海水之下——人类对海洋碳汇到底有多了解

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时间:2009年12月11日 | 点击(3943)

  译自:12月3日【英国】经济学家
  编译:电子贸促会 周凯

  正值世界各国齐聚哥本哈根商讨全球气候变化和二氧化碳排放问题之际,为欧洲运输香蕉的货轮Benguela Stream正准备停泊在Windward群岛,同时为测量二氧化碳的研究员提供帮助。实际上,在人类活动产生的二氧化碳中,有将近60%被地球上的海洋和植物吸收,这使得地球的气候变化在许多世纪以来被控制在一定程度之内。但是我们一直难以获得碳吸收的准确数据。对于植物、土地以及海洋吸收碳量的估计是非常粗略的。

  因为二氧化碳是可溶的,所以海洋能够将他们吸收,植物则通过光合作用来吸收二氧化碳。在其他条件不变的情况下,由于二氧化碳的排放量越来越大,需要更多的光合作用。随着地球变暖,污染加重,在一定阶段,海洋和植物将会达到吸收二氧化碳的极限。

  到那时,哥本哈根会议上提出的问题将变得更加严重。研究人员发现,如果微生物呼吸所产生的二氧化碳(随着气温的升高而增加)超过了植物光合作用吸收的二氧化碳,陆地碳汇(即陆地上形成的吸收二氧化碳的区域)将发挥相反作用,即增加二氧化碳净排放量。有人认为自然界碳吸收的速度已经开始放缓,然而该领域数据的缺乏以及问题的复杂性增加了变化的不确定性。

  碳汇的大小不仅取决于大气中二氧化碳的密度,海水循环和植物以及土壤微生物的碳吸收能力,还取决于这些因素对气候变化的不同反应。每年碳汇变化的大小程度反映了该问题的复杂性。在某些年份,被排放的二氧化碳气体有80%被吸收,而在有些时期,大部分的二氧化碳都不能被吸收。

  在Benguela Stream和其他一些船只的帮助下,一支国际研究小组已经了解到了如何更加精确地模拟海洋对二氧化碳的吸收。欧洲相关研究机构为这些频繁往来于北大西洋各航道的船只装配了测量海水和空气二氧化碳含量的设备。超过10万份的数据和船只位置通过卫星送达陆地。整个研究过程,包括定期检测和重调设备以及处理数据,每年每船需耗费10万欧元左右。

  根据项目的组织者,East Angelia大学Andrew Watson教授的描述,船员虽与研究测量工作毫不相干,但是却很愿意为研究人员腾出船上的空间。“发动机室气氛异常沉闷,因而研究工作给这个地方带来了一丝乐趣。”船上的设备可以测量二氧化碳对海水的“分压”,从而计算二氧化碳被大气吸收的比例。

  在最新一期的《科学》杂志上,Watson博士和他的同事利用这些数据以及从它处获得的涉及海水表面温度的数据,估计出了2005年整个北大西洋的碳汇大小。他们在期间采用的各种研究方法帮助得到了2.5亿吨碳汇的数据成果。

  对于这一数据,有两点在意义上超过数字本身。其一是,通过比较2005年和其他年份的数据,该研究小组证实了碳汇正在发生显著的变化,而不是以前的研究所假设的那样。变化的原因或许在于气候本身,但是这并不意味着近期碳汇的下降是气候变暖导致的。虽然因果关系还比较模糊,但是碳汇的变化可能与北大西洋近十几年来气候的改变有关。

  另外一个重要的意义在于,虽然仅有6只船参与数据采集,但是研究小组声称数据可以精确到10%以内。在碳汇研究领域,这已经是相当精确的了。如果小组的技术能在全世界范围内应用,那么海洋碳汇和逐年变化的情况将比陆地碳汇的情况更加清晰。实际上,它可以帮助我们缩小对陆地植物二氧化碳吸收量的估计差距。我们已经能够很精确地获知工业排放的二氧化碳和大气中二氧化碳的含量。如果可以获得海洋吸收二氧化碳的精确数据,那么我们就能推断出陆地吸收的碳量。

  以上技术的好处并不限于对碳汇数据的记录。如今碳汇的下降已经变得愈加现实而紧急。与Watson博士一样,Corinne Le Quéré也在East Anglia大学工作,他在2007年发表的一项研究中声称南大西洋海域的二氧化碳达到了平衡状态。

  她的研究再一次说明气候变化导致了碳汇变化,但是这一次怀疑的目光指向了人为因素。臭氧层破坏产生的影响之一就是增强南半球的气流循环,全球气候变暖预计也将产生同样的效果。在海平面附近活动的增强气流会将富含二氧化碳的海水带入海水表面从而降低海面吸收空气中的二氧化碳的能力。

  11月Le Quéré博士和她的同事在《自然地球科学》杂志上发表了一篇文章,声称当前的全球气候变化弱化了地球吸收二氧化碳的能力从而导致全球碳汇的逐年下降,然而问题在于我们很难获得可靠的陆地碳汇的数据。地球对正常气候变化的强烈反应,例如南太平洋的厄尔尼诺现象和拉尼娜现象使得我们的前景看上去非常混乱。

  对于森林砍伐和人工造林的不确定性使得前景更加的模糊。几周前布里斯托大学教授Wolfgang Knorr在《地球物理研究简报》发表的一项研究成果采用了与Le Quéré博士相似的数据,但是却提出了不同的设想,他声称地球碳汇吸收的碳排放的比例与20世纪相比相差无几。

  斯坦福大学教授Chris Field表示Knorr教授的分析更加精确,Chris Field现任政府间气候变化专门委员会小组主任,曾从事相关研究并提出碳汇正在下降。然而要真正了解地球碳汇的变化情况,我们依然需要更加充分完整的数据,特别是一致的数据。如果我们利用卫星搜集数据,对于该变化的分析将得到提高。建立一个以各商用货船为基础的全球海洋碳汇监测体系对人类来说是一福音,但是,该项目缺少足够的资金。

  Watson博士的研究仅仅是实验性的项目,建立全球卫星二氧化碳监测体系虽然不是万灵药但是对研究气候变化的作用是很大的。不过,这一可能性因为今年二月份美国航天局二氧化碳轨道卫星的发射失败而显得遥遥无期。如果在这次的哥本哈根会议上,各国代表能够腾出时间考虑投资数千万美元以建立全球二氧化碳监测体系,而不是一味的争执如何用数百亿美元来减少二氧化碳排放,这对于人类来说将是非常有益的一件事。

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