從尋找“失蹤的碳匯”到尋找“失蹤的能量”

據(jù)科學(xué)家估算，20世紀(jì)80年代，人類燃燒化石燃料每年向大氣凈排放二氧化碳約為5.4Pg，因土地利用向大氣凈排放1.6Pg，即人類活動(dòng)每年向大氣凈排放7.0Pg二氧化碳。這些排放的二氧化碳，在大氣圈儲(chǔ)存3.3Pg，海洋能凈吸收2.0Pg。那么剩下了1.7Pg的二氧化碳卻不知去向，即可能存在一種未知的碳匯，這種大氣中碳收支不平衡現(xiàn)象就是人們常說的missing carbon sink（失蹤的碳匯，或者稱碳失匯。在大氣碳源計(jì)算中，化石燃料燃燒釋放的二氧化碳比較容易估算，也比較可靠，因?yàn)榭衫迷敿?xì)的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，特別是能源消耗的統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行估算。在碳匯計(jì)算中，海洋的吸收能力相對(duì)比較容易確定，現(xiàn)有的多種模型的估計(jì)值和海洋測(cè)定結(jié)果均已經(jīng)比較接近，不同學(xué)者得出的結(jié)論也基本一致。土地利用變化引起的陸地生態(tài)系統(tǒng)CO2排放，由于主要考慮對(duì)熱帶雨林的砍伐的影響，而熱帶雨林砍伐的面積統(tǒng)計(jì)與燃燒量的估計(jì)存在較大誤差，土地利用變化釋放的CO2估計(jì)值也就存在較大變異。但是，不管不同模型估算的差異有多大，均指出了碳失匯的存在。自然界的基本定律告訴我們，物質(zhì)的質(zhì)量是守恒的，即任何變化包括化學(xué)反應(yīng)和核反應(yīng)都不能消除物質(zhì)，只是改變了物質(zhì)的原有形態(tài)或結(jié)構(gòu)。那么，陸地生物圈與大氣圈之間，碳循環(huán)本應(yīng)處于物質(zhì)守恒的平衡狀態(tài)，那么這些失蹤的碳匯究竟到什么地方去了？過去數(shù)十年，許多科學(xué)家在尋找失蹤的碳匯方面付諸了巨大的努力，但并沒有真正解決這個(gè)問題，只能部分完善甚至有些根本無法解釋。從目前對(duì)大氣二氧化碳源、匯研究的結(jié)果來看，這些失蹤的碳匯最有可能存在于陸地生態(tài)系統(tǒng)中。但是該匯的位置和強(qiáng)度存在著很大的不確定性，目前能夠證明這些可能碳匯的直接證據(jù)還不夠充分。

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無論如何，如果陸地生態(tài)系統(tǒng)碳失匯問題沒法回答，對(duì)未來由于大氣CO2濃度增加所引起的氣候變化的預(yù)測(cè)將是缺乏根據(jù)的。更為糟糕的是，由于這些碳匯確切的位置不知道，人們也不可能采取一定的措施來保護(hù)它們，甚至無法預(yù)測(cè)從何時(shí)開始，由于什么原因?qū)е逻@些碳匯減少，甚至變成了碳源，讓未來潛在的氣候變化問題火上澆油，變得一發(fā)不可收拾。

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失蹤的碳匯這個(gè)問題弄得全球變化領(lǐng)域科學(xué)家們焦頭爛額，近些年，有關(guān)失蹤的能量這個(gè)問題又開始困擾全球變化科學(xué)家們。

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與其他系統(tǒng)一樣，地球系統(tǒng)要維持其運(yùn)轉(zhuǎn)，必須不斷吸收和釋放能量，也就涉及到能量收支的問題。然而，這種能量不是驅(qū)動(dòng)我們的汽車或電燈的那種能量，它是驅(qū)動(dòng)我們生命星球的能量。所以地球是能量輸入、輸出吞吐量巨大的系統(tǒng)。其中，最多的能量來源是太陽輻射的入射能量，與地?zé)崮芎统毕芄餐瓿蛇@個(gè)循環(huán)。來自太陽的能量驅(qū)動(dòng)著我們的天氣系統(tǒng)，使地球足夠溫暖，適合生命生存，并驅(qū)動(dòng)植物的光合作用等。但是，并不是所有這些能源都被地球保留下來，所有這些形式的能量轉(zhuǎn)換為熱能，其中絕大部分是反射或輻射回太空的。因此，一個(gè)可想而知的的結(jié)論是，要保持地球的氣候穩(wěn)定，進(jìn)出地球的熱量必須保持一種平衡狀態(tài)。不過，由于大氣化學(xué)成分的變化，這種平衡也可能暫時(shí)被打破?？茖W(xué)界目前大體所取得共識(shí)的是：人類改造自然的活動(dòng)會(huì)排放出大量溫室氣體，這些溫室氣體是導(dǎo)致目前目前氣候變化的重要因素。為了探討這種改變，人類正借助衛(wèi)星、海洋探測(cè)器和其他技術(shù)探測(cè)或估算各能量收支分配。通過研究大氣對(duì)太陽能的吸收，比較行星釋放回太空的能量，研究人員計(jì)算出有多少能源是被地球截留的，其中地球吸收的一半能量體現(xiàn)在海水升溫、極地冰融等現(xiàn)象中，但另一半能量差值卻不知去向，現(xiàn)在稱之為“失蹤的能量（missing energy）”。