Science:气候系统的多年代际振荡可能是由火山活动引起的

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网上科普有关“Science:气候系统的多年代际振荡可能是由火山活动引起的”话题很是火热,小编也是针对Science:气候系统的多年代际振荡可能是由火山活动引起的寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。

Science:气候系统的多年代际振荡可能是由火山活动引起的

气候系统最显著的多年代际振荡是北大西洋区域的海表温度变化,即大西洋多年代际振荡(AtlanticMultidecadal Oscillation,简称AMO)(Kerr,2000)。AMO周期较长,约为50~70年,这一现象究竟是地球气候系统内部变率,亦或只是响应外强迫的表现,一直以来是悬而未决的问题。

基于仪器观测气象数据的研究认为,AMO来源于地球气候系统内部变率。基于树轮和冰芯的气候重建研究也表明,过去千年北大西洋和全球平均气候存在多年代际变率,但仅依赖观测和重建数据很难找到真正的归因。基于模式模拟的归因研究也仍未有定论,有模拟研究表明AMO可能是海表温度对大气随机扰动的响应,也可能是大西洋经圈翻转环流的外在表现,又或是对外部辐射强迫的响应。

最近,美国宾夕法尼亚州立大学的MichaelE. Mann及其合作者在Science上发表论文(Mannet al., 2021),提出过去千年温度多年代际振荡是由火山活动引起的,气候系统本身并不存在多年代际的振荡。

作者认为内部变率与外强迫最大的区别在于:内部变率主要影响到全球能量的空间再分配,外强迫则影响全球能量的总收支,因此分析内部变率应从全球气候异常的空间入手。

作者采用了多锥度-奇异值分解方法(Multi-taper method singular value decomposition,简称MTM-SVD),该方法是针对变量场进行频域分析,可避免因模式之间的差异对信号提取的影响,从而获得变量场的分数局地方差谱(Local Fractional Variance,简称LFV)。该方法的优点是可以获得特定频率带宽较窄信号的空间特征(模态)。作者使用该方法分析了参与第五次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5,简称CMIP5)的所有模式的参照试验和过去千年模拟试验的全球温度场。

结果表明,与明显的厄尔尼诺-南方涛动年际信号不同,无外强迫参照试验模拟的全球温度中并不存在显著的年代际至多年代际的分量(图1A),而施加外强迫的结果则存在多个显著的年代际至多年代际振荡信号,其中包括以50~70年为周期的分量(图1B)。通过与多模式集合平均的全球平均温度(通常认为其代表对外强迫的响应)的功率谱(图1C)对比,发现过去千年模拟试验的多年代际振荡信号与集合平均的全球平均温度的多年代际变率的周期是一致的,即过去千年模拟试验中存在的多年代际气候变率模态极有可能是对外强迫的响应。

图1 CMIP5模式温度数据的谱分析结果;(A)CMIP5参照试验温度场的LFV谱,虚线表示蒙特卡洛方法计算的置信度,从下至上分别为p=0.5、0.1、0.05、0.01;每条彩线代表一个单成员(N=44),粗黑线为平均值;(B)同A,分析的是CMIP5过去千年模拟试验(N=16);(C)CMIP5过去千年模拟试验集合平均(N=16)的全球平均温度的功率谱,蓝色竖虚线指示B与C共有的谱峰(Mann et al., 2021)

作者进一步使用能量平衡模式(一种根据能量平衡计算温度及其分布的简单气候模式,其不考虑内部变率),分析了在过去千年全球气候变化中最重要的两个外强迫因子(太阳辐射和火山活动)对全球温度的影响。在使用多条火山活动和太阳辐射重建序列作为外强迫组合或单一驱动模式后,发现只有火山活动可以导致全球平均温度的多年代际变化。说明火山活动是过去千年全球平均温度多年代际振荡的主因。

此外,作者使用相同的方法对观测数据与CMIP5 历史 气候模拟试验也进行过相同的分析(Mannet al., 2020),结果显示全强迫的 历史 气候模拟全球温度结果与观测数据一致,均具有约50年周期的多年代际变化特征(图2)。但是在仅加入人为强迫的 历史 气候模拟结果中,尽管也存在多年代际变率模态,但是其周期并不相同,约为60年(图3)。在对比观测数据和多个模式的结果后,发现这一多年代际振荡的相位在观测和不同模式中也较为一致,很明显这不符合内在变率的随机特性。考虑到参照试验中并不存在多年代际振荡,这表明这一多年代际振荡是对外强迫(人为强迫和自然强迫)的响应。

