En un artículo titulado "Calidad global del aire y contaminación" en la revista "Science" del 5 de febrero de 65438, el científico japonés Hajime Akimoto estudió el impacto de la contaminación ambiental y el transporte moderno en la atmósfera, su grave impacto. agricultura y medio ambiente ecológico. Por ejemplo, los aerosoles y los óxidos de nitrógeno son algunos de los factores de contaminación conocidos. Y la contaminación de Asia ha superado la de América del Norte y Europa. Los autores señalan que está claro que mejorar la calidad del aire requiere esfuerzos de todos los países del mundo.
Publicado en el mismo número de la revista "Science" titulado "Modern Global Climate Change" hay un informe sobre los resultados de la investigación de científicos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica. El artículo señala que el cambio climático en la sociedad contemporánea es causado principalmente por el comportamiento humano. Específicamente, la extracción de petróleo y minería, el uso de energía y el uso inadecuado de la tierra cambian la composición de la atmósfera.
El informe afirma que a pesar de los avances en la investigación sobre el cambio climático, aún quedan muchos factores desconocidos, como la velocidad a la que cambiará el clima. Estos factores desconocidos impiden a los científicos predecir las graves consecuencias del cambio climático para los humanos.
La contaminación del aire y el cambio climático global siguen aumentando, lo que también significa que estamos haciendo cada vez más difícil que la humanidad sobreviva en el futuro. Por tanto, cómo afrontar y solucionar este problema se ha convertido en una máxima prioridad.
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1. Introducción
Desde los inicios de la humanidad, para sobrevivir y buscar un mejor entorno de vida, los seres humanos han estado luchando por un espacio habitable. naturaleza. Este también se ha convertido en uno de los factores que afectan los cambios ambientales. Cuanto más viva la gente y cuanto más viva la gente, mayor será el impacto. Con una población escasa y una ciencia y tecnología subdesarrolladas, los humanos queman bosques para ampliar las tierras cultivadas, y su impacto en la naturaleza es regional y lento. Con el rápido aumento de la población y el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, el impacto humano se está acelerando y evolucionará hacia la reducción de los bosques, la erosión del suelo, la contaminación del agua, la contaminación del aire, la pérdida de biodiversidad, la desertificación e incluso el cambio climático global.
Desde la Revolución Industrial, los humanos hemos producido grandes cantidades de gases de efecto invernadero como dióxido de carbono, óxido nitroso, metano y clorofluorocarbonos. El impacto de la humanidad sobre la naturaleza ya no se limita a la superficie de la tierra, sino que se extiende a la atmósfera. A través del movimiento de la atmósfera, el impacto se distribuye gradualmente por todo el mundo, aumentando enormemente la posibilidad de calentamiento global. Por lo tanto, los científicos están alarmados porque el clima no sólo es impredecible sino que también es más probable que cambie dramáticamente debido al sobredesarrollo humano. Desde el decenio de 1980, las temperaturas medias mundiales han aumentado rápidamente y se han producido con frecuencia fenómenos meteorológicos y climáticos anormales, lo que de repente ha convertido el cambio climático en un tema de preocupación mundial.
Este artículo analiza desde una perspectiva científica los cambios climáticos que puede provocar el aumento de los gases de efecto invernadero, las cuestiones científicas que se plantean a la hora de predecir el cambio climático y las actitudes que debemos adoptar.
