。依照他们的年平均增长率假设国民生产总值(GNP)等于2.9%从1990年到2025年,从1990年到2100年的2.3%。的估计国民生产总值增长率为最初的35年,从1990年到2024年,远低于世界大多数地区在过去的35年,从1955年到1989年。在过去的75年即将到来的世纪,国民生产总值被认为是由于预期减少人口增长放缓。未来的国民生产总值人均被认为是下个世纪整个上升,但最迅速的发展中国家,甚至在2100年,人均收入将仍然低于发达国家的水平。雷竞技手机版app
其他假设关注主要能源消耗、资源可用性、土地利用变化和排放。特别是,建议一次能源总需求的年均下降每单位国民生产总值的0.8%,1990 - 2025年为1.0%,1990 - 2100,累计净化石C排放,热带森林砍伐和相关累积净C排放总量从森林砍伐将因此GtC等于28.5,6.78 x 106平方公里和1990年42 GtC GtC - 2025年和1386年14.47 x 106平方公里和77 GtC, 1990 - 2100。最后,从能源的二氧化碳排放率,水泥生产和森林砍伐GtC采取的是7.4 /年1990年,GtC 12.2 GtC / 2025年和20.3 / 2100年。
剩下的1992年IPCC的场景设计检查的敏感性未来温室气体排放的一个广泛的可选的输入假设关于人口和经济增长,石油和天然气资源可用性,导致更高或更低的价格和促进核能和扩张iOS雷竞技 额外使用煤矿甲烷能源供应,改善区域污染控制(通过环境附加税30%化石能源使用),森林砍伐率的变化和碳存储在生物量、等等。总的来说,场景表明,二氧化碳和其他温室气体的排放可能大幅上升,在缺乏强有力的控制措施。
现在净二氧化碳排放的工业或工业+生物起源已经决定,下一个任务必须估计这些排放的分数仍然是空运的。最简单的方法是观察假设相同的分数仍然是空运的在过去的十年里,也就是46±7%。言之凿凿,这个方法已经用于生产的估计气候变化随之而来BaU和IS92a场景。raybet雷竞技最新还可以使用冰核的空气样本分析的结果从格陵兰岛和南极冰盖和数据监测站年均二氧化碳浓度的变化,一方面,和工业排放的估计,另一方面。在后一种情况下,平均价值从1760年到1984年期间没有发现等于56%和(39±5)%的生物源的发射率(1.6±0.8)GtC /年(见Bjutner, 1986),同样,困难出现的预测未来的大气二氧化碳浓度。实际上的恒常性的假设并不满足:即使是相对较短的时期从1963年到1978年的价值计算没有考虑生物源从49岁增加到60%(见Bjutner, 1986)。仍然是只使用全球的碳循环模型的参数a是不固定的,但相反,确定,连同所有其他变量。
首先让我们检查模型情况:步进式增加大气中二氧化碳的浓度。适当的瞬态响应气候系统描述的框架内的零维模型方程
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