图2 CMIP5 历史 气候模拟试验(自然强迫+人为强迫)和观测数据的温度场LFV谱分析;灰色阴影代表集合成员的分布范围(深灰色区域为68%的集合成员的分布范围、灰色区域为95%),粗黑线为平均值,青线与紫线分别代表两个不同模式的结果,蓝线为观测结果(Mann et al., 2020)

图3 CMIP5 历史 气候模拟试验(人为强迫)和观测数据的温度场LFV谱分析;这里 历史 气候模拟试验是指不包括自然强迫的单一人为强迫试验,其余同图2(Mann et al., 2020)

总之,作者认为与气候系统年际尺度厄尔尼诺-南方涛动内部变率不同,气候系统很可能不存在多年代际的内在变率。工业革命以来,全球温度的多年代际变化是由人为强迫和自然强迫共同影响下产生的,而在人类影响较弱的过去千年,火山活动是全球温度多年代际振荡的驱动力。

由于作者的研究均是基于气候模式,其获得的结果主要是说明CMIP5模式中并没有多年代际内在变率,其结果的可靠性受当前模式对内在变率模拟能力的限制。尽管如此,这一结果也再次表明火山活动对过去千年多年代际气候变化的重要影响。这与过去千年的全球温度重建工作认为火山活动是多年代际气候变化的主要驱动力相符(PAGES2k Consortium, 2019)。这些研究启发我们,深入探究火山活动年代际至多年代际气候影响过程的物理机制,有利于对气候变化做出更为深入的科学解释。

致谢:感谢新生代室徐德克副研究员的审阅及宝贵修改建议。

主要参考文献

KerrR A. A North Atlantic climate pacemaker for the centuries[J]. Science, 2000, 288(5473): 1984-1985.

MannM E, Steinman B A, Miller S K. Absence of internal multidecadal andinterdecadal oscillations in climate model simulations[J]. Nature Communications, 2020, 11: 49.

MannM E, Steinman B A, Brouillette D J, et al. Multidecadal climate oscillationsduring the past millennium driven by volcanic forcing[J]. Science, 2021, 371(6533): 1014-1019.

PAGES2k Consortium. Consistent multi-decadal variability in global temperaturereconstructions and simulations over the Common Era[J]. Nature Geoscience, 2019, 12(8): 643-649.

Science:过去气候预示着我们的未来

Science: 太阳辐射在间冰期末期激发的气候突变

气候突变是以短时间尺度内发生剧烈的气候变化为标志,是地球科学领域研究的前沿热点问题之一,对现代以及未来全球气候变化具有重要的指示意义。长期以来,大量的古气候地质记录显示在末次冰期发生了广泛的气候突变事件。然而,随着越来越多较长时间尺度、高分辨率地质证据的出现,气候突变事件被发现不仅出现在较冷的冰期,而且也出现在与我们现代气候息息相关的较温暖的间冰期,尤其是在间冰期的末期。然而,是什么因素导致了这种温暖时期的气候突变尚不清楚。

太阳辐射是地球气候系统最重要的外部驱动力之一,对区域和全球气候变化均发挥着至关重要的作用。然而,由地球轨道因素引起的地表所接收的太阳辐射的变化非常缓慢(轨道尺度,万年到十万年级别),使得太阳辐射的影响在气候突变研究中常被忽视。在2021年8月27日发表的Science期刊中(Yin et al., 2021),比利时新鲁汶大学(UCLouvain)的尹秋珍教授、新鲁汶大学和中科院地质与地球物理研究所联合培养的博士生吴志鹏等,通过对过去80万年以来11个间冰期阶段的气候瞬变模拟,发现在每个间冰期即将结束的时候,缓慢变化的太阳辐射都可以在全球范围内引起快速的气候突变事件。具体表现为,当北半球夏季太阳辐射降低到一个临界值时,大西洋经向翻转环流(AMOC)短时间内突然剧烈减弱,随之发生大幅度的振荡(图1)。AMOC的这种变化在北半球引起大范围快速降温事件,同时在不同地区的降雨和植被中也引起快速的波动。他们的研究揭示,这种太阳辐射引起的快速降温事件在北半球高纬度地区短时间内形成大量的积雪,有可能是造成间冰期温暖气候结束、寒冷冰期开始的一个重要因素。这一通过气候模拟获得的间冰期后期突然变冷事件包括它们发生的时间,也得到了格陵兰冰芯记录、伊比利亚边缘海浮游有孔虫壳体δ18O以及其他高分辨率记录的进一步证实。

图1 以末次间冰期为例显示的太阳辐射引起的AMOC和温度的变化(Yin et al., 2021)。(A)四个纬度(55 N、65 N、75 N和85 N)夏半年平均太阳辐射的平均值,夏半年平均太阳辐射是由北半球夏半年总的太阳辐射除以其时间长度所得到;(B)大西洋径向翻转流(AMOC)强度;(C)北大西洋年均海表面温度(SST);(D)为(B)中“B”和“A”点的年均SST差异;(E)为(B)中“B”和“A”点年均表面气温差异