En segundo lugar, el efecto invernadero
El efecto invernadero es un fenómeno natural que ha existido en la tierra desde el comienzo de Pangu. Si la Tierra no tuviera atmósfera, la temperatura promedio de la superficie terrestre sería de aproximadamente -18°C bajo el equilibrio de radiación, lo cual es muy inferior a la temperatura promedio global actual de 15°C. La existencia de la atmósfera aumentaría la temperatura de la superficie. aproximadamente 33°C. El efecto invernadero es la principal razón de esta diferencia de temperatura. Muchos gases en la atmósfera terrestre casi no absorben luz visible y solo absorben la radiación emitida por la Tierra. Estos gases permiten que alrededor del 50% de la radiación solar atraviese la atmósfera y sea absorbida por la superficie, pero interceptan casi toda la energía irradiada por la superficie y la atmósfera, reducen la pérdida de energía y la irradian nuevamente, provocando la Las temperaturas de la superficie y la troposfera aumentarán. La radiación emitida por la atmósfera no sólo calienta la temperatura de la superficie, sino que también continúa irradiando durante la noche para que la superficie no se enfríe demasiado por falta de radiación solar. El efecto de estos gases es similar al efecto de calentamiento de los invernaderos agrícolas, por eso se les llama gases de efecto invernadero y su efecto se llama efecto invernadero. El efecto invernadero no ocurre sólo en la Tierra.
El principal componente atmosférico de Venus y Marte es el dióxido de carbono. El efecto invernadero de la atmósfera de Venus alcanza los 523°C, mientras que la atmósfera de Marte es demasiado delgada y el efecto invernadero es de sólo 10°C.
El efecto invernadero de la atmósfera terrestre crea un entorno adecuado para la supervivencia biológica. Sin embargo, si el contenido de gases de efecto invernadero en la atmósfera es demasiado alto, interceptará demasiada radiación terrestre y aumentará gradualmente la temperatura de la superficie. Desde la Revolución Industrial europea, los combustibles fósiles (como el carbón y el petróleo) se han utilizado ampliamente en las actividades industriales humanas y han producido grandes cantidades de emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera. Durante los mil años anteriores a la Revolución Industrial, el nivel de dióxido de carbono en la atmósfera se mantuvo alrededor de 280 ppmv (es decir, hay 280 unidades de dióxido de carbono en un millón de unidades de gas, Figura 1). Después de la revolución industrial, el contenido de dióxido de carbono aumentó rápidamente, y la tasa de aumento fue aún más rápida después de la década de 1950, alcanzando la concentración 358 ppmv en 1995.
Desde finales del siglo XVIII hasta la década de 1990, los niveles de dióxido de carbono aumentaron un 30%. Estos aumentos provienen principalmente de la quema de combustibles fósiles, la fabricación de cemento y el uso de la tierra. El carbono del carbón y el petróleo se oxida a dióxido de carbono durante el proceso de combustión; el dióxido de carbono también se produce cuando la piedra caliza se convierte en cemento. El desarrollo y utilización de la tierra no solo reduce la cantidad de dióxido de carbono absorbido por las plantas, sino que también acelera la descomposición del mismo; ramas y hojas rotas para producir dióxido de carbono. La mayor parte del carbón que utilizamos ahora es turba (hace más de 300 millones de años), fósiles de árboles que quedaron enterrados bajo tierra por alguna razón. Hace más de 300 millones de años, las plantas absorbieron la energía que dejaba la radiación solar, pero los humanos modernos la agotaron al cabo de cien o doscientos años.
Además, están el dióxido de carbono, el metano, el óxido nitroso, los clorofluorocarbonos (CFC), etc. Todos estos están aumentando rápidamente debido al aumento de la población y a una actividad económica cada vez más dinámica (Figura 2). Por ejemplo, desde la revolución preindustrial hasta 1994, el contenido de metano aumentó de 700 ppbv (partes por mil millones en volumen) a 1.721 ppbv; el óxido nitroso aumentó de 275 ppbv a 311 ppbv. Los CFC son sustancias químicas artificiales que aparecieron en grandes cantidades sólo en la década de 1950 y han aumentado rápidamente desde entonces. Recientemente, debido a la prohibición del uso de clorofluorocarbonos en el Convenio de Montreal, sus niveles no aumentaron en la década de 1990.
