通过长期的观测研究,国内外学者已经掌握了大量全球变化的证据,主要表现在气候变暖、大气成分的变化和生物多样性的变化等方面。
(一)气候变暖
地质历史上气候的变化具有明显的周期性,其中最明显的是周期性的冰期和间冰期的交替出现。这说明在受人类活动影响之前,气候的变化是有规律的。到了近代,全球气温有明显升高的趋势。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第三次评估报告表明,20世纪全球平均温度升高了0.6℃左右,20世纪90年代是最暖的10年,而1998年是全球最暖的一年;在北半球,20世纪是过去的1000年中最暖的世纪。
与全球温度升高相应的是冰川的退缩和海平面的上升。英国伦敦大学的科学家利用欧洲航天局卫星雷达数据和美国的卫星图像得出的最新测量结果显示,在过去的50年里,北极冰层的厚度平均减少了约40%。研究证实,冰层变薄与全球变暖之间存在着直接的联系。同一研究组的另一项研究结果又表明,自1995年位于南极半岛右侧的“拉逊A”冰架崩塌后,1998年前后伟建士冰架也相继崩塌。2002年初,“拉逊B”冰架出现了3250km的切口,无数冰块掉进威德尔海,这是30年来最大规模的崩塌。有资料表明,我国乌鲁木齐河河源一号冰川,在1962—1980年间退缩了80m,1980—1992年间又退缩了60m。在乌鲁木齐河流域,根据1964年航测地形图计算到的冰川面积为48.2km2,1992年再次航测时冰川面积减至40.9km2。我国西北各山系冰川面积自“小冰期”以来减少了24.7%,面积达7000km2左右。
根据政府间气候变化专门委员会的报告,20世纪海平面平均每年上升了1.7mm,而卫星观测结果显示,自1993年以来,海平面平均每年上升3.1mm,增长十分显著。海平面上升的威胁受到美国各州政府的关注,他们委托斯克里普斯和其他机构构建和更新海平面上升的情景,同时研究不同地区受影响的程度。斯克里普斯研究机构的研究人员表示,研究和估计下个世纪海平面的难点是具有太多的不确定性,研究人员估计的范围是基于对未来100年全球温度变化的估计,他们估计的范围为2℃—6℃。到2100年,全球海平面上升很有可能达到0.5m。我国海平面近50年呈明显上升趋势,上升的平均速率为2.6mm/a,2003年我国沿海海平面比常年平均高了60mm。未来数年,沿海海平面总体上将继续保持上升趋势。
湖泊作为降水和有效降水的历史和现代记录,能反映出气候变化影响下区域变化特征。气候变化所导致的湖泊水位下降和面积萎缩,已经在很大范围内显现。自20世纪50年代以来,全国大于10km2的湖泊中,干涸面积4326km2,因萎缩减少面积9570km2,蓄水量减少516亿m3。素有“千湖之省”的湖北省,现存湖泊面积为2438.6km2,只有20世纪50年代的34%。全省1km2以上的湖泊217个,比20世纪50年代的522个减少了一大半。我国青海湖水位在过去500年曾有过较大的升降波动,但出现直线式下降趋势却是在近百年内,特别是在1908—1986年间下降了约11m,湖面缩小了676km2。我国西北各大湖泊,除天山西段赛里木湖外,水量平衡均处于入不敷出的负平衡状态,自20世纪50年代以来,湖泊均向萎缩方向发展,有的甚至干涸消亡。
印证全球气候变暖的最好方法是研究指示生物。俄罗斯科学家近年来的研究发现,马尾松正不断地向俄北部边疆“迁移”。据俄《科学信息》杂志报道,以前,俄罗斯最北部的马尾松生长点在俄远东地区的马加丹州和科里亚克自治区。在这些地区以北约1000km的楚科奇自治区中部地区,由于气候严寒,从未发现过马尾松。自1975年以来,该地区平均气温有所上升,马尾松开始在当地生长。1992年,俄地质学家在楚科奇自治区中部地区的一处远离村落的山谷中发现了高约10cm的马尾松芽。1999年后,专家又在楚科奇自治区陆续发现了6处长有马尾松的地点,有的马尾松高达70cm,胸径达到22mm。除了马尾松外,楚科奇自治区内还出现了以前从未生长过的洋甘菊、荠菜及其他一些不太耐寒的植物,在位于楚科奇自治区最北部的尤里廷地区还发现了当地从未生长过的蜜环菌和香菇,这一切都表明当地气候正在变暖,成为全球气候变暖的新佐证。