尹秋珍等的模拟结果显示,间冰期末期AMOC的突然减弱受控于北半球高纬度夏季太阳辐射,而温室气体只起到轻微调控太阳辐射的作用。随着太阳辐射的逐渐降低,北极海冰范围逐渐扩张。当太阳辐射降低到一个临界值时,海冰开始覆盖拉布拉多海的对流中心,导致其对流突然关闭,引起AMOC的突然减弱。同时在北欧海北部,海冰与海洋内部温度的相互作用使得那里的对流产生了百年尺度的高振幅振荡,从而引起了AMOC的大幅度振荡。只有当太阳辐射重新升高到一定程度,使得拉布拉多海和北欧海北部不再被海冰覆盖,这种AMOC的大幅振荡才会停止。

由于不同间冰期太阳辐射的纬度和季节性分布不同,太阳辐射的临界值在不同间冰期也会略有不同,但都足够低,且变化范围较小,在352.1 W/m2(MIS-15e)到358.2 W/m2(MIS-7a)之间(图2)。北半球夏季平均太阳辐射的变化同时受控于岁差和斜率,其中岁差的影响更为显著。尹秋珍等的研究表明,太阳辐射临界值的出现需要较大的岁差(北半球夏季在远日点且偏心率较大)以及较小的斜率。他们的研究显示,在过去80万年,这种太阳辐射临界值不仅出现在间冰期,也出现在很多冰期(图2)。但是由于冰期非常不同的气候条件(较大冰盖、较低温室气体等),冰期的太阳辐射临界值很有可能有别于间冰期的临界值。同时,他们的研究还显示,与过去80万年的间冰期相比,我们目前所处的间冰期非常特别,在很长的一段时间内太阳辐射都太高,不足以达到临界值,临界值只出现在5万年后(图2),与Berger and Loutre (2002)通过冰盖模拟得出我们目前所处的间冰期超长、下一个冰期在5万年后才可能出现的结论是一致的

图2 过去80万年至未来10万年太阳辐射的临界值变化(Yin et al., 2021)。红色和蓝色曲线是平均夏半年太阳辐射(定义见图1)。灰色阴影是钻孔U1385底栖有孔虫δ 18 O曲线展示的冰期-间冰期旋回。两条水平虚线分别是太阳辐射的最高和最低临界值(358.2和352.1Wm-2)。黄点表示间冰期末期AMOC突然减弱的时间点

主要参考文献

Berger A, Loutre M F. An exceptionally longinterglacial ahead?[J]. Science, 2002, 297(5585): 1287-1288.

Yin Q Z, Wu Z P, Berger A, et al. Insolationtriggered abrupt weakening of Atlantic circulation at the end of interglacials[J]. Science, 2021, 373: 1035-1040.

全球变暖形成原因探析

Science:过去气候预示着我们的未来

工业革命以来,人类向大气中排放大量的温室气体,已改变了地球的气候,并推动它走向一个前所未有的温暖状态。尽管这种增温状态在地球 历史 上找不到完全相同的相似型,但过去的气候——“古气候(paleoclimates)”为理解全球变暖提供了重要的科学依据。“研究过去是为了预测将来”,越来越多的科学家试图从古气候变化规律中寻找未来全球变化的趋势。

在漫长的地质 历史 时期,地球经历了多次大幅度的气候变化,如白垩纪中期高温期和晚更新世末次冰盛期等(图1),这些气候变化为未来气候演变的模拟和预测提供了参考信息。过去的气候状态与今天截然不同,但提供了丰富的证据。过去的气候状态可以揭示出大气CO2浓度在一定的范围内(400-2000ppm)变化时地球气候系统是如何运行的(图1)。

图1 距今1亿年以来的气候演化 历史 和未来200年不同情景预测情况(Tierney et al.,2020)

最近,美国亚利桑那大学Jessica Tierney和合作者在Science上刊登综述性论文,系统地总结和评价了古气候研究在科学应对未来气候变化的重要作用,强调了它对现代气候模拟研究和未来气候变化预测的重要性。该论文从以下几个方面评述了古气候研究能够有效评估、修正和完善现有气候模式,减少气候模拟研究的不确定性和认识未来气候变化等方面的价值。

