二氧化碳“背锅”:地热是全球气候变暖的真凶 杨学祥, 杨冬红(吉林大学)
冰川的融化不是从顶部而是从底部开始
很长时间以来,我们很多人都认为全球变暖的最口罪魁祸首是我们在工业活动以及人类的日常活动中所排放的大量二氧化碳。但是在哥本哈根国际气候会议上,有另一种声音发出来,打破了人们长久以来的这种看法,他们认为温室效应的真凶其实并不是二氧化碳,而是其他的自然现象。澳大利亚的学者也表态说冰川的融化,不是从顶部而是从底部开始,很可能是因为地球内部的热量使得冰川底部开始融化,从而导致了海平面的上升,所以和二氧化碳可能没有太多关系。
在此之前,专家和人类都认为地球变暖的真相就是来自于人类中的二氧化碳。但是最近发现却不是这样的,就好比南极冰川融化是从地下底层慢慢融化的,如果是地球表面的二氧化碳浓度升高,不应该先是从地上表面开始融化吗?这样看来地球变暖的真凶并不是二氧化碳,而是来源于地球的内部。
地热的能量来源
一般将这种来自地球内部的热量称为地热,我们所生活的地球是一个有内核的星球,而地球内核(实际上,外核是液态)里的物质基本是熔岩,仅仅听到熔岩二字,就知道地球其实是一个庞大的热量库。所以地球上火山所喷发的熔岩温度能够高达1200℃~1300℃,二地球上天然温泉的温度一般也都在60度以上。地球内部的熔岩为何会有这么多的热量呢?科学家推测是地球内部的放射性物质不断发生衰变释放出大量热量。
通过资料分析和模型计算,我们得到地球自转速率长期减慢趋势和周期波动规律的形成原因。潮汐摩擦是地球自转减慢的主要因素,重力分异和圈层角动量交换是地球自转周期变化的主要因素,重力分异造成的地球各圈层差异旋转是地壳自转变化先慢后快的特殊因素。
重力分异将一个均匀的自转地球变为分层的差异旋转地球,在重物质向地心集中和轻物质向地表浮起的同时,自转动能也向地核集中,使地壳和地幔自转变慢,使地核自转变快。核幔角动量交换将地球自转动能变为热能,积累在核幔边界,使地壳和地幔自转变快,地核自转变慢。核幔边界积累的热能周期性使外核热膨胀,为地幔流动和火山活动提供了能源和动力,火山活动高峰对应地球自转加快是证据。外核是液态,就是最好的证据。
计算模型表明,地球自转速度变化的规律和历史记录证明重力分异和圈层差异旋转是地壳运动的主要动力,受地球自转速度变化的约束,地球体积不会有较大的胀缩,国内外测量结果证实了这一结论。
同济大学海洋与地球科学学院周怀阳教授作为第一作者,与美国伍兹霍尔海洋研究所迪克教授,近日在《自然》杂志上联合发表了题为《支撑马里安隆起亏损地幔的薄洋壳证据》的论文,对沿用 40多年的“地幔羽”假说提出挑战。这是地质学领域研究的一个重要突破。
我们的计算模型表明,重力分异造成的地球物质的成分差异和核幔角动量交换导致的地球物质的温度差异,是地幔流动的两大动力,具有同等重要的作用。
表1 天文周期与地质旋回 [24]
Table 1 Astronomical periods and geological cycles
时间 太阳系 太阳 全球 太阳 万有引力常数 热 幔 柱 喷 发
(Ma) 位置 辐射量 气候 引潮力 G ( 10-8 cm3 /gs2 ) 形成物 体积 (106 km3 )
140 远银心点 最大 温暖期 最大 7.00
↓ ↓ ↓ ↓ ↓
120 ↓靠 ↓变 ↓变 ↓变 ↓变 翁通爪哇海台 36
110 ↓近 ↓ ↓ ↓ ↓ 凯尔盖朗海台 ↓
65 ↓银 ↓ ↓ ↓ 德干暗色岩 ↓变
55 ↓心 ↓ ↓ ↓ ↓ 北大西洋火山 ↓小
边缘
15 ↓ ↓小 ↓冷 ↓小 ↓小 哥伦比亚河溢 1.3
流玄武岩
-8 近银心点 最小 大冰期 最小 6.67