El metano, el óxido nitroso y los clorofluorocarbonos tienen un mayor efecto invernadero que el dióxido de carbono. Por ejemplo, el efecto invernadero de las moléculas de metano es 265.438 veces mayor que el de las moléculas de dióxido de carbono, 206 veces mayor que el del óxido nitroso y entre varios miles y más de 10.000 veces mayor que el de los clorofluorocarbonos. Pero como el contenido de dióxido de carbono es mucho mayor que el de otros gases, el dióxido de carbono sigue teniendo el mayor efecto invernadero. La Figura 3 muestra la proporción del aumento de la radiación en la atmósfera causada por diversos gases de efecto invernadero antropogénicos entre 1980 y 1990. El papel del dióxido de carbono representa el 55%, el metano el 15%, el óxido nitroso el 6% y los clorofluorocarbonos el 24%.
Otra característica de los gases de efecto invernadero antes mencionados es su largo tiempo de residencia en la atmósfera (es decir, su vida útil). La vida útil del dióxido de carbono es de 50 a 200 años, la del metano de 12 a 17 años, la del óxido nitroso de 120 años y la del CFC-12 de 102 años. Una vez que estos gases ingresan a la atmósfera, es casi imposible recuperarlos y sólo pueden desaparecer gradualmente mediante procesos naturales. Como los gases de efecto invernadero viven durante tanto tiempo en la atmósfera, sus efectos son globales y a largo plazo. Las moléculas de dióxido de carbono emitidas a la atmósfera desde cualquier rincón de la tierra tienen la oportunidad de viajar alrededor del mundo y afectar el clima durante su vida útil de 100 años. Incluso si los humanos detuvieran inmediatamente todas las emisiones de gases de efecto invernadero provocadas por el hombre, los gases de efecto invernadero acumulados seguirán ejerciendo su efecto invernadero después de la revolución industrial y afectarán el clima de la Tierra.
Tres. Posibles efectos de los gases de efecto invernadero en el clima futuro
Cuando hubo muchos períodos cálidos en la historia climática de la Tierra, los niveles de gases de efecto invernadero también fueron altos. Sin la intervención humana, la naturaleza tiene su propio ritmo y la vida en la tierra no puede escapar aunque quiera. Sin embargo, la pregunta que enfrentan los humanos modernos es si las emisiones excesivas de gases de efecto invernadero provocados por el hombre han alterado o están a punto de alterar el ritmo de la naturaleza, dejando a las generaciones futuras con un futuro ruinoso.
Si los niveles de gases de efecto invernadero en la atmósfera continúan aumentando (¡un hecho inevitable!), los científicos del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático estiman que para 2100, la temperatura promedio global será 0,9°C más alta; en 1990 a 3,5 ℃ (Figura 4).
Entre ellos, el efecto invernadero del dióxido de carbono representa aproximadamente el 70% y otros gases de efecto invernadero representan aproximadamente el 30%. Debido a que el océano tiene una gran capacidad calorífica, no es fácil elevar la temperatura. La temperatura en la tierra aumentará mucho más que en el océano, especialmente en las latitudes altas del hemisferio norte, porque hay más tierra en el hemisferio norte. . Sin embargo, las temperaturas en el Atlántico Norte no suben sino que bajan. Se estima que el aumento de las concentraciones de dióxido de carbono aumentará la precipitación global promedio, especialmente en latitudes altas en invierno. En latitudes bajas, las precipitaciones generalmente aumentan en áreas con precipitaciones relativamente intensas, especialmente en el sur y sudeste de Asia. A medida que aumentan las temperaturas medias mundiales, también aumentan las temperaturas del agua de mar. La expansión del volumen y el derretimiento del hielo y la nieve polares hacen que el nivel medio mundial del mar aumente gradualmente, que será entre 38 y 56 centímetros más alto en 2100 que en 1990 (Figura 5). El aumento del nivel del mar se debe principalmente a la expansión del volumen de agua de mar, y el derretimiento de los glaciares en Groenlandia y la Antártida tiene poco impacto.
En términos de variabilidad climática y extremos climáticos, los científicos del IPCC han llegado a las siguientes conclusiones:
Pequeños cambios en los promedios o la variabilidad climática pueden conducir a grandes cambios en la frecuencia de los climas extremos.