一、古气候对气候敏感度的约束

平衡气候敏感度(Equilibrium climate sensitivity,ECS)已经被广泛采用,并被作为地球气候系统对辐射强迫响应的简单度量标准。其定义为大气CO2加倍增长后,地球系统反馈过程(水汽、云、雪)从几年到几十年内达到平衡后,导致的全球近地表空气温度的变化幅度。由于ECS的高低对环境、经济 社会 影响非常重要(Hope et al.,2015),因此减小ECS估算误差一直是学术界优先考虑的主题之一。一些新观点认为,ECS变化与气候背景有关,并随其变化——具体来说,在较暖的气候状态下,ECS会增加(Meraner et al.,2013)。研究地质 历史 时期的温暖气候可以为ECS值的波动范围提供参照。

二、冰冻圈稳定性的古气候视角

对未来海平面上升的预测尚有很大的不确定性,主要原因是对冰盖稳定性和临界状态缺乏足够的认识(Bamber et al.,2019)。古气候记录可以为理解过去冰盖变化与海平面上升之间的关系、冰冻圈对气候变暖的敏感性提供证据,从而降低预测的不确定性。在过去的几年里,古气候学界在地质证据和气候建模方面取得了重要进步,在冰盖大小、形状和范围的代用指标的产生和解释方面取得进展(Wise et al., 2017;Rovere et al., 2016;Gulick et al.,2017),将有助于增加我们对温暖气候状态下冰冻圈动力学的理解。

三、古气候揭示的区域和季节性气候变化信息

未来气候变暖将改变降雨和温度的空间模态和季节性变化模式,给人类 社会 带来巨大的影响(Wilby, 2007)。陆地表面的区域性变化(积雪减少、冻土融化、绿化、荒漠化)可能进一步触发生物地球化学循环的反馈作用,从而减弱或放大太阳辐射强迫效应,进而影响气候变化(Arneth et al.,2010)。当前,气候模型在区域降雨未来变化的趋势和幅度上还存在重大分歧(Knutti and Sedláck,2013)。改进对区域气候变化的预测能力,需将气候系统的内部变化(例如,年际-百年振荡)与外部强迫(例如,温室气体或气溶胶)的作用有效分开。在这方面,古气候研究提供的区域和季节性气候变化信息至关重要,因为它们记录了长期、连续的气候变化 历史 ,极大延长了现代气候的器测记录(Deser et al.,2012)。

四、气候突变

气候突变是古气候学最重要的发现之一,即地球气候在相对短暂的时间内出现异常变化,严重偏离了平均气候状态。其特征是温度、降水模式和海洋环流的发生显著改变,并在地质记录中留下明显的气候环境印迹,比如白垩纪中期海洋缺氧事件中无处不在的黑色页岩(Jenkyns,2010)。研究者认为,气候突变记录了地球一度进入异常状态,并恢复至正常状态的信息,具有重要研究意义。此外,发生在大约56Ma前后,由迅速的温室气体释放所引发的古新世-始新世极热事件(PETM)就是古气候记录中最显著的气候突变之一,可为理解人类排放温室气体所引起的全球变暖提供重要参考。

五、架起古气候数据与模型之间的桥梁

气候模型提供了对地球系统温度、风速和降水等直接的模拟结果。但是古气候信息是间接的,主要是通过对气候变化有响应的物理参数(如:磁化率和粒度)、化学参数(如:元素)和/或生物化石(如:有孔虫、孢粉)等代用指标来重建过去气候变化。然而,气候环境代用指标并不是完美的气候记录,有固有的不确定性。尽管可通过转换函数等方法,将古气候定量重建结果与模拟结果进行直接比较,但如果不考虑这些方法的不确定性,就可能导致错误的解释。这种在模型结果和代用指标之间产生的“语言障碍”,造成利用古气候代用指标指示过去气候变化和评估气候模型具有一定的局限性。因此,如何将古气候数据和气候模拟结果有效结合就显得至关重要(图2)。论文作者提出了解决这一问题的三个关键的步骤:(i)选择合适的与指标记录相关的化学示踪方法;(ii)明确代用指标的气候环境意义;以及(iii)整合古气候记录与模型数据的分析方法。

图2 基于古气候指标优化后的末次冰盛期海表面温度、地面温度和降雨情况。图中DSST为末次冰盛期(LGM)与晚全新世海表面温度的差值,DSAT为地表温度的差值,DPrecip为年平均降水量的差值(Tierney et al., 2020)

古全球变化研究表明,远在人类工业活动之前,全球气候就不断发生变化。地球 历史 上气候变化的主要驱动力是自然因素。相对于地球长期的气候演化,工业化以来全球气候的变化是微小的,是漫长地球演化过程中众多气候波动的一小段。未来随着人类排放温室气体逐渐增加,预估地球气候未来变化趋势仍存在着诸多不确定,古气候研究是我们理解未来气候变化的重要基础之一,也是有限的器测气候数据之外,检验气候模型预测结果的唯一途径。古气候学的未来是将地质证据与气候模型研究相结合,以便更准确地评估和预测人类活动对气候变化的影响。

致谢:感谢新生代室郝青振研究员、吴海斌研究员对本文的修改和建议。

主要参考文献

Arneth A, Harrison S P, Zaehle S, et al.Terrestrial biogeochemical feedbacks in the climate system[J]. NatureGeoscience, 2010, 3(8): 525-532.

