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近日美國《地球物理研究快報》上發表的一項最新研究顯示,在過去20年裡,地球的反照率顯著下降,地球正在變得越來越暗。

造成這一變化的主要原因是氣候變化造成海洋變暖,導致地球明亮雲層減少,使得反射到太空的光線變少。這樣的話,地球就會吸收比以往更多的能量,又會加速氣候變化,導致全球變暖。

換句話說就是,全球變暖使得地球變暗,吸收更多的能量,這又加速了全球變暖的速度。科學家稱這一發現令人十分擔憂,因為研究人員本來希望地球變暖可能會產生更多的雲和更高的反照率,這將有助於減緩地球變暖,但現在的實際情況卻恰恰相反。

相信對溫室效應有所瞭解的朋友,此時可能會想起一個名詞:失控溫室效應。

今天我們就來了解一下什麼是失控溫室效應,以及全球變暖是否會引起失控溫室效應的發生。

1、關於失控溫室效應

“失控溫室”效應現象即當一顆星球吸收的太陽能超過它所能散發的能力時,就會發生的一種現象。

這是百科上的定義,讀起來很繞口,內容也比較單調,我們用金星氣候的變化來舉個例子,讓大家對這一定義有個更加深入的瞭解,金星是典型的發生失控溫室效應的行星。

我們知道,現在的金星是一個表面平均溫度高達460℃的人間地獄,能將金屬鉛都融化掉,人類放棄金星探測也是因為這個原因。

金星大氣的主要成分是二氧化碳和氮氣,以及二氧化硫、水和一氧化碳。大氣密度極高,是地球大氣壓的92倍。

二氧化硫在太陽紫外線的光解下,生成硫酸,硫酸會凝結成高反射率的雲粒,在可見光波段,所以我們看到的金星是一個特別亮的白點。

但是過去的金星大氣不是這樣的,科學家們認為早期金星上存在跟地球上一樣多的液態水,甚至出現過海洋和生命體。那麼金星的大氣是如何演變成現在的模樣的呢?

相信大部分關注天文學的朋友都知道,因為金星距離太陽太近,太陽輻射將金星上的水分蒸發掉了,但在蒸發的過程中,我們不得不提失控溫室效應。

一般情況下,星球表面的火山噴發等地質活動釋放的熱量,以及太陽輻射給星球帶來的升溫,會使得星球表面的液態水或者固態水,蒸發或者氣化成水蒸氣,而大氣在一定溫度下所能保持的水蒸氣含量是有限的,這個最大水汽含量被稱為飽和蒸汽壓。

也就是說當大氣中的水蒸氣含量超過飽和蒸汽壓時,就會變成液態水或者凝結成冰。比如地球上的水蒸氣蒸發到空中達到飽和之後,在具備凝結核等條件下,會形成降水重新降落到地球表面。

但是金星距離太陽比較近,最初的表面溫度雖然沒有460℃這麼高,但也比地球表面要高的多,金星最初的表面溫度是42℃左右。

這使得金星表面聚集了大量的水蒸氣,而水蒸氣本身就是一種強烈的溫室氣體,所以在水蒸氣達到飽和之前,溫室效應就已經變得很明顯。

也就是說,金星早期42℃的表面溫度,使得金星表面聚集了大量的水蒸氣,而水蒸氣又使得金星表面的溫度進一步升高,這讓金星大氣的飽和蒸汽壓變得很高。

這樣的話,金星大氣中的水蒸氣永遠都無法達到飽和狀態,也就無法形成降水降落到金星地面,最終這些水蒸氣會被電解成氧氣和氫氣。氫氣逐漸離散到了太空之中,氧氣以氧化物的形式被固定到金星陸地之中。

這樣經歷數十億年之後,金星表面的水分逐漸流失了,火山噴發釋放的二氧化碳聚集在了金星表面,進一步加強了金星的溫室效應,金星大氣就變成了現在這個樣子。

在這個過程中,水蒸氣和二氧化碳都參與了失控溫室效應的發生,一旦一顆行星的溫度達到了失控溫室效應的臨界值,就會發生不可逆的氣候變化。

溫度升高造成溫室效應加強,溫室效應又反過來引起溫度升高,這種正向迴圈就引起了失控溫室效應。

2、地球會出現失控溫室效應現象嗎?

瞭解完失控溫室效應的概念,以及金星大氣的失控溫室效應現象,我們來看一下地球的情況。

就像文章開頭提到的,美國科學家們統計發現地球的反照率降低了,地球變暗了。

這使得地球吸收的能量增多了,會造成地球氣候的變化,導致全球變暖,而全球變暖又會引起地球的反照率變弱,這是個惡性迴圈。

那麼如果繼續這樣發展下去,地球是否會面臨像金星那樣的失控溫室效應呢?

先說結論:地球無論受到怎樣的外力作用,都不可能出現失控溫室效應,因為地球與太陽的距離相比金星來說比較遠。

大部分人都知道,人類使用了太多的化石燃料,導致進入大氣的二氧化碳增多,進而增強了溫室效應,全球變暖已經是不爭的事實。

但科學家們的研究表明,即便在幾個世紀內將地球上大部分煤炭都消耗殆盡,大氣中的二氧化碳濃度劇烈增加,使得地球表面的溫度上升8℃以上,地球大氣也不會出現失控溫室效應。

在美國國家航空航天局埃姆斯研究中心的另一項研究中,科學家們在模擬時,將地球大氣中的二氧化碳濃度,增加到如今金星的濃度水平(大氣壓為100巴)。

計算發現,即使地球表面溫度升高到230℃,海洋也不會沸騰。平流層仍然相當乾燥,從而限制了水的丟失,地球表面達到了如此高的溫度,卻不會發生強溫室效應。

為什麼會這樣呢?因為二氧化碳造成溫室效應的同時,也使得大氣壓強升高,大氣壓升高又讓液態水的沸點升高。根據計算,二氧化碳造成溫室效應時,大氣壓強升高的速度要更快,也就是說地球上的海洋永遠都不會沸騰。

不過話又說回來,即便地球上不會發生失控溫室響應,但全球變暖帶來的影響,人類也難以忍受。比如近幾年出現的極端氣候,就跟全球變暖有關。

如果溫室效應繼續發展下去,全球變暖不受控制,那麼地球的海平面將上升,人類生活的陸地會減少。氣溫升高到一定程度,地球上大部分生物將無法生存。

植物和動物能生存的最高溫度在50℃左右。單細胞真核生物(有細胞核的生物)能在更高的溫度(約60℃)下存活。但如果任由全球變暖繼續發展下去,人類終將無法在地球上生存。

3、結語

此次《地球物理通訊快報》上發表的,關於地球變暗的研究,其實是對人類的一種警示,是全球變暖引起的結果之一。

從短期來看,人們可能感受不到全球變暖人類帶來什麼災難,頂多出現一些極端的天氣狀況。可一旦全球變暖造成了災難性的氣候變化,人類將會無能為力。

好在世界各國已經在減少碳排放上做努力,我國作為碳排放大國,更是走在碳中和領域的前列,解決全球變暖是個世界性議題。

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