尽管我们能够安全地在地球表面生活得益于温室效应,可是温室效应却也让地球上的生命面临着一场“灭顶之灾”全球气温越来越高,已经让有些生命难以承受。近百年来,产生温室效应的气体成分突然多了起来,最为明显的就是二氧化碳。
在自然界中,动植物在呼吸时,吸入氧气,释放二氧化碳。植物的光合作用恰好相反,它们将二氧化碳重新固定在有机物中。亿万年来,动植物共同作用的结果,造成了我们看到的比较稳定的大气组成二氧化碳约占大气体积的0.03%~0.04%。20世纪60年代,美国加州理工学院的科学家查尔斯·大卫·基林(CharlesD avid Keeling)发现,大气中的二氧化碳变多了。1958年,他来到夏威夷的莫纳罗亚火山,用他发明的仪器来细数大气中的二氧化碳个数。在连续数年监测大气中的二氧化碳个数之后,他发现大气中二氧化碳的含量不仅会随着昼夜周期性起伏,而且有四季变化的规律:每年的5月份读数最高,10月份读数最低。看来,就像地球上的所有生命一样,大气也在进行“呼吸”,而且就在这一年又一年的“呼吸”过程中,大气中的二氧化碳含量逐渐增加。1958年,基林测得的大气二氧化碳含量为310ppm(100万个大气分子中有310个二氧化碳分子),2015年这个数值为400ppm,据估计,到2100年,这个数值将突破661ppm。
那么,为什么近百年来大气中的二氧化碳突然多了起来呢?一是因为石油、煤炭、天然气在燃烧过程中会释放出大量二氧化碳,而它们是支撑火力发电、交通运输和工业生产的主力。另一个原因是森林被大面积地砍伐,于是通过植物光合作用被固定的二氧化碳大大减少。产生二氧化碳的源头增多了,“消费”二氧化碳的途径减少了,难怪大气中的二氧化碳越积越多。
除了二氧化碳,甲烷也对全球变暖有突出“贡献”。甲烷是天然气和沼气的主要成分,天然气通常与石油共生,而沼气就是“沼泽里的气体”。在石油和天然气的生产、炼制、存储和运输过程中,可能会有甲烷泄漏。城市垃圾和废水的处理过程中会产生沼气,牛羊等家畜消化饲料时通过打嗝和放屁也能产生沼气,而且它们有随着现代城市化、农场化进程不断增长的趋势。
不过,大气中最多的温室气体并不是二氧化碳和甲烷,而是水蒸气。云层(由水蒸气组成)会挡住地球上向外辐射的热量,这也是为什么在有云层的晚上,我们会感到气温比无云层时高一些。水蒸气产生的温室效应约占整体温室效应的60%~70%,这是因为水蒸气吸收红外辐射的效率比二氧化碳高得多。可是当我们讨论温室效应时,通常都会对水蒸气视而不见。这是因为,虽然大气中的水蒸气处在一个动态平衡中,但是由于二氧化碳增多引起的温度升高又导致大气吸收更多的水蒸气。水蒸气反馈非常强,它能够使二氧化碳的温室效应翻倍。相对那些因人为因素增加的温室气体而言,想减少大气中的水蒸气,我们还真的是力不从心。