海洋如何调节全球气候

海底并不像海面那样善变,一会儿是风平浪静,一会儿是狂浪滔天.海底的变化漫长而深刻.在海洋的底部有许多低平的地带,周围是相对高一些的海底山脉,这种类似陆地上盆地的构造叫做海盆或者洋盆.现在,深海钻探技术有了很大的提高,通过深海钻探可以揭示海底沉积物的类型和变化.实际钻探的结果显示,世界各大洋洋底的地壳都很年轻,一般不超过1.6亿年.实际上,海洋的年龄是在距今18亿年前形成的.世界上的大洋如此古老,为什么大洋洋盆的盆底却如此年轻呢?这个问题一直困扰着人们.直到大陆漂移说再次盛行.大陆漂移说的创始人魏格纳认为："2亿年前曾经存在一块联在一起的古大陆,在古大陆的周围存在着一个泛大洋,后来古大陆分裂成几个大碎块,并且各自漂移到现在地球上大陆的位置.如今的太平洋比古代的泛大洋已经缩小了很多." 科学家在解释古老的大洋、年轻的洋盆时,告诉我们：大洋的盆底从中间裂开,在裂开处炙热的岩浆从地壳下涌出,遇到海水就立刻被立即降温形成岩石.裂口处不断涌出岩浆,将新的地层把先前生成的岩石地层向周围挤压推移,经过上亿年的演变就形成了现在这种海底年龄周边岩石的年龄最大,而洋底岩石的年龄最小的情况.其实,这个地壳演变过程从地球诞生起就从未停息过.在漫长的地质年代里,那些塌陷的部分,就形成了大大小小的海盆.
海洋里海水时刻都在运动,因此,海平面也不断的变化.这种变化,有短期的,也有长期的.短期的海平面变化,如日变化、季节性变化、年变化和偶发性变化等,这些变化主要与波浪、潮汐、大气压、海水温度、盐度、密度、风暴、海啸等因素有关,其升降幅度小,而且大多是局部性的.海平面长期的变化主要是指地质历史期间的海平面的变化.其特点是变化的幅度虽然不大,但其变化的范围大,甚至是全球性的.人们经常讨论的海平面上升,就是指的这种长期性的变化.一些科学家认为,现在,全世界的海平面正处于上升过程中.
由冰川引起的海平面变化是指由于气候变化变暖导致冰川界线反复进退,从而引起的海平面升降变化.在气候寒冷的地质时期,极地周围形成冰盖,海洋中的海水量相对减少,海平面随之降低；当气候变暖,冰盖融化,冰水流回大海,海平面又上升.关于海平面的升降幅度,各国科学家估计的数字不尽相同.这主要是看如何估计南极大陆的冰盖厚度和计算出全世界的冰储量.据有人推算,世界上冰储量的95％在南极地区,约为3000万立方千米.如果有一天,南极地区和格陵兰地区的冰(约占全球冰总储量的99％)突然全部融化,那么,世界海洋的海平面将会上升100米.当然,发生这种情况的可能性是极小的.最有可能发生的情况是,所有的冰川,将在数千年间,逐渐融化,同时,冰川的融化还将伴随着一片大陆的上升和海洋底质的沉降,因为大面积的负荷因冰川融化从陆地向海洋转移.
由地壳构造引起的海平面变化,指的是因某种地壳构造运动而引起的局部地区或全球性的海平面变化.局部性的地壳升降运动,能引起区域性的海平面变化.出现这种情况,是由于地壳升降导致海面相对于陆面之间的距离发生变化的结果.引起全球性海平面的升降变化,是洋盆容积发生某种变化、洋底地壳发生下沉或新洋盆形成.世界洋盆的总容积增大会导致海平面降低；反之,洋底地壳抬升,某些洋盆消失,可使海平面升高.板块构造学认为,海平面变化与海底扩张速率有关.大洋中脊增生的物质是热的,随着时间的推移而逐渐冷却,变得致密,因而洋底岩石圈在横向扩张移动过程中,随着时间的增长而下沉.如果洋底扩张速率很快,距中脊顶部一定距离的洋底,没有足够时间冷却到"正常"程度,洋底就比正常情况下高,因而即使总的海水量不变(多数学者认为,古生代以来海水量基本没有变化),由于洋盆的容积减小,海平面也会升高.相反,海底扩张速度很慢时,海平面则会降低.事实上,海底扩张速率变化引起的海平面变动,周期长达数百万年,其变化幅度可达300～500米之间.
