于学峰:初级能源消费对全球增温有贡献—资讯—科学网

 
作者:张行勇 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2014-8-20 9:59:58
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于学峰:初级能源消费对全球增温有贡献

 

科学网讯(记者 张行勇)人类一次能源消费对全球变暖有没有贡献?在大规模人类排放之前的全球气候变化,是太阳辐射等外部驱动来触发的。已有研究表明,10年尺度太阳活动往往对局地或全球气候变化具有强烈影响;人类能源消费对局地气候也具有重要影响,在能源消费集中的地区往往形成“热岛效应”。

对于化石燃料依赖较大的发展中国家而言,争取碳排放问题就是争取发展权问题。这是一个值得研究的科学问题,更是需要问答的一个问题。

中科院地球环境研究所于学峰博士等以太阳变化为纽带,通过对比人类一次能源消费(WPEC)对地表系统直接加热作用与引起气候剧烈变化的太阳辐射变化量(△TSI)之间的能量差别,探讨人类初级能源消费活动引起的热能释放对全球变暖的可能贡献。

他们近期的研究成果,揭示了这一科学命题。

“国内外已有研究说明:到达地球大气顶层的太阳总辐射1-2‰的能量变化就能引起地球表层气候系统的剧烈变化,如:中世纪温暖期、小冰期等分别对应着太阳活动较强和较弱的时期。可以说,太阳是地球表层环境的主要能量来源,大量地质记录表明太阳辐射量变化引起地球环境的剧烈变化。人类能源消费是将地质历史时期储存的能量在较短时间内以热能形式释放出来,其实质相当于额外增加了太阳辐射量。”于学峰解释说。

于学峰又进一步阐述:我们根据目前国别人均能源消费水平和世界人口增长趋势,估算了未来几十年世界初级能源消费情况,结果表明当前人类能源消费释热已经与十年尺度到达地表的太阳辐射变化量相当,而全球初级能源消费对全球增温具有重要贡献。也就是说:尽管发达国家化石能源消费相对较少,但其能源消费总量较多,同样应该对全球变暖负有责任。

初级能源是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源,包括:原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。初级能源消费量是人类能源消费的净增量。根据热力学第一定律,初级能源消费的能量最终转化为内能存留在地球表面。

除了核能以外,其他初级能源几乎都是地球在其演化过程中累积的太阳能,也可称为“化石太阳能”。人类能源消费活动使地球储存的能量在较短时间内释放到地表,相当于额外增加了太阳辐射。于学峰介绍。

如同贮水池中液面高低取决于注水速度和出水速度之差,地表能量平衡则取决于能量收支的对比。有三种情况可造成地表升温:(1)增加能量输入而能量散失不变,这种情况相当于考虑了能源消费的直接加热作用或太阳辐射增加的加热作用;(2)能量输入不变而减少能量散失,这种情况相当于考虑了温室气体对地表能量散失的减缓作用;(3)增加能量输入同时减少能量散失,这种情况既考虑了温室气体对地表的保温作用,也考虑了太阳辐射变化和能源消费等因素对地表系统直接的能量输入。

于学峰等综合考虑地球表层能量收支平衡的贮水池效应,结合能源消费快速释放的能量已相当于太阳辐射在十年尺度的变化量(△TSI)这一事实,认为当前地表增温可以被理解为是太阳辐射量变化、人类能源消费快速释放的能量以及温室气体等引起的能量向系统外释放减缓等因素共同作用的结果。

以上研究总体表明:人类初级能源消费引起的热能快速释放对全球增温有直接贡献;假定未来气候自然变率不大,则未来气候变暖趋势将不会停歇,而目前能源消费总量较高的发达国家应对全球变暖负有更多责任,发达国家须在节能技术推广方面向发展中国家提供必要援助,为降低人均初级能源消费做出积极贡献。

 
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2014-8-21 9:33:33 lwg
"水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能"这些一次能源,无论人类用不用,都要转化为热能的;值得警惕的是,大规模开发利用核能、太阳能可以构成直接加热的增量。
人类福利水平,根本上受到人均能源消费水平的制约;发达国家很难自我节制;发展中国家也要努力向发达国家看齐。所以,解决变暖问题的最好途径是:设法将释放到环境中的“废能”,重新回收利用。当然,这违反热力学第二定律。几个月前,我绝对不相信这是有可能的。但是,现在,我感到:这个理想有极大可能是可以实现的。
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