赤道热两极冷是太阳能量纬度不均匀分布造成的。由于大气热容量低,大气热对流不能改变这一基本规律。海水则不同,其热容量大,热对流的传热效果十分显著。计算表明,每立方米的水和空气温度降低一度所释放的能量分别为 4180000 焦尔和 1290 焦尔,前者是后者的 3240 倍 [17] 。这个巨大差别可从海洋性气候和大陆性气候的比较中看到。气象学家张家诚指出,瓦伦西亚岛和赤塔同在北纬 52 度附近,前者位于爱尔兰的大西洋岸,属于海洋性气候,后者位于亚洲大陆内部,属于大陆性气候。虽然纬度相近,但温差在一年内的分布相差悬殊。一年内最冷和最热月份温度的差值,在瓦伦西亚只有 7.9 度,在赤塔则为 46.1 度,大于前者 5.5 倍之多。前者年均温度为摄氏 10.3 度,后者为零下 3 度,差值为 13.3 度。这说明海洋的内能多于大陆,海洋是大气热量的重要供应者。
海水因为含有平均约 3.5% 的盐分,所以它的最大密度约出现在摄氏负 2 度左右,恰好与海水开始结冰的温度很接近。两极临近结冰的海水密度最大,源源不断地沉入两极海底,自转离心力使较重的海水向赤道海底运动,形成全球巨厚的海底冷水层。由于太阳辐射不能进入这个领域,“冷”被安全地封存在海底,冷水领域还不断扩大。赤道海水表层热水在上、冷水在下,垂直方向只有热传导、没有热对流。随着海洋冷水区的不断扩大和赤道海洋表层热水区的不断缩小,赤道和两极的温差也不断加大,形成中、高纬度地区的冰盖和冰川。我们称这个过程为海底藏冷效应。它是海气相互作用的典型范例,大气中的“冷能”由此而进入海洋。冰雪反射太阳辐射,随着冰雪面积的不断扩大,地表接受到的太阳能量越来越少,使大气和海洋越来越冷,冰期有一个长期的“冷积累”过程。目前海洋底层温度为 2 摄氏度,它为大气提供了充足的冷源。近一亿年前的中生代温暖期海洋底层冷水比现在高 15 摄氏度,大气高 10~15 度 [27,28] 。
我们在 1996年指出,火山活动主要受地球内部能量间歇性释放所控制。海洋锅炉效应、海底藏冷效应、海震调温效应和强潮汐调温效应比温室效应有更显著的调温效果。自然杂志最新文章证实了这一结论。
海洋锅炉效应
http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-521283.html
图 1 海底藏冷效应(左图)和海洋锅炉效应(右图) [27]
图 2 海平面上升、全球温升高、黑色页岩和生物灭绝的对应关系 [27]
重力分异不仅使地球质量向地心集中,而且使地球自转动能向地核集中。由于内核相对地壳地幔的差异旋转,太阳辐射达到最大值时使核幔角动量交换达到高峰,部分旋转动能转变为热能积累在核幔边界赤道区(此处核幔速度差最大,积累的热能最多)。超级热幔柱(羽)由核幔边界赤道热区升起,在海底赤道区喷发,加热了底层海水,并引发赤道和两极之间的海洋整体热循环,降低了赤道和两极大气的温差,使两极的海温和气温逐渐上升到冰点以上,消除了海洋藏冷效应的“冷源”,形成全球无冰温暖气候,产生晚白垩纪赤道海洋表层低温之谜(当时温度为摄氏 21 度,比现代低 6.5 度)。我们称这个过程为海洋锅炉效应。有证据表明,随着热幔柱喷发强度的减弱,近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏 15 度,大气冷却了 10~15 度。这是典型的地、海、气相互作用。计算表明,一亿二千万年前形成翁通爪哇海台的海底热幔柱喷发,其释放的热量可使全球海水温度增高 33 度。有证据表明 , 在古新世末不到 6000 年的时间内大洋底层水增温 40 C 以上。海底火山活动引发的深海热对流在全球气候变化中的作用不容忽视 [28] 。
图 3 5 个巨大火成区的体积比较示意图 [27]
图 4 中生代巨大火成区的全球分布 [27]
图 2 表明, 120-55 百万年前形成翁通爪哇海台、凯尔盖朗海台、德干暗色岩、哥伦比亚溢流玄武岩和北大西洋火山边缘的 5 次大规模海底火山喷发,与海平面上升、黑色页岩形成、大规模生物灭绝一一对应,白垩纪海平面上升的缺氧事件是大规模海底火山喷发的一个合理解释:原因之一是海水温度增高,海水中氧气含量降低(溶解度降低)。原因之二是,火山喷出物的燃烧消耗了一部分氧气。
