自从欧洲工业革命以来,人类的工业活动大量使用化石燃料
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所谓「地表覆盖」,是指「地表及浅层地下 的生物物理状态」。
地表覆盖的变迁包括:生物多样性( diversity ) 、 基 础 生 产 力 、 土 壤 品 质 、 径 流 、 沈积速率的变化(Steffen et al., 1992)。
地表覆盖的变迁事实上也就是维系生物圈及 地圈的各种物质与能量的源与汇(sources and sinks)的变化。
臭氧空洞扩大
臭氧洞是如何形成的? 经过多年的研究,大气 化学家发现与氟氯碳化物释出的氯(Cl)及氧化 氯(ClO)破坏臭氧有关。氟氯碳化物是人造的 化学物质,通常作为冷却剂及喷雾器中的推进 气体(propellant gas)。氟氯碳化物在对流层 中 相 当 稳 定 , 但 是 一 进 入 低 平 流 层 ( 如 , 2025km),就可吸收波长小于260nm的短波辐射, 释出Cl及ClO,如:
–CFCl3 + hυ→ CO2 + HF + 3Cl 或 3ClO 臭氧洞的面积由1985年的约1300万平方公里
到达地面的紫外线增加
( 相当于南极洲的大小) 扩大到1994年的2300万 平方公里(略小于北美洲的面积)。
紫外线(far ultraviolet):波长为250 nm, 在高度30公里以上就已经被氧分子吸收。
珠 峰 的 冰 川 加 速 融 化
气候变暖
“政府间气候变迁小组”科学家分析了许多资料之 后,在1995年的报告中还是得到下列结论: 1、全球平均地面气温自19世纪末以来上升了0.30.60C;最近40年则上升了0.2-0.30C。 2、暖化最明显的地区是400N-700N;有些地区则变 冷。 3、最近50年的日温差有变小的趋势(因为云量增 加,夜晚气温升高)。 4、自1973年以来,海冰覆盖面积无一致性的变化 ,有些地区增加,有些地区减少。
大气污染下的兰州城
空气污染物( 如,NOx,SO2 )排入大气后,有 一部份受重力牵引在源头附近就已掉落地面,但 有一部份则进入较高处被大气环流带走,传送至 其它地区,形成酸雨,对生态、环境造成影响。
酸雨增加
酸雨所造成的环境影响,众说纷云,许多 说法都尚未有定论,比如对农作物、人体健康 的影响。 比较确定的是,酸雨对生态系统比较脆弱的地 区影响较大,譬如,北欧及北美。因为这些地 区的土壤及水体处理酸性物质的能力较低。
温室气体大量增加
自从欧洲工业革命以来,人类的工业活动 大量使用化石燃料(fossil fuel,如煤、石 油),制造了大量的二氧化碳,并将之排放至 大气之中。在工业革命之前,大气中二氧化碳 含量一直维持在约280ppmv(亦即,一百万单位 体积气体中含有280单位体积的二氧化碳。工 业革命之后,二氧化碳含量迅速增加,1950年 代之后,增加速率更快,直到1995年的 358ppmv。
全球变暖
全球气温的大幅变化从很早就有,而且似乎 具有一定的周期性。 影响气候变化的因素有很多,包括太阳与地球 间的位置关系,太阳黑子的数目和周期、大陆 板块漂移造成的地形变化与火山爆发释放的火 山灰和温室气体、大气气体成分的变化、地表 状态的变化(沙漠、雨林或雪地)、海洋、云量 等
温室气体大量增加
全球平均地面温度在20世纪初上升相当快速, 大约在1940年达到了最高温。在35年之间 (1905-1940)温度大约上升了0.6℃,1950年代 温度明显下降,在1960年左右稍为回升,但基 本上低温持续至1980年代初才又迅速上升。 1980年之后,其间仍有小幅度起伏,但大致上 维持上升趋势,在1995年达到最高温。
因为人类的土地利用型式是目前改变地表覆 盖最主要的因素,因此有关土地利用的研究,除 了探讨上述的地表生物物理性质的变化。
耕地面积减少
此外,还要探讨人类的因素,探究其土地利 用的意图、目的及其操作手段。举例言之,造 林、畜牧、公园、农耕、建立村镇等是土地利 用的意图或目的,而达成这些目的则有各种操 作手段,如,为农耕之目的,人类可能采用山 田烧垦(slash and burn,中国古籍作「刀耕 火种」),也可能用施肥、施杀虫剂、农田水 利、农机耕作来进行。又如畜牧可以是引入草 种,种植牧草;或以游牧的方式进行。这些操 作手段是土地利用的技术面与管理面。
UV-C (ultraviolet C):波长为250 -290 nm 对生物为害极大的则在多数为臭氧层吸收。
UV-B:波长为290-320 nm,部份被臭氧层吸 收,部份波长较长的UV-B到达地表。
UV-A:波长在320-380 nm,完全未被吸收,全 数到达地面。
紫外线对人体会致癌(皮肤癌)、对植物会减缓 光合作用,使树叶面积减小、幼苗变短,作物会 减低生产量、对爬虫类会降低卵的孵出,水中的 浮游生物对UV-B( 即使是极微量 )极其敏感,浮 游生物是水中食物链的最底层,一旦减少,势必 牵动整个食物链,造成生态inoEl (厄尔尼诺) Nino和(拉尼娜) 近年来极度地引起气候的变化,它们是什么? 它们的机制为何? •这是一个大气─海洋交互作用的现象,大 气和海洋在气候的变化上扮演一个重要的角 色,它们在不同时间尺度下常一起发生作用。
海平面上涨
IPCC(1990)所发布的一个近百年海水 面上涨曲线图,看来自1880年迄今,全球平 均海水面大约上涨了十四公分。
有些学者认为,目前这个海平面上升速 率是长期变化的现象,其来有自,与近百年 温室气体的排放无关。如果现今格陵兰与南 极的冰原全部融解,全球绝对海水面将升高 60公尺;
因此,就近数万年而言,冰川的增长或减缩 是导致使海水面升降起伏的重要原因,而气 温的高低及降雪的多寡等气候因素,又控制 了冰川体积的增减。最新出版的IPCC(1996 )报告认为,西部南极冰川非常稳定,不会 在短时间内融化崩解,造成海水面上升。而 过去百年来,南极及格陵兰冰川融化的水所 造成的海平面上升之幅度为0-18公分。
上述地区的湖泊自从工业革命以来都有明显 酸化的情形。除了酸化之外,这些湖泊中的
钙、镁含量明显降低,硫酸盐含量则上升。 酸雨进入土壤之后,经过化学作用,将
土壤中的金属释出,随着河水流入湖泊,使 湖水的金属含量上升。这些作用都可能残害 水中生物,改变生态系统。研究指出在欧洲 及北美湖水pH值小于5的湖泊中有50%没有任 何鱼类,这些湖泊被形容为死湖( dead 或 dying )。