El calentamiento general aumenta la frecuencia de las altas temperaturas pero disminuye la frecuencia de las bajas.
La frecuencia de fuertes lluvias puede aumentar. En zonas donde la precipitación media disminuye, aumenta la probabilidad de sequía. El ciclo del agua puede verse fortalecido, lo que significa que las sequías y las inundaciones empeorarán en algunas zonas y se ralentizarán en otras.
Aún no está claro si la tormenta de latitudes medias se fortalecerá o debilitará.
El conocimiento actual no puede determinar posibles cambios en ciclones y tifones tropicales.
El calentamiento climático está acercando los océanos tropicales a El Niño, y los patrones climáticos similares a El Niño pueden volverse más frecuentes.
En cuarto lugar, la controversia sobre las predicciones del cambio climático
El IPCC utiliza modelos climáticos en supercomputadoras para estimar el clima futuro, y los conocimientos y herramientas utilizados son las tecnologías más avanzadas. Sin embargo, la comprensión actual de la naturaleza aún es insuficiente para predecir con precisión el clima del siglo XXI. Aquí sólo se analizan algunas cuestiones controvertidas.
Cuanto más pequeña es la escala espacial, más severos son los fenómenos meteorológicos y menor es la precisión:
En general, la resolución espacial de los modelos climáticos es pobre. En muchos modelos, la provincia de Taiwán ni siquiera existe. Por eso, el clima regional predicho por diferentes modelos a veces difiere mucho. Por lo tanto, es casi imposible predecir el clima futuro de la provincia de Taiwán utilizando los modelos climáticos actuales.
Muchos de los mecanismos físicos que influyen en el clima aún son desconocidos para el ser humano:
El ejemplo más evidente son las partículas en suspensión. Cuando los humanos queman combustibles fósiles, también producen partículas de sulfato en suspensión, que aumentan la turbidez atmosférica, provocando contaminación del aire y lluvia ácida. Los científicos advirtieron en las décadas de 1950 y 1960 que la contaminación del aire causada por el hombre aumentaría la turbiedad atmosférica y enfriaría gradualmente el clima. Por tanto, si se tiene en cuenta el efecto de enfriamiento de las partículas en suspensión, el grado de calentamiento disminuirá en muchas zonas, e incluso las precipitaciones cambiarán de disminución a aumento (o de aumento a disminución). Los científicos del IPCC estiman que el efecto de calentamiento causado por los gases de efecto invernadero producidos por el hombre desde la Revolución Industrial equivale a unos 2,5 vatios por metro cuadrado. Al mismo tiempo, el efecto de enfriamiento de las partículas en suspensión es bastante incierto y oscila entre 0 y 3 vatios por metro cuadrado.
Los modelos climáticos siguen siendo imperfectos:
Los modelos climáticos actuales dejan muchas imperfecciones, similares a las que se utilizan para predecir el tiempo. Muchos científicos argumentan que ¿cómo podemos predecir el clima del siglo XXI cuando todavía no podemos predecir con precisión el tiempo dentro de 10 días con estos modelos?
Cambios naturales y cambios provocados por el hombre;
¿Cuánto del cambio climático de los últimos 100 años es cambio natural en el clima? ¿Cuánto es causado por la contaminación provocada por el hombre? Todavía hay mucha discusión sobre este tema en la comunidad científica y aún no hay ninguna conclusión. El ejemplo más obvio es la conclusión del IPCC de que el siglo XX fue más cálido que otros siglos: "Las temperaturas promedio globales fueron al menos tan cálidas como cualquier siglo desde 1400" (al menos tan cálidas como cualquier siglo desde 1400). Además, el fenómeno del calentamiento global puede estar relacionado con la Pequeña Edad del Hielo que duró cientos de años y terminó a finales de los años 1990. La aparición de la Pequeña Edad del Hielo no tiene nada que ver con las actividades humanas. En cuanto a si la Pequeña Edad del Hielo terminó debido al efecto invernadero causado por los gases de efecto invernadero producidos por el hombre, esa es otra pregunta sin respuesta.