目前地球轨道偏心率为 e = 0.016722 ,近日点距离为 1.4710 × 108 km ,远日点距离为 1.5210 × 108 km[11] ,日地距离在近日点相对减少 3.3% ,太阳能量密度在近日点相对增加 6.6% ,引潮力相对增加 10% 。在偏心率最大时, e = 0.0571 ,近日点距离为 1.41056 × 108 km ,远日点距离为 1.58140 × 108 km[11] ,日地距离在近日点相对减少 12% ,太阳能量密度在近日点相对增加 24% ,引潮力相对增加 36% 。这是历次间冰期发生在第四纪地球轨道偏心率最大值时的原因 [11 , 21] 。日月引潮力产生的地球形变,改变地壳的扁率和容积,是调制火山喷发的重要天文动力。马宗晋和杜品仁( 1995 )、郭增建等( 1996 )都指出火山活动的 18.6 年周期,与月球交点运动周期和月亮赤纬角变化周期相同 [10 , 12] 。濮培民给出了天体引力与气候振动中的准 37 年周期对应关系 。地球轨道运动的周期变化,不仅驱动气候变化,而且可能驱动地壳运动 [30] 和内能释放 [2 , 3 , 8 , 14 , 16 , 21] 。综合研究构造运动与气候变化的关系,可能是地质学与气象学的一个切入点,仅靠大气和海洋系统解决不了冰期理论问题 [14] 。从大陆漂移到冰期理论,它们的结合使我们获得了许多更为深刻的认识。
根据表1的计算数据,均匀地球通过重力分异演化为2层不同密度地球,顶层角速度减少为原来的0.9倍,底层角速度增大到原来的4倍;旋转动能由原来的9.2×1030 J,增加到12.76×1030 J;转动惯量由原来的9.7078×1044 g·cm2 ,减少为9.4525×1044 g·cm2 ;通过角动量交换,外层加速,内层减速,内外两层以1.0265 w0 的角速度统一旋转,有3.29341×1030 J的自转动能变为热能积累在内外圈层的边界。 根据表的计算数据,均匀地球通过重力分异演化为8层不同密度地球,顶层角速度减少为原来的0.602倍,底层角速度增大到原来的27.405倍;旋转动能由原来的9.2×1030 J,增加到19.67×1030 J;转动惯量由原来的9.7078×1044 g·cm2 ,减少为8.11693×1044 g·cm2 ;通过角动量交换,外层加速,内层减速,内外两层以1.1949 w0 的角速度统一旋转,有8.65733×1030 J的自转动能变为热能积累在核幔边界,这是外核成为地球内部唯一的液态圈层的原因。 比较表2和表3,2层地球变为8层地球,统一角速度由1.0265 w0 变为1.1949w0 ;有5.36392×1030 J的自转动能变为热能积累在核幔边界。核幔边界是密度增减变化的分界面,是压力增减变化的分界面,是转动惯量增减变化的分界面,是自转动能增减变化的分界面,因此,它既是动能交换的界面,也是热能交换的界面,其物理学意义不容忽视。因为内核的密度最大,接近极限,不可能继续分层,所以8层地球和18层地球模型各项典型数据差别不大,这表明地球重力分异的大规模能量释放过程基本结束。 除了重力分异外,潮汐摩擦使地壳和地幔自转速度减慢,为核幔差异旋转提供新的动力。
发布于 2017-11-27
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二氧化碳“背锅”,科学家发现全球气候变暖的真凶可能根本不是它 2019年01月09日 21:26 申耀的科技观察
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大家好,欢迎来到小涛和你聊科技,在今天的文章中,小涛跟大家聊的是二氧化碳“背锅”,科学家发现全球气候变暖的真凶可能根本不是它!