虽然全球性的地质构造运动对整个地质历史时期的海平面变化起着决定作用,但是科学家们认为,从第四纪以来(地质历史上的最近100多万年),冰川作用对海平面的变化影响最大.近100多万年以来,随着冰期一间冰期交替出现,全球海平面发生了脉动升降.大约在3.5万年以前,海平面大致接近现在的位置.最近一次冰川作用,则引起了海平面的普遍下降.在末次冰期的最盛时期(大约1.5～2万年前),海平面比现在低约130米.在冰期低海面时,现在大片陆架浅海出露成陆,那时,日本与中国、亚洲与北美洲(沿白令海峡)、英国与欧洲大陆、澳大利亚与新几内亚等都相互连接(中国海洋地质学家研究发现,中国东海的古海岸线在冲绳海槽西坡的陆架外缘).后来,由于气候变暖,引起冰川融化,结果海平面逐渐升高.现在世界海平面仍处于升高过程之中.由于引起海平面变化的因素很复杂,调查测量技术上又存在着许多不足,所以,人们对目前海平面变化的历史及其发展前景认识还有一定局限性.目前的海平面上升,有可能是暂时的,也可能是地球上长期水循环的一部分,这个过程的发展趋势会不会引起新的冰川作用?总之,人们对海平面上升的问题,还不能作出最后的解释.
长期海平面变化引起的最直接后果是海侵或海退.它导致海岸移动,海陆变迁,对大陆架和海岸地貌、浅海与近岸沉积和矿产的基本特征产生很大的影响.它能使海岸工程、港湾建筑遭受侵袭、淹没或使之废弃,还能使河流改道或淤积.研究海平面变化的规律,预测其发展趋势,对于研究第四纪地质、新构造运动、探索气候变化规律,以及对于人类生活和生产都具有极大意义.因此,目前各国有关专家正在更加深入地研究这些问题.
目前,由于人们对各种能源的开发利用,释放出大量的二氧化碳等气体,使地球外部的大气层变成了温室,也就是人们常说的"温室效应".有人计算过,1987年全世界的发电厂、工厂和各种机动车向大气排放的二氧化碳就达56.5万吨.这个数字目前还在逐年增加：从1980年至1987年的8年间,全世界二氧化碳的释放量增加了7.3％,几乎是每年以1％的速度增加.这就是说,大气污染是造成大气"温室效应"并可能引起全球升温的根本原因.科学家们通过各种技术手段测得,大气中的温室气体,如二氧化碳、甲烷、氯氟烃、一氧化二氮和大气平流层中的臭氧、大气溶胶微粒等浓度一直在增长.全球性的升温又使地球南北两极的冰盖融化海水增多,海平面随之升高.全球海平面在近百年间上升了5～25厘米.如果温室气体在大气中增长速度保持目前的水平,全球气温每10年大约上升0.2～0.5℃,至2100年时,将累积上升1.5～4.5℃.全球海平面也将在2050年之前,上升约0.3～0.5米,21世纪末有可能上升约1米.这样,大气污染导致温室效应的最后恶果,将要由人类自己来承受了.当然,对21世纪气候变化趋势估计,学者们的认识有分歧.例如,有的学者不认为气温升高,反而认为气温下降.
海洋里海水时刻都在运动,因此,海平面也不断的变化.这种变化,有短期的,也有长期的.短期的海平面变化,如日变化、季节性变化、年变化和偶发性变化等,这些变化主要与波浪、潮汐、大气压、海水温度、盐度、密度、风暴、海啸等因素有关,其升降幅度小,而且大多是局部性的.海平面长期的变化主要是指地质历史期间的海平面的变化.其特点是变化的幅度虽然不大,但其变化的范围大,甚至是全球性的.人们经常讨论的海平面上升,就是指的这种长期性的变化.一些科学家认为,现在,全世界的海平面正处于上升过程中.
