信息Mqz
Maiepnan 3 amnmehhb !ii aBTopcKtiM npaBOM
微量气体和气溶胶的预算。平流层臭氧层的变薄使进入对流层的紫外线通量增加，从而加速光氧化过程。
理解对流层化学与全球变化之间的复杂相互作用是一项艰巨的科学挑战，只有通过科学学科之间的密切合作、观测与建模之间的紧密相互作用以及广泛的国际合作才能解决这一挑战。
2 J简介
在公众的心目中，“全球变化”几乎已经成为“全球变暖”或“气候变化”的同义词，这是对原有含义的狭义简化。raybet雷竞技最新虽然毫无疑问，气候变化的可能性对地球上的人口来说是非常重要的，但我们不能忘记我们生活在一个几乎所有人都raybet雷竞技最新要面对气候变化的时代地球成分体制正在发生变化。的大气的化学成分陆地生物群因土地利用变化、大量燃烧、森林砍伐和物种灭绝而改变。海洋生物受到过度捕捞、富营养化和污染的影响。人们倾向于把这些问题看作是独立的环境问题，每个问题都在一段时间内吸引了公众的注意力，每个问题都需要一个具体的解决方案。
这种方法掩盖了一个事实，即所有这些现象都同时发生在同一个“地球系统”中，因此，它们相互作用，相互加强或削弱，或改变彼此的时间演变。这一观点反映在“Bretherton”图(图2.1)中，该图显示了人类活动、物理气候系统和生物地球化学循环之间的复杂联系。raybet雷竞技最新
尤其重要的是要检查地球系统可能的反馈，它放大了扰动的影响。众所周知，温度升高会导致冰反照率、大气水汽含量和云量的变化，这些变化反过来又会导致温度升高。如果存在额外的正反馈，它们将添加到已知的反馈中，并且由于在较高增益下的极端非线性行为，可能会产生不成比例的大影响(Lashof等人，1997年)。
在本章中，我将通过精选的例子或案例研究，探讨人类活动、大气化学、气候和生态之间的一些相互作用。raybet雷竞技最新我将从(相对)简单的内容开始，从更复杂的内容开始，但要记住，在这里探讨任何一个问题的深度和复杂性都远远超出了像这样的概述章节的框架。
2.2“最简单”的情况:人为卤碳化合物
地球系统发生全球变化的最明显证据是大气成分的变化，特别是大气排放的一些长期存在的微量气体的浓度不断增加工业活动．这是CO?由C. D. Keeling在夏威夷马una Loa站进行的长期测量(Bacastow et al.， 1985;Keeling等人，1995年)和随后的许多
Maiepnan, 3auwmeHHbiSi asTopcKUM npaBOM
Seofnwn»
物理气候系统raybet雷竞技最新
土壤”项目^ lopfnflnt
Sedurwrfl
以几十年到几百年为时间轴的地球系统过程的概念模型
映射
tar System tniitiiiçiii (Mlvifcgwitfl . exe
Bnaw r iwil Ttj
Tcrrentiinl
LS”jifw-iti
RptvCfea
Ii .rtibfr lufcet
循环EEEED I- x-1
TiatKwpNtffc: Chcrnsalnr
在(imescafe today * -在时间尺度上的月到海洋流感* n - roni - iitis -ittor
Fiffurc 2.1+ wBrethcri«n”图。此版本的图表已拍出b\地球系统科学教育计划，大学空间研究协会，怀特托，威斯康辛州，Sec彩板部分为彩色版本。
其他微量气体，如甲烷(CH4)、一氧化二氮(N?0)、一氧化碳(CO)和大量卤化碳氢化合物(I loughton等人，1996年，以及其中的参考文献)。
后一类化合物包括氯氟烃(CFCs)、氟利昂)、氯仿甲酯(三氯甲烷)和部分卤化氟氯化碳(hcfc)，这些都是完全由人类制造的，没有自然来源。由于它们是工业生产的，通常由相对较少的制造商生产，因此存在关于它们生产和释放到环境中的数量和时间的准确记录。大多数人为卤代烃没有重要的生物汇，在水生系统中不易水解，因此它们唯一的主要汇是大气中的光化学分解。对于大多数物质来说，这种汇遵循一阶动力学，即其速率是微量气体浓度的线性函数。