随着人类工业革命的不断发展,大量自然资源的被开采用于各种工业生产,人类肆无忌惮的向自然环境中排放各种燃料燃烧后的废气以及汽车尾气等,导致全球气温普遍升高。全球变暖已经使得南北极许多冰川融化,进而导致全球海平面上升,一些沿海岛国甚至面临着被海水淹没的危险。
很长时间以来,我们很多人都认为全球变暖的最口罪魁祸首是我们在工业活动以及人类的日常活动中所排放的大量二氧化碳。但是在哥本哈根国际气候会议上,有另一种声音发出来,打破了人们长久以来的这种看法,他们认为温室效应的真凶其实并不是二氧化碳,而是其他的自然现象。澳大利亚的学者也表态说冰川的融化,不是从顶部而是从底部开始,很可能是因为地球内部的热量使得冰川底部开始融化,从而导致了海平面的上升,所以和二氧化碳可能没有太多关系。有好奇的黑客窃取并且公布了英国某位气象专家的邮件后,大家也是对这种看法更加关注。
我们一般将这种来自地球内部的热量称为地热,我们所生活的地球是一个有内核的星球,而地球内核里的物质基本是熔岩,仅仅听到熔岩二字,就知道地球其实是一个庞大的热量库。所以地球上火山所喷发的熔岩温度能够高达1200℃~1300℃,二地球上天然温泉的温度一般也都在60度以上。地球内部的熔岩为何会有这么多的热量呢?科学家推测是地球内部的放射性物质不断发生衰变释放出大量热量。
也有能源专家专门估算过地球每年所产生的地热容量,地球每年因为放射性物质衰变而产生的热量大约有21万亿焦耳,不得不说,这真的是一个非常庞大的能源库,而且这些能源是完全是清洁能源,没有任何污染,假如能够为人类所用的话,真的是非常棒,只是目前人类目前远远还没有做到对地热能进行利用。而且,科学家也在初步估算后表示,地球内部潜在的地热能大约相当于人类用493亿吨煤所产生的热量,从这个角度来看,全球变暖,还真的不能怪罪于二氧化碳,所以之前真的让二氧化碳背锅了。
很多人也在担心,如此高热量的地热会不会导致全球变暖持续加重?那严重下去整个大陆都可能会被海水淹没。不过科学家也站出来说大家不必太过担心,虽然地热以及人类活动产生的二氧化碳导致南北两极冰川融化,但是因为现在地球其实已经进了小冰河期的缘故,全球变暖的过程会慢慢减弱。除此之外,伴随着太阳黑子活动的不断减少,小冰河期所导致的地球降温也会加快。所以现在温室效应与小冰河期正好实现了对冲,等小冰河期过去之后,地球的温度或许就已经恢复到50年前那种状态,而这样于地球来说正是一个天然的调节。
科学家发现了全球气候变暖的真凶,并不是二氧化碳,而是它!不知道大家对此怎么看呢?欢迎在下方评论区留下您的精彩观点。
https://t.cj.sina.com.cn/articles/view/6460670237/18116011d00100fo9e
地球变暖的真凶不是二氧化碳?科学家们找到原因,却束手无策 2020-06-11 06:22:57 来源: 宝读的大春秋举报
地球变暖的真凶不是二氧化碳?科学家们找到 原因,却束手无策
如今地球变暖已经上升为一个全球性的问题,每个国家都或多或少的反映出了变暖所带来的危害,其中气温的升高对我国南北极的影响是最为严重,也是最为明显的。南北极本来是被厚厚的冰川覆盖,但现在却出现了冰川融化的现象,让这个问题变得越来越加紧迫。