减缓气候变暖的根本对策是控制温室气体向大气排放,尤其是对排放量最大的二氧化碳应加以限制.但是,完全限制二氧化碳的排放,对经济发展和对人们生活水平的提高有很大的制约,特别是对一些以煤炭为主要能源的发展中国家影响更大；就是对那些经济发展水平已经相当高的发达国家,也是难以完全做到的.这个矛盾如何解决,这是人们所面临的一个难题.
科学家们指出,目前比较现实的减少二氧化碳排入的途径有两个：一是改进能源结构,如增加水能、核能等利用的比例；二是提高能源利用效率,减少能耗.另外,大力保护和发展森林资源、扩大森林覆盖面积,增加对二氧化碳的吸收和转化等.人们还应当看到,即使马上停止一切温室气体的排放,长期以来已经排放到大气中的二氧化碳等气体,也会长久地留存在大气中,有的气体可留存一二百年之久.所以,人类应该采取与前一类政策,相互补充、综合治理的办法.涉及其他行业的适应性对策,如加强对气候变化及其影响的监测和科学研究；开展节能技术研究,以提高能源利用率；针对海平面上升可能造成的危害,加强海岸工程设施的建设和管理.当然,这些措施还不是根本上去解决问题.
综上所述,寻求减缓全球气候变暖及其危害的对策,是一个涉及科学、技术、经济等多方面的复杂问题,需要动员社会各方面的智慧和力量.然而,在研究解决问题时,必须充分认识海洋在这些问题中的地位和作用.众所周知,海洋作为气候变化的调节器和控制器,对大气中的二氧化碳是能起到很好的调节作用.假如没有广阔海洋的吸收,大气中的二氧化碳含量会高出30％～40％.所以,要科学探讨全球气候变化,必须加深对海洋的研究,这样才能弥补人们对气候变暖认识上的不足.但是,由于人们对海洋变化的规律认识还不够,海洋对大气影响或调节作用的具体过程和机理至今还不够了解.因此,从海洋的角度来科学地解释大气"温室效应"是一件十分困难的事.
其二,人们对大气"温室效应"给地球带来的危害程度估计不同.有的科学估计,未来全球气温将升高6～7℃,海平面会升高4～5米,"60年内英伦三岛将大部沉入海洋","日本列岛将沉没",惊呼"上海、天津、杭州……等沿海大批城市因此而消失,约占全国40～50％以人口的沿海地区将被海水淹没",等等.当然,也有人持相反的看法,认为目前问题没有那么严重,完全用不着大惊小怪.
其三,人们的科学技术对策也不相同.有人提出,"利用太空屏蔽来遮挡部分阳光、降低地表温度的办法；发射巨大强红外线光束,引爆大气层中的三氯化碳氟化合物使之破坏和瓦解；发射大功率太阳能卫星,将太阳能转化为微波,再将微波转化为电能,为人类提供能源不再使用化石燃料；在高空同温层喷射二氧化硫,使之化合成硫化物,起到阻挡阳光,达到降温效应等等.这一连串近似于科幻的措施,在一些人看来是无法实现的.他们认为,假如真成为现实,地球和人类就会毁灭无疑,然而,提出这些设想的科学家们,则对自己的方案充满信心.
其四,有人提出用消除台风的办法来制止地球表面温度的升高,因为海上生成的台风对一些地区的气温将产生影响.这种看法只看到台风对气候不利影响的一面,忽略了台风对气候有调节作用的一面.例如,每年连续不断的台风,可以使我国东南部地区气候温润多雨,否则的话,这一地区很可能是干旱少雨,沦为沙漠.
人们在讨论全球气候变暖对策的时候,还要解开许多自然之谜,并在解释自然之谜的过程中,寻求保护地球环境的办法.由于种种客观因素的限制,有些问题可能在短时间里还无法去认识,暂时找不到解决问题的办法,但是不管遇到多大的困难,人类终究将会认识自然,找到保护地球的办法.