正如火山颗粒会对太阳的辐射吸收与反射产生重大影响一样,还有其他因素会影响前面提到的 30% 反射回太空。(我们必须有点技术性,但要坚持下去。)
术语辐射平衡是指地球既不增加也不损失能量。这 30% 被称为“反照率”,这是一个拉丁术语,意思是白色。因此,当反照率较高(反射的能量更多)时,地球会更冷,而当反照率较低(地球吸收更多辐射)时,地球会更热一些。
由于采取了气候当然,当每个学生的研究中,没有温室气体的影响地球的平均表面温度将是-18℃或0°F,根据理论phsyicist史蒂芬库宁在不稳定的。
然而,我们知道地球的实际温度是 15℃ (59°F),其温室气体使地球温度升高到其观测温度。
如前所述,水蒸气是最普遍的温室气体,但仅占大气中所有分子的 0.4%。截获的太阳辐射热的90%以上是水蒸气。(自我提醒:为什么我不知道这一点......没有温室气体,就不会有生命......时期。)
现在是游览碳循环路径的时候了(生物学 101)。一个NOAA的网站上指出:“碳是形成像蛋白质和DNA复杂的分子基础。这种元素也以二氧化碳 (CO 2) 的形式存在于我们的大气中。碳有助于调节地球温度,使所有生命成为可能,是维持我们生命的食物中的关键成分,并为我们的全球经济提供能源的主要来源。碳循环描述了碳原子不断从大气层移动到地球,然后又回到大气层的过程。由于我们的星球及其大气形成了一个封闭的环境,这个系统中的碳含量不会改变。”
地球上所有元素的数量都是固定的,可以重复使用/回收利用,包括我们喝的水和呼吸的氧气。碳循环也不例外,可以通过下图以图形方式最好地理解。
光合作用是绿色植物和其他生物利用阳光从二氧化碳和水合成食物的过程,同时产生氧气作为副产品。
但这是一个简单的事实:地球上所有碳的 99.95% 已被吸收并锁定在沉积岩沉积物中。另有 0.01% 被锁定在化石燃料中,使地球上所有二氧化碳的总量达到 99.96%。
目前,海洋吸收了大约 0.038% 的其余部分,剩下大约 0.002% 用于大气和植物生命。
可以肯定的是,植物吸收二氧化碳,它们保留碳并释放氧气。动物吸入氧气,呼出二氧化碳。
附近的图表总结了 6 亿年范围内大气二氧化碳和全球温度的长期视图。(请注意大气二氧化碳与历史温度变化之间的关系。)
在我们走得更远之前,我们需要更好地了解化石燃料、它们的产品和副产品,包括排放。
几个世纪以来,农民都知道原油的存在,但不知道如何处理它。1855 年,耶鲁大学化学教授Benjamin Sillman分析了这种黑色物质,发现煤油可以提炼,是比鲸油更好的能源。
今天,我们中的一些人认为化石燃料除了能源之外还提供一系列商品和服务,如地板蜡、室内装潢、毛衣、连衣裙、阿司匹林、眼镜等)。
但是燃烧化石燃料是有代价的,否则这些化石燃料就不会成为温室气体自然循环的一部分。
“影响气候的最显著人为的温室气体是二氧化碳(二氧化碳)和甲烷(CH 4),”库宁中写到未结算。“它们在大气中的浓度正在增加,因为我们正在排放它们。但是……关键是,浓度和排放量之间的联系并不简单。
“首先,人类排放的二氧化碳是地球顶部、海洋、植物和大气之间巨大的碳自然循环的一个相对较小的附加物。尽管气候模型声称准确,但这对气候的影响是高度不确定的。”
以下是过去 250 年收集的年度排放量。
换个角度来看,如今每年向大气中排放的二氧化碳总量约为 750 吉吨 (GT),其中 37 GT 是人造的 (~5%)。