Cómo distinguir los cambios naturales de los cambios provocados por el hombre es un gran desafío al que se enfrentan actualmente los científicos.
Verbo (abreviatura de verbo) nuestra actitud
El climatólogo Henderson-Sellers realizó una encuesta sobre la prevención y el control del calentamiento global y le preguntó qué tan seguro está de tomar medidas preventivas. Como resultado, la demanda pública fue sólo de 50. Aun así, los científicos no pueden garantizarlo realmente. Sin embargo, ¿podemos ignorar el problema del calentamiento global? La respuesta es no. Aquí hay tres razones:
El potencial de calentamiento global:
Si bien todavía no sabemos exactamente cómo la acumulación de gases de efecto invernadero cambiará el clima de la Tierra, sí sabemos que el hombre- De hecho, la contaminación generada puede contribuir a los cambios y su impacto no puede ignorarse. Hay tres razones: (1) las actividades humanas han aumentado el contenido de gases de efecto invernadero en la atmósfera (2) los gases de efecto invernadero tienen la propiedad de calentar la atmósfera terrestre y (3) la vida útil de los gases de efecto invernadero oscila entre diez y cientos de años; años y puede afectar el clima de la Tierra durante cientos de años.
Función de retroalimentación del sistema climático;
Existen muchos efectos de retroalimentación positivos y negativos en el funcionamiento del sistema climático. Tanto lo primero como lo segundo podrían cambiar radicalmente el clima de la Tierra. El famoso académico W. S. Broecker publicó recientemente un artículo advirtiendo que el calentamiento global puede cambiar la circulación oceánica en el Océano Atlántico, lo que reducirá la transferencia de calor a latitudes altas y, en cambio, empujará a Europa e incluso al mundo a un clima frío. A primera vista, su mecanismo propuesto podría parecer mitigar el calentamiento global, pero ese no es el caso. Debido a que el efecto de enfriamiento de este mecanismo es mucho mayor que el efecto de calentamiento del calentamiento global, provoca cambios climáticos más severos. W. S. Broecker comparó este mecanismo con el "talón de Aquiles" del sistema climático, en el que un pequeño cambio puede provocar grandes cambios en el sistema climático, incluso brevemente (escalas de tiempo de varios años).
Los riesgos del cambio climático son demasiado grandes:
Un tifón, ya sea en un país atrasado como la Bahía de Bengala o en un país rico como Estados Unidos, puede causar enormes pérdidas en pérdida de vidas y bienes. Aunque sigue habiendo una considerable incertidumbre sobre cómo cambiará el clima, si el calentamiento global conduce a cambios climáticos y meteorológicos más severos, los efectos serán inimaginables. En otras palabras, los riesgos que enfrentamos no tienen precedentes. Es más, los datos muestran que cuando el contenido de gases de efecto invernadero en la atmósfera antigua era alto, el clima era más cálido; cuando el contenido era bajo, el clima era frío (Figura 6). Lo que sucedió repetidamente en el pasado tiene una alta probabilidad de suceder en el futuro.
Con base en las razones anteriores, debemos tener el siguiente conocimiento y comprensión:
El concepto de riesgo:
En primer lugar, debemos reconocer la incertidumbre. de las predicciones del cambio climático, no podemos negar completamente la posibilidad del cambio climático sólo porque la comunidad científica no puede producir 100 resultados creíbles. La vida humana enfrenta muchos riesgos, grandes y pequeños. Por lo tanto, la gente moderna gasta mucho tiempo, dinero y energía para mantener su salud, comprar seguros de vida y de salud y cortar los problemas de raíz. Nunca necesitamos estar convencidos de que sucederá algo malo antes de tomar estas medidas para proteger nuestros propios intereses. Asimismo, el futuro de la humanidad corre mayor riesgo. Es más, en los últimos cien o doscientos años, la humanidad ha planteado más crisis impredecibles para su futuro. En lugar de afrontar un futuro interminable y no hacer nada, es mejor levantarse y hacer todo lo posible para mantener la salud de la Tierra. La interacción entre los seres humanos y la naturaleza debería centrarse en la integración mutua y no en la adaptación y curación posteriores. Incluso si la probabilidad de calentamiento global no es alta ni grave, cualquier inversión para mantener el medio ambiente global (ya sea tangible o intangible) vale la pena, porque al menos mantenemos un entorno de vida saludable. Además, si esto sucede, el precio que pagará la humanidad será extremadamente alto. Después de todo, mantener la salud de la Tierra significa continuar con la supervivencia de la humanidad.