地球变暖的真凶不是二氧化碳,科学家们找出原因却束手无策。当时环境学家说全球变暖之后,人们首先想到的就是二氧化碳浓度的升高,才会导致全球的气候变暖,而二氧化碳在人类生活中可以通过工厂的烟筒,汽车的尾气和树木的减少来增多。
所以说在此之前,专家和人类都认为地球变暖的真相就是来自于人类中的二氧化碳。但是最近发现却不是这样的,就好比南极冰川融化是从地下底层慢慢融化的,如果是地球表面的二氧化碳浓度升高,不应该先是从地上表面开始融化吗?这样看来地球变暖的真凶并不是二氧化碳,而是来源于地球的内部。
地球内部就好像是蕴藏着一个巨大的能量库,每年会向地球表面释放大约21万焦耳的热量,这么多的热量,在伴随着人类所产生的热量,就足以让厚厚的冰层开始融化。所以说要想减慢地球变暖的速度,或者是阻止这样的事情发生,面对地球内部的巨大热量库来说,人类真的是束手无策了。
能做的还是从我们日常生活中做起,首先要做的就是保护环境,低碳出行,绿色环保,对于那神秘不可测的地下巨大热量来说,只能任其发展了。对此你有什么看法,欢迎下方评论留言!
https://www.163.com/dy/article/FEQPKT4T0523J11N.html
原创 科学家终于找到全球变暖的真凶!并非二氧化碳,到底是什么? 2020-06-12 09:20
科学家终于找到全球变暖的真凶!并非二氧化碳,到底是什么?
生活如此多娇,只因你最闪耀,欢迎收看本期内容,全球变暖这一问题是如今人们讨论最多的话题,如何正确的应对全球变暖所带来的严重影响,如何才能更好的做出应对措施,也成为了各国政府优先纳入的选择项目,不过最近科学家却有了新研究。
他们终于找到引起全球变暖的真相,并非二氧化碳,到底是什么呢?在我们传统认知中一直认为,全球变暖是由于我们人类开发了众多重工业生产工厂,将大量的有毒气体以及二氧化碳排放至大气层,随着私家车的数量越来越多,汽车排放的尾气同样产生了大量的二氧化碳。
再加上人类对环境的随意破坏,更加重了地球的负担,因此,在最近几年内各国也是将自己的大量精力致力于保护环境,减少二氧化碳排放的项目中,但进展却并不理想,全球变暖温室效应这一难题非但没有减轻,甚至还出现了症状加重的状况,科学家根据这一矛头又做出了详细的研究,终于发现了事情的真相。
原来引起地球全球变暖的并不是二氧化碳,而是地壳温度上升的原因,我们都知道地球内核是不断活动的,但在最近一段时间,地核活动却频繁加剧,正因如此,也导致了地球表面的温度上升,而科学家探讨出的此类决定并非没有道理的,许多登山者发现在南北两极冰川开始融化时是从内部首先开始融化才出现的溶洞效应。
如果是二氧化碳引起地球温室效应急剧的话,只能是从冰川外表开始融化,而这样的决定无异于向人们表明了,地球之所以产热是由于内部地壳所散发的热量,不过这并不影响我们保护环境的决心,对此大家是如何看待的,欢迎在评论区留言讨论
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