(二)大气成分的变化
大气成分的变化主要是大气中温室气体含量的增加。温室气体主要包括水蒸气(H2O)、臭氧(O3)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)、氢氟碳化物类(CFCs,HFCs,HCFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)等。由于水蒸气及臭氧的时空分布变化较大,因此在进行减量措施规划时,一般都不将这两种气体纳入考虑。1997年在日本京都召开的联合国气候变化框架公约第三次缔约国大会中所通过的《京都议定书》,明确针对六种温室气体进行削减,包括上述所提及的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)。其中以后三类气体造成温室效应的能力最强。但就对全球升温的贡献百分比来说,二氧化碳由于含量较多,所占的比例也最大,约为55%。受生物多样性变化和人类活动的影响,大气成分已经发生了一定程度的变化。(见表9-1)自工业革命以来的200多年间,CO2、CH4和N2O等温室气体在大气中的含量分别增加了约26.1%、65.0%和7.6%。而氟氯烃(CFCs)在工业革命前浓度为0,到20世纪90年代增加到0.29ppbv,其中CFC-11和CFC-12的浓度分别由0增加到280pptv和484pptv。
表9-1 人类活动影响下温室气体浓度的变化
注:ppmv、ppbv、pptv分别代表单位体积内含有10-6、10-9、10-12的此种气体。
CO2和N2O主要来源于化石燃料燃烧,而CH4来源于稻田、家畜、燃煤和海洋释放等。自然界的生物厌氧腐解作用也会有CH4的排放,如水体流动性不高的湖泊、湿地等均有较高浓度的CH4排放。而人为活动造成的CH4,排放因素有自然水体受生活及工业废水的污染、农业畜牧活动及工业制造的影响。氟氯烃是人工合成物质,来源于制冷剂和灭火剂等。(www.xing528.com)
养殖业排放的CH4,是一种有力的温室气体。美国世界观察研究所的研究表明,肉食生产形成的温室气体排放量占全球排放总量的51%,而不是联合国估计的18%。他们表示,联合国的数据从CH4、土地利用和呼吸作用这3个重要方面严重低估了数百亿头(只)牛、羊、猪、家禽以及其他动物温室气体的排放。美国国家航空航天局的研究发现,全球CH4排放量的37%来自牛和其他反刍动物。CH4对气候变化的影响严重超过了此前的想象,它的温室效应是CO2的33倍,而不是之前认为的25倍。
研究表明,如果将目前用于畜牧养殖业生产的土地归还给天然植被和森林,将可消除大气中26亿t CO2当量的温室气体,相当于温室气体总量的4.2%。同素食相比,吃肉类食物还会有额外的冷藏、烹调等方面的需求,这些都对温室气体的排放有直接或间接的影响。因此,联合国政府间气候变化专门委员会主席帕乔里认为少吃肉是逆转气候变化的“最有吸引力的机会”。
(三)生物多样性的变化
生物多样性是人类赖以生存和发展的基础,具有巨大的商品和公益价值。据联合国预测,到2050年地球人口将达到90亿。联合国政府间气候变化专门委员会预测届时的气温将升高1℃—2℃。考虑生境变化、野生生物资源的过度利用和外来物种的影响将继续施加重大影响,至2050年将发生大量的物种灭绝和原始生境的减少。Pauly等根据大量的资料对海洋渔业的发展态势的预测显示,海洋渔业正向深海发展,对生物多样性也将造成严重影响。渔获物从20世纪80年代后期的每年8000万—8500万t,以每年50万t的速度下降。目前东南亚46%的森林遭到破坏,到2100年,东南亚74%的森林将遭受严重破坏。根据经验模型,到下世纪,该地区13%—42%的生物将面临灭绝,将占全球灭绝生物的50%。由于投入的人力和财力的限制以及政策等方面存在的问题,生物多样性丧失的态势并没有从根本上得到遏制。