美国的 5.3 GT 与 1993 年的排放量相同,主要是因为减少了煤炭的使用,主要是用天然气代替(当作为燃料燃烧时,其二氧化碳含量约为一半,但甲烷含量确实更高)。中国 10.0 GT/年的二氧化碳排放量自 1993 年以来增加了五倍(印度增加了四倍。)。
然而,令人担忧的是,二氧化碳会在大气循环中停留很长时间。
Koonin 写道:“今天排放的大约 60% 将在 20 年后留在大气中,30% 至 55% 将在一个世纪后仍然存在,15% 至 30% 将在 1000 年后仍然存在。”
“目前的二氧化碳浓度为百万分之 415 (PPM),每年排放 37 GT,将使大气浓度每年增加约 2PPM。”
此外,甲烷气体在过去一个世纪中的浓度有所增加,并且已经/将在一定程度上影响未来的变暖。甲烷气体浓度约为二氧化碳的 1/200,但由于它们与不同颜色的红外辐射相互作用,每增加一个甲烷分子,变暖的效力就增加 30 倍,但它们的分子只能维持 12 年。
更重要的是,大部分甲烷排放实际上来自“肠道发酵”(牛打嗝)。在巴西和印度发现了最大的牛群,因为这些国家(和中国)已经/正在转向更多的肉食性饮食。
这带来了下一个问题:世界人口从 1800 年的 10 亿增长到2020 年的77亿以上。但据联合国估计,真正的挑战是到 2030 年将达到 85 亿,到 2050 年将达到 105 亿。
目前美国农业生产水平是 1948 年水平的 2.7 倍,增长率为 1.5%。在过去的 20 年中,世界范围内的作物和牲畜总产量以平均每年 2.5% 的速度增长。
“除了更好的植物品种、种植方法和肥料,二氧化碳还促进了产量的增长,”已故的Rodney W. Nichols、占星地质学家和退休宇航员Harrison H. Schmitt在2016 年的一篇博客文章中写道。
“这种更高的粮食安全可以减少发展中国家最贫困地区的贫困,并提高他们的福祉和自给自足。”
但是,这种人口爆炸现在并且将是一个真正的挑战,它将影响所有国家对世界所有资源的压力。
让我们继续讨论另一个组成部分:今天,等式两边都有气候影响,同时变暖和变冷。
人类还以多种方式对地球施加降温影响。它们包括来自生物质燃烧的气溶胶羽流、来自农业砍伐地区的风尘、干湿地、农田、船舶和车辆的尾气等。
气溶胶粒子吸收和反射太阳光线,从而减少到达地球表面的阳光量。根据Climate.gov的说法,它们还与云相互作用,在许多情况下使它们更亮、寿命更长,同时也减少了到达地表的阳光量。
“事实上,气候建模中最大的不确定性源于对云的处理,”库宁在《未解决》中写道。“当前的计算机模型测量气候(变化)在大气和地球母亲的水平和垂直方向上使用 3 维网格。
“然而,云比迫使建模者做出假设的模型网格框小。这是需要‘调整’的一个例子……而且‘这是调整模型以处理麻烦的不一致或令人厌烦的不确定性的纸上谈兵的过程’。”
对于真正理解我们人类是否是房间里的大象所需的智能,绝对需要公正的科学建模。是的,人造化石燃料排放确实有额外的变暖效应,但今天并不像我们认为的那么重要(人造排放的温室气体占 4.5%)。
总的来说,各国正在建立一个基于一套不完整的科学、猜测和意识形态的新世界,这些世界可能无法满足立即取代当今世界 80% 需求的化石燃料产品的危险状态。
是的,人造化石燃料排放是等式中的一个新组成部分,我们知道对地球有一些施加的变暖影响……但是目前在多大程度上以及在多大程度上不是“已确定的科学”。
但是,正如我们所知,绿色能源解决方案已经离开了车站。
第 4 部分将重点介绍当今寻找问题的一些解决方案。