Bamber J L, Oppenheimer M, Kopp R E, et al. Ice sheet contributionsto future sea-level rise from structured expert judgment[J]. Proceedings of theNational Academy of Sciences, 2019, 116(23): 11195-11200.

Deser C, Phillips A, Bourdette V, et al. Uncertainty in climatechange projections: the role of internal variability[J]. Climate dynamics,2012, 38(3-4): 527-546.

Gulick S P S, Shevenell A E, Montelli A, et al. Initiation andlong-term instability of the East Antarctic Ice Sheet[J]. Nature, 2017,552(7684): 225-229.

Hope C. The $10 trillion value of better information about thetransient climate response[J]. Philosophical Transactions of the Royal SocietyA: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2015, 373(2054): 20140429.

Jenkyns H C. Geochemistry of oceanic anoxic events[J]. Geochemistry,Geophysics, Geosystems, 2010, 11(3).

Knutti R, Sedlácek J. Robustness and uncertainties in the new CMIP5 climate modelprojections[J]. Nature Climate Change, 2013, 3(4): 369-373.

Meraner K, Mauritsen T, Voigt A. Robust increase in equilibriumclimate sensitivity under global warming[J]. Geophysical Research Letters,2013, 40(22): 5944-5948.

Rovere A, Raymo M E, Vacchi M, et al. The analysis of LastInterglacial (MIS 5e) relative sea-level indicators: Reconstructing sea-levelin a warmer world[J]. Earth-Science Reviews, 2016, 159: 404-427.

Tierney J,Poulsen C,Montanez I et al. Past climates inform ourfuture[J].Science, 2020, 30(6517).

Wilby R L. A review of climate change impacts on the builtenvironment[J]. Built Environment, 2007, 33(1): 31-45.

Wise M G, Dowdeswell J A, Jakobsson M, et al.Evidence of marine ice-cliff instability in Pine Island Bay from iceberg-keelplough marks[J]. Nature, 2017, 550(7677): 506-510.

全球变暖形成原因探析

 自然气候变暖的却有其自然因素在内,但并不是主要原因,因此可推知,人为因数是全球气候变暖的主要原因。以下是我为您搜集整理的全球变暖形成原因探析论文,欢迎阅读借鉴。

摘要: 全球气候变暖问题日趋严峻,由此导致的各类问题正在严重地威胁着人类赖以生存的环境。本文总结了引起气候变化的原因,并分析引起全球气候变暖的各种不利影响,最终提出应对全球气候变暖所带来的不利影响的对策。

关键词: 全球变暖;形成原因;发展对策

 1 前言

 进入21世纪以来,全球气候变暖及其对人类生存造成的损害和威胁已为世人公认。气候变暖已成为不可回避的重大理论和实际问题。气候变暖的明显化,让各种危害逐步进入人们的日常生活,因此气候变化已经不再仅仅是一个学科问题而日渐成为人们共同关心的重大社会问题。气候变暖引发的问题也从单一性向多样化转变,从已知向未知发展。它引发的各种新现象改变着人类的生存状态。最主要是它所引发的灾害以不同形式出现,让人们不能预知,同时它又是全球范同的,这使得气候变暖成为了全世界所共同关注的问题。

 2 全球气候变暖原因

 全球气候变暖的原因课分为两类,一是自然因素,另一个是人为因素,一下就这两点的各个方面进行分析讨论。

 2.1 全球气候变暖的自然原因

 2.1.1 太阳活动的影响

 太阳辐射是地球表层一切物理、化学与生物过程的能源,因而也是气候形成重要的因子,太阳活动对地球温度起到直接的影响作用。很早以前人们就发现太阳黑子现象与地球气候的变化有密切的联系。科学上用太阳常数来表征太阳活动对地球气温变化的影响程度,是一个指标性物理量。太阳常数是指垂直投射在刚处于地球大气层之外的单位面积上的太阳辐射能量,世界气象组织(WMO)1981年公布的太阳常数值是1 368 w/m2。由于各种原因,例如大气层的反辐射作用等,地理的气候系统能吸收到的能量只有约240 W/m2,大约是总辐射能量的1/5。而只有当太阳常数变化达到l%时,才可以引起地球表面温度大于1℃的变化[1]。