由于这些气体的源和汇函数具有良好的特征和简单的功能，它们在大气中的浓度作为空间和时间坐标的函数可以相对容易地理解和建模。图22以甲基氯仿的时间记录为例说明了这种行为，这种物质没有已知的自然来源，几乎完全通过与对流层OH反应来去除。《蒙特利尔议定书》严格限制甲基氯仿的使用，因此其产量在1990年前后急剧下降。这导致其在1991年的大气趋势发生逆转，从平均每年4.5±0.1%的增长到1995/1996年每年约14%的下降。这种行为可以在大气模式中描述，并用于推导其加权平均值大气一生(4.8年)和全球平均OH浓度(Montzka et al.， 1996;Prinn等，1995)。
虽然我们使用这些化合物作为反馈过程最小的最简单情况的例子，但我们应该指出，即使在这里也可能出现一些复杂情况，如果这些物质中的任何一种能够改变平流层臭氧密度，从而显著改变进入对流层的紫外线通量，从而显著改变对流层OH丰度，它就可能影响其自身的寿命。尽管它已经
图2.2。北半球对流层中甲基氯仿(CHjCQj)大气混合比例的时间演化(来自kurylo等人，1999年)，此版本的图表由拉斯系统科学教育计划制作，大学空间研究协会，威斯康辛州怀特劳。另见彩色版节。
图2.2。北半球对流层中甲基氯仿(CHjCQj)大气混合比例的时间演化(来自kurylo等人，1999年)，此版本的图表由拉斯系统科学教育计划制作，大学空间研究协会，威斯康辛州怀特劳。另见彩色版节。
daiepwan, daiepwan
认为对流层OH的显著变化没有发生在图2.2所示的时间尺度上(Prinn et al.， 1995)，这个问题不是没有争议的{Krol et al，， 1998)，下面将更详细地讨论这个问题。
2.3一个更复杂的例子:二氧化碳
在某种程度上，CO?代表了与前一种情况相反的极端:它受到强烈和复杂的生物地球化学相互作用的影响，其人为来源只是对自然通量的轻微扰动。进出陆地和海洋生物群的二氧化碳年通量约为每年150 Pg C (1 Pg - 10g)，而化石燃料燃烧和燃烧产生的排放则为150 Pg C水泥制造仅占K年约6 Pg。然而，是这一小增量增加到CO的大生物源通量中吗?是二氧化碳增长的主要原因吗?在大气中浓度约为一半温室气体效应．其余的大气中二氧化碳的增加是由于热带森林砍伐这一过程将碳从“长期存在的陆地生物量”储层中转移到大气中。
为了了解和预测大气中二氧化碳的丰度，我们需要彻底了解控制二氧化碳在地球各部分之间转移的所有复杂的生物地球化学相互作用，包括深海和浅海、海洋和陆地生物群、沉积物和土壤等等。在气候和碳循环以及“营养”元素(N、P和S)之间有大量已知的反馈，而且很可能还有更多的反馈仍未被探索(例raybet雷竞技最新如，参见Lashof等，啊，1997)。因此,公司?对生物化学家来说，这可能是最“有趣”的微量气体。然而，对于大气化学家来说，它是“无聊的”，因为它在大气中没有发生任何相关的化学反应。因此，在这一章中，我不详细讨论全球碳循环，我只说几句简短的话。
然而，在这里强调一点可能是值得的，我们将在接下来的部分中多次回到这一点:热带在理解全球变化中的重要性。热带地区是全球人口增长最快、工业扩张最剧烈、土地利用和土地覆盖变化最迅速、最普遍的地区。热带地区还拥有最大的陆地植被，具有最高的光合作用和呼吸速率(Houghton和Skole, 1990;Raich and Potter, 1995)。因此，热带土地利用的变化很可能会对未来几十年的全球碳循环产生深远影响(Houghton et aL, 1998)。
2.4源汇模式非常复杂的微量气体:CH4、N20
在公司吗?，甲烷是最重要的温室气体有明确的证据表明，由于人类活动，其大气浓度正在增加。为了理解这种增加，人们花了很大的精力来阐明这种微量气体的预算。
Marepwan, aamnLMeHHbitf aBTopcKWM npaBOM
生物质
继续阅读:生物圈的笔记
这篇文章有用吗?