现在地球上的动植物物种的消失速度比过去的6500万年之中的任何时期都快1000倍以上,世界上每年至少有5万种物种灭绝,平均每天近140种。20世纪以来,全球3800多种哺乳动物中已有110种和亚种消失,9000多种鸟类中已有139种和39个亚种消失。目前,地球上还有3400多种脊椎动物和近2万种植物正面临绝灭的危险。
我国分布着丰富而又独具特色的生物种群和生态系统。生物多样性居全世界第8位、北半球的第1位,仅生态系统就有27个大类、460个类型(其中,森林有4个大类、56个类型,荒漠有7个大类、79个类型,湿地和淡水水域有5个大类)。高等植物32800余种,占世界总种数的12%,居世界第3位。动物种类约104500种,占世界总种数的10%。由于我国古大陆受第四纪冰川的影响较小,因而保存下来许多古老孑遗种和特有种(或属)。同时,我国的生物多样性还具有经济物种多的特点:药材植物4773种,淀粉原料植物300种,纤维原料植物500种,油脂植物800种,香料植物350种,珍贵用材树种300种,已开发利用的真菌800多种,药材动物740种,有经济价值的野生动物200种(其中仅毛皮兽就有70多种)。我国是世界三大栽培植物起源中心之一,除20多种农作物起源于我国以外,还拥有大量栽培植物的野生亲缘种,如野生稻、野生大麦、野生大豆、野生茶树和野生苹果等。常见的栽培作物有50多种、果树品种1万余个、畜禽400多种。
但是,我国的森林资源尤其是宝贵的原生林,由于长期遭到乱砍滥伐、毁林开荒以及森林火灾和病虫害等的危害,每年减少5000km2。草原由于超载放牧、毁草开荒以及鼠害等影响,退化面积为870000km2。森林和草原的破坏使我国占总种数15%—20%的动植物物种受到威胁,许多贵重药材如野生人参、野生天麻等濒临灭绝。
近百年来,我国约有10余种野生动物绝迹,如高鼻羚羊、麋鹿、野马、犀牛、新疆虎等。目前,大熊猫、金丝猴、东北虎、雪豹、白鳍豚等20余种珍稀野生动物也面临着灭绝的危险,甚至一些过去的常见种如黄羊等也已沦为稀有物种。另外,由于种群数量减少或灭绝,致使我国种质资源因缩小或消失而丧失了许多遗传基因。外来种的引进和单纯追求高产,致使许多古老的土著品种遭受排挤而逐步减少甚至灭绝,如北京油鸡的数量剧减,定县猪已经灭绝。
(四)荒漠化加剧
荒漠化是全球性环境恶化的又一代表性问题,是指包括气候变化和人类活动在内的多种因素造成的干旱、半干旱及亚湿润干旱区的土地退化,这已经引起了科学界和各国政府的高度重视。非洲撒哈拉沙漠吞没的耕地达0.65×108hm2;南亚塔尔沙漠迅速扩张,使印度和巴基斯坦每年损失约1.3×104hm2的耕地和牧场。目前,世界上有2/3的国家直接处在沙漠化威胁之下,总面积达20×108hm2,并且以每年58×104hm2的速度蔓延。联合国专家估计,沙漠已经吞没了40%的耕地,现在每年沙漠化的耕地仍多达600×104hm2。1977年第32届联合国大会以来,在第39、40两届大会上,沙漠化和干旱问题就已作为重要的问题提出。1992年,发展中国家(由非洲国家牵头)坚持在地球问题首脑会议筹备期间必须适当地关注沙漠化问题。经过5次艰辛的谈判,于1994年6月7日最终通过了《联合国关于在发生严重干旱和/或荒漠化的国家特别是在非洲防治沙漠化的公约》(简称《联合国防治荒漠化公约》),并1996年12月26日正式生效。
大量证据表明,地球环境正经历着前所未有的、迅速的变化。沙漠化缩小了我们生存和发展的空间。我国是世界上受沙漠化危害最严重的国家之一,现有沙漠化土地面积达262万km2,占国土面积的27.3%,占我国旱地总面积的79%,超过14个广东省的面积。沙漠化涉及18个省(自治区、直辖市)的471个县,主要分布在我国北方的12个省(自治区、直辖市)。目前,沙漠化面积呈快速扩展之势。内蒙古乌兰察布市后山和阿拉善、新疆塔里木河下游、青海柴达木盆地东南部、河北坝上及西藏那曲等地,沙漠化年均扩展速率达4%以上。由于风沙的步步紧逼,成千上万的牧民被迫迁往他乡,成为“生态难民”。全国受沙漠化影响的人口达1.7亿。沙漠化的扩展使中华民族的生存空间大大缩小,已成为我国最严重的生态问题之一,是中华民族的心腹大患。
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