 通过科学探索和研究,人类发现太阳黑子活动周期平均约为11年,但对太阳常数有影响的每年的相对变化量都不会大于4?10-4。。因此太阳常数的长期平均值的变化是极其微小的,还不足影响到地球气温有较大的变化。由此可见,太阳活动的影响并不是气候变暖的主要原因之一。

 2.1.2 地球内部的热源

 地球内部是一个充满温度很高的液态岩溶的热源。热量自温度场中高温物体向低温物体传播。因此,地球内部的热量会持续不断地向地球外部传播,进而影响地球大气圈层的温度变化。火山活动是地球内部热源释放的重要途径。每次火山活动,都会释放出大量的内部热量,这些热量可以极大地改变局部地区的气候条件。然而,地球表面的大气圈层与外太空相连,地球大气会以传导、辐射的形式把热量传导辐射到星际空间外,还可以通过含有速度较高能量较大的气体分子向外层空间逃逸的形式带走大气的热能。同时,地球表面约有70%的面积被广阔的海洋所占据,海水的蒸发以及从大气顶层上的逃逸,带走了大量的热能,有效地调 节了地球表面的气温,使它达到和保持在一个相对稳定的温度上,现在地球表面的平均气温大约是15。C。由于太阳辐射和火山活动历史序列资料的不确定性,以及人们对气候系统如何响应太阳输出辐射变化的认识还很初步,严格地说目前还无法准确评价其对全球和中国气温变化的影响程度。

 2.1.3 全球气候变暖自然因素综合分析

 鉴的。通过上诉三点的讨论,可以得出出,自然因素对全球气候变暖的影响并不是很大,但也并不是完全没有关系,现将自然原因综合分析如下:

 由于包括海洋、陆地、火山活动、太阳活动等自然变化,科学家将气候变暖一部分原因归结为大气候条件.地球逐渐变暖是地球大气自身调节的结果.自地球形成后,不同的地质时期气候呈现一定的规律,一定幅度的气温波动是正常的,目前地球正处于?增温期?[2].气候变暖其实并不全是因为人类排放出的温室气体,火山喷发同样会排放出大量的温室气体.然而,事实上火山喷发形成的气溶胶对来自太阳热辐射起到了阻挡作用,在一定程度上能降温.各个外界强追因子在过去的100年可能造成的温度变化中,以火山活动的作用最重要,其次是太阳活动,CO,的影响最小.臭氧层的破坏,进入地球大气的紫外线增强,地球上所有生物的进化和生存将受到威胁,地表植被和海洋浮游生物的减少或消失,必然减少贮存在植物体和用于光合作用的CO2,从而使大气中的温室气体增加。

 2.2 全球气候变暖的人为原因

 由上文可知,自然气候变暖的却有其自然因素在内,但并不是主要原因,因此可推知,人为因数是全球气候变暖的主要原因,先将其人为因数分析如下。

 2.2.1 附加价值高

 附加价值是指在产品的产值中扣去原材料、税金、设备和厂房的折旧费后剩余部分的价值,这部分价值是指产品生产从原料开始经加工到最终产品的过程中实际增加的价值。它包括利润、工人劳动、动力消耗以及技术开发等费用,所以称为附加价值。附加价值不等于利润,因为某种产品加工深度大,则工人劳动和动力消耗也大, 技术开发的`费用也会增加。附加价值高可以反映出产品在加工中所需的劳动、技术利用情况以及利润高低等。一般大宗化工产品原材料费率(原材料费与产值的比率)为60% ~70% ,附加价值率(附加价值与产值的比率)为20%~30%;而精细化工产品的原材料费率则为30%~40% ,附加价值率约达50%。

 2.2.2 投资效率高、利润率高

 投资效率是指附加价值与固定资产的比率。精细化工投资少、投资效率高。仅从利润的观点来看,精细化学品的利润高。据1977~1980年世界100家大型化工公司的统计资料看,销售利润率在15%以上的有60家公司, 均系生产精细化学品的。利润率高的原因在较大程度上来自技术垄断;另外产品质量是否能达到要求也十分重要,这些都是高利润不可忽视的因素。

 3 全球气候变暖造成的影响

 3.1 全球气候变暖对自然环境的影响

 3.1.1 已形成完整的精细化工发展体系

 在无机化工、有机化工发展的带动下,我国目前已经形成了较有特色的精细化工体系。行业覆盖面广,如橡胶生产、塑料加工、皮革化工、饲料制备、造纸、水处理、纺织印染、食品工业、农药、建筑、化妆品、等技术领域。除企业生产外。国内许多高校和科研机构也有大龄技术人员从事精细化工的开发研制。