Abandonar el concepto de "salir del paso";
La "Convención Marco de Kyoto sobre el Cambio Climático" planteó la cuestión del calentamiento global al punto más alto. Debido a la gran incertidumbre, el cambio climático que puede ser causado por los gases de efecto invernadero producidos por el hombre tendrá un gran impacto en las economías de varios países, lo que dificultará que los países adquieran conocimientos en el escenario político internacional. El manejo de esta cuestión por parte de la provincia de Taiwán aún se encuentra en una etapa confusa.
El gobierno siempre habla de "soluciones" en lugar de "soluciones" y quiere aplicar normas más amplias sobre emisiones de CO2. Algunas personas incluso sugirieron resolver las cuestiones relacionadas mediante negociaciones diplomáticas. Sin embargo, todo el mundo sabe cuánta influencia diplomática tiene la provincia de Taiwán. Los defensores de la política de energía nuclear también aprovecharon la oportunidad para recomendar el desarrollo de la generación de energía nuclear. La dura verdad es que la provincia de Taiwán seguirá invirtiendo en plantas siderúrgicas que consumen mucha energía. Ni siquiera la construcción de más centrales nucleares ayudará. Es más, las centrales nucleares tienen otros problemas medioambientales. Una mentalidad de avestruz no sólo no resuelve el problema, sino que sólo lo empeora.
Crear un "país respetuoso con el medio ambiente";
A finales del siglo XX, el rápido desarrollo económico ejerció una gran presión sobre la tierra donde viven los humanos. La provincia de Taiwán tiene una población densa y sufre una contaminación ambiental y daños ecológicos más graves. La estrategia que debemos adoptar es repensar la política económica y la política científica y tecnológica de la provincia de Taiwán para que el desarrollo económico, el desarrollo científico y tecnológico y la protección ambiental se integren en lugar de restringirse entre sí. La estrategia que debe adoptar la provincia de Taiwán no es responder, sino planificar una estrategia de desarrollo sostenible que pueda tener en cuenta el "desarrollo económico moderado" y la "protección del medio ambiente" para hacer de la provincia de Taiwán un "país respetuoso con el medio ambiente" y cumplir con sus obligaciones como miembro. de la aldea global. Resolver completamente los problemas de contaminación ambiental regionales y globales.
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Este artículo analiza el efecto invernadero y el cambio climático futuro, presentando deliberadamente y desnudamente las incertidumbres científicas. El autor cree que esta información es muy importante, porque las predicciones climáticas afectarán seriamente la evaluación de impacto y la investigación de estrategias de respuesta, e incluso la dirección de la formulación de políticas. El concepto de incertidumbre o probabilidad también debería incluirse en la investigación sobre evaluaciones de impacto y estrategias de respuesta. Lo que deberíamos hacer es evaluar los posibles impactos del cambio climático en función de diferentes escenarios, en lugar de dar una respuesta categórica.
No queremos que los gobiernos, las empresas e incluso el público conozcan la incertidumbre de las predicciones del cambio climático e ignoren los enormes impactos que pueden traer los cambios ambientales provocados por el hombre. Por el contrario, debido a su incertidumbre y posibles desastres, deberíamos invertir más energía en investigación, educación y prevención relacionadas con la protección del medio ambiente, y tratar de combinar la tecnología verde con la economía para hacer compatible la protección del medio ambiente con las medidas adecuadas y necesarias. crea una situación en la que todos ganan.