 3.1.2 建设精细化工园区.推进产业集聚

 近几年,许多省市都把建设精细化工园区,作为调整地方化工产业布局,提升产业.发展新材料产业.推进集聚的重要举措。据报道,目前全国已建和在建的精细化工园区至少有1 5个。例如,浙江上虞精细化工园区规划总面积20平方公里,自1 999年1月正式启动以来,共引进来自10个国家.地区和10个省市的项目80多个,资金逾25亿元。形成了以染料(颜料).生物医药及中间体和专用化学品为主要门类的精细化工产业。基地提出了6年后培育20家高新技术企业,实现技工贸收入300亿元的目标。该园区已被科技部认定为国家火炬计划上虞精细化工特色产业。又如,中国精细化工(常州)开发园区.已形成精细化工为特色.通达上下游多个领域的化工生产和仓储基地。其中有世界500强中的美国亚什兰化学公司,日本普利司通轮胎公司和韩国现代公司等知名企业。[2]

 3.1.3 生产规模偏中小者居多

 虽然我国已大力发展精细化工,已有具规模的工业园区,但纵观国内精细化工企业生产情况,中小型厂家居多,达规模经营的企业不多,且布局偏于东南沿海经济发达区域。大多中小型企业工艺设备陈旧,缺乏技术创新能力,工艺技术有待改进。

 3.2 全球气候变暖对人类的影响

 综观近20多年来世界化工发展历程,各国、尤其是美国.欧洲.日本等化学工业发达国家及其著名的跨国化工公司,都十分重视发展精细化工,把精细化工作为调整化工产业结构、提高产品附加值、增强国际竞争力的有效举措,世界精细化工呈现快速发展态势.产业集中度进一步提高。进入21世纪,世界精细化工发展的显著特征是:产业集群化,工艺清洁化.节能化,产品多样化、专用化.高性能化。

 3.2.1 精细化学品销售收入快速增长,精细化率不断提高

 上世纪九十年代以来,基于世界高度发达的石油化工向深加工发展和高新技术的蓬勃兴起,世界精细化工得到前所未有的快速发展,其增长速度明显高于整个化学工业的发展。近几年,全世界化工产品年总销售额约为1.5 万亿美元,其中精细化学品和专用化学品约为3800亿美元,年均增长率在5~6%,高于化学工业2~3个百分点。目前,世界精细化学品品种已超过10万种。

 3.2.2 加强技术创新,调整和优化精细化工产品结构

 加强技术创新,调整和优化精细化工产品结构,重点开发高性能化、专用化、绿色化产品,已成为当前世界精细化工发展的重要特征,也是今后世界精细化工发展的重点方向。以精细化工发达的日本为例,技术创新对精细化学品的发展起到至关重要的作用。过去10年中,日本合成染料和传统精细化学品市场缩减了一半,取而代之的是大量开发功能性、绿色化等高端精细化学品,从而大大提升了精细化工的产业能级和经济效益。例如,重点开发用于半导体和平板显示器等电子领域的功能性精细化学品,使日本在信息记录和显示材料等高端产品领域建立了主导地位。在催化剂方面,随着环保法规日趋严格,为适应无硫汽油等环境友好燃料的需要,日本积极开发新型环保型催化剂。

 4 全球气候变暖的相应对策

 4.1 全球气候变暖对环境的影响

 4.1.1 向集聚化方向发展

 随着我国对精细化工需求的迅速增长, 推动了我国化工企业和外商在华投资力度加大。近十年来,各省市相继建设了大量化工园区, 许多化工园区都将精细化工列为园区主要发展项目。从而在布局上形成了向化工园区集聚的态势。目前,我国有国家级化工园区三个: 上海化学工业区、南京化学工业区和齐鲁化学工业区。三个工业园区都以石油化工为龙头, 发展下游产品, 如基本化工原料、精细化工、高分子材料等。规模最大的要算南京化学工业区, 它将形成100 平方公里的沿江化工产业带。江苏省是我国化工园区建设力度最大的省份, 目前已形成规模的有张家港的江苏杨子江国际化学工业区, 园区占地13.8 平方公里; 泰兴的中国精细化学工业泰兴园区, 园区现面积为20 平方公里, 规划最终面积将达40 平方公里; 常州的中国精细化工( 常州) 开发园区, 已有72 家中外化工企业落户, 累计投资达200 亿元; 泰州的中国石油化学( 泰州) 开发园区,规划面积为60 平方公里, 计划投资200 亿元。尚在建设和招商的还有南通的海门化工园区、如东化工园区、启东化工园区、杨州化工园区等一批沿江、沿海化工园区。此外, 浙江省的上虞化工园区, 规划面积60 平方公里; 河北省正在建设我国北方最大的化工园区沧州临港化工园区, 规划面积100 平方公里, 规划投资300 亿元; 辽宁省的抚顺石化工业园区, 占地10.24 平方公里; 重庆市规划建设长寿化工园区, 成为我国最重要的天然气化工和精细化工基地; 广东省的珠海海港工业区、茂名石化工业区等等。[3]

 4.1.2 以特种技术为基础发展精细化工

 国外许多精细化工公司以技术难度较大、或污染较重的单元反应技术为基础,发展系列产品。如加氢还原、磺化、硝化、氰基化、重氮化、羟基化、醛化、偶和、环烷化、光气化、氨氧化等,其中的一些技术难度较大,并且具有一定的危险性,一些公司就专门进行这方面的工作,为客户提供合成。由于从事生产的企业拥有专门的生产设备、技术、经验和三废处理方案,能够保持较低的成本,占有竞争的优势,获得较大的效益。[4]

 4.1.3 对市场需求作出快速反应,研制和市场对路的专用化学品

 工业生产和人民生活水平不断要求提高化学品的实用性能。比如,高效催化剂,高性能油品添加剂,具有良好的性能,能够满足市场需求并产生较大的效益。国外非常关注这类产品的市场状况,不断开发这种性能领先、效益良好的产品。

 4.2 全球气候变暖对人类的影响

 4.2.1 当前世界精细化工发展总体趋势

 ① 生物技术在饲料添加剂方面得到广泛应用。食品添加剂则向原料天然化、生产技术生物化方向发展。②工业表面活性剂的发展趋势是注重开发具有多种功能的新产品。此外,功能性乳化剂和反应性乳化剂也是各国积极开发的新品种。③造纸化学品则注重开发废纸再生用的化学品。皮革化学品主要开发多功能加脂剂和具有水洗性,透气性,耐光、耐曲绕的涂饰剂。④在胶粘剂行业中,目前非常注重非溶剂型胶粘剂的开发,重视高性能的丙烯酸和聚氨酯水基胶的研究,着重开发

 汽车用的高质量环氧树脂和聚氨酯类粘合剂及其他特种粘合剂。⑤生物工程和生物化工方面,各国都投入巨资采用生物技术代替传统的化工过程和反应过程。例 如,精细化学品的化学结构比较复杂,合成步骤多,为了提高精细化学品的收率和质量,也为了简化工艺,采用包括固定化酶技术在内的一些新的有机合成技术,使精细有机合成技术达到新的高度。生物工程在美国、日本和欧洲,都被作为21 世纪的革新技术而集中大量人力、物力进行研究、开发。生物过程向设备大型化、过程连续化、自动化、高效率发展。各国对高浓度、高产率及高产量,产物可在细胞外分泌的发酵技术给予高度重视。[5]

 4.2.2 以大型石化装置为龙头发展精细化工

 在精细化工生产成本中,原料所占比例极低。大型石化企业可以对产品进行深加工,生产出下游产品,直接投向市场,另外,对副产品进行综合利用,提高副产品的价值,也是发展精细化工的途径。大型石化企业具有技术、经济、原料优势,发展精细化工的综合实力较强。

 5 结论

 精细化工是石油和化学工业的深加工产业,技术与资金密集,同时对人才、技术、资金和配套下游产品市场等要求较高,已成为工业发展水平的重要标志。随着全球一体化和科技进步,越来越多的发达国家及大型公司将其核心产业向精细化工方向进行转移,并将以产业聚集化形势向前发展,随着大量资金的投入,会出现更加专业更加细化的精细化工产品及服务来面对快速多变的市场。

 参考文献

 [1] 郑辉.我国精细化工产业的现状、存在的问题及其对策分析[j].商场现代化,2007(5).262.

 [2] 王沛喜,罗丽宏.精细化工的现状及发展趋势浅谈[j].精细化工化纤信息通讯,2001,3,6-7.

 [3] 许秋塘.我国精细化工的现状与发展展望[j].上海化工,2005,30(9),1-2.

 [4] 史群策,张廷芹,张艳丽.国内外精细化工现状及发展趋势[j].黑龙江石油化工,2000,11,4-5.

 [5] 白景瑞.精细化工的现状与发展[j].现代化工,2001,21(6),8.

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    2025年01月01日
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  • admin
    admin 2024年12月26日

    我是平和号的签约作者“admin”!

  • admin
    admin 2024年12月26日

    希望本篇文章《Science:气候系统的多年代际振荡可能是由火山活动引起的》能对你有所帮助!

  • admin
    admin 2024年12月26日

    本站[平和号]内容主要涵盖:国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育

  • admin
    admin 2024年12月26日

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