中文版 |English

设为首页 加入收藏

主页 > 科学议题 > 科学传播 > 文章 >

气候变暖VS森林火灾,二者关联几何?

时间:2018-08-24 10:12  来源:科普所   作者:李立 编译   点击:

 

今年夏季,北半球熊熊燃起的森林大火再次引发全球关注。

 

2018年7月28日,美国加州发生严重森林火灾,大火持续肆虐数日,吞噬森林与房屋无数,成千上万动物及人类流离失所,伤亡惨重。此次大火扑灭需耗费一年近数十亿美元,更不论破坏成本。火灾烟幕绵延数百甚至数千英里,对地球空气质量和能见度带来极大影响。科学家指出,气候变迁虽非这些山火的唯一起因,却是重要的原因之一。 

                                          

然而,在大多森林火灾的新闻报道中,气候变迁因素都极少被提及。原因在于,森林火灾由来已久,人们要如何证明某次火灾爆发单是由气候因素所致?

 

的确,全球气候变暖并不是森林火灾的直接起因,火灾导火线一般无外乎于一些人为因素,如烟头未灭、篝火未尽等,或是一些天灾如雷暴及闪电引起。即便如此,气象学家认为,全球气候变暖为森林火灾提供了必要条件,极大增加了火灾发生的风险。

 

另外,每一次火灾的形成原因各不相同,归因也由此变得复杂。最好的理解方法还是从基础科学的角度,如物理学的角度去分析展开研究。

 

图为今年美国爆发的多次森林火灾


 

逐渐加剧的全球变暖

 

要了解全球变暖与森林火灾之间的关系,首先需审视人类居住的星球究竟发生了怎样的变化。

 

随着人类活动的增加,大气的构成已悄然发生变化:相较19世纪,大气中二氧化碳的容量已增加了四成之多,罪魁祸首源于1985年以来大量化石燃料的燃烧。另外,甲烷、一氧化二氮等其他温室效应气体的释放也因人类的活动逐年增加,其增长速度早与“巴黎协议”中的期望背道而驰。

 

地球能量失衡图


 

这样一来,就导致了地球能量的失衡。

 

大气中的热量气体宛如一层薄毯将地球覆盖,阻断了红外辐射的释放,使得地球吸收的热量无法再释放至太空。随着热量气体的增多,大部分能量和热量堆积在大气中。这些能量导致陆地、海洋和气温上升,冰川融化,冻土解冻,水循环加速。

 

若用数字来衡量这一热量的话,相当于地球每平方米增加了1瓦的热量,整个地球约500太瓦。

 

虽然这个数据看似与系统的自然能量流(240瓦/平方米)相比较小,但与其他人类活动的直接影响相比,这一因素已经不容小觑。要知道美国一年的发电量也不过0.46太瓦。

 

因此,热量的增加是一项重要指标,哪里热量多,哪里就容易出问题。

 

追踪地球能量失衡

 

地球上增加的九成热量最终会汇集到海洋,热量增多意味着海容量的扩张和海平面的上升。

 

多余的热量还会在冰层中积聚,导致北极海冰融化,格陵兰岛和南极洲的冰川缩小。这样一来,海洋的水量上涨,海平面也因此上升,上涨速度达每年3毫米以上,一百年即可上涨一英尺。

 

 

海洋2000米以内的温度上涨


 

在陆地上,这种热量失衡会因水的存在而复杂化。一旦有水,热量就会导致水的蒸发和干旱的发生,水汽的增加导致了暴风雨的发生。暴雨时下时停,热量不至快速累积,但若遇干旱,情况便大不一样。一个地区一旦进入长时间的干旱期,热量会持续累积,大气和陆地变得干燥,气温升高。70年代的流行歌曲中曾有言,“美丽的南加州从不下雨” ,在现实中,这样的干旱少雨带来的后果则不堪设想。

 

水,是地球的天然空调。没有水,过多的热量就会集聚在地表,导致气温上升,植物枯萎。热浪滚滚袭来,森林火灾也就在所难免。这也是为什么森林火灾频频在高温少雨的地区发生,如美国西部和地中海沿岸。回看近年来的案例,美国西部、葡萄牙、西班牙、希腊等其他地中海地区便时常传出火灾。

 

加州火灾卫星图,可见干旱区域和烧毁的植被


 

除此之外,森林大火还会伴随着一些特殊气候现象发生,如高压反气旋停滞时,甚是拉尼娜现象或厄尔尼诺现象出现时。由于这些特殊气象并不总在一个地方停留,干旱和火灾发生的地点也就逐年变动,让人措手不及。

 

那么热量失衡对陆地的影响到底有多大?举例说明,地表以1瓦/平方米的速率持续累积能量一个月,便能在一小时内以720瓦/平方米的速率释放能量。 720瓦与一台小型微波炉的功率相当,一平方米约10平方英尺。这就相当于,地球热量每累积一个月,每平方英尺就有一台小型微波炉全功率工作六分钟,引发火灾也就不足为奇。

 

归因科学

 

回到全球变暖与森林火灾的问题,以上数据已足以表明全球气候变暖对地球能量失衡带来的巨大影响。

 

我们知道,土壤中富含水分,所以植物的根系在彻底枯萎之前,会先汲取土壤中的水分来延缓生命。那么从植物开始缺水,到森林火灾的爆发,中间至少需要两个月的时间。在寻常日子里,这些细小的能量失衡会因气候的变化而变得微不足道,但若干旱持续达一个月以上,地表的平均温度直线上升,森林火灾的风险便急剧增加。

 

气象学家常言,“我们不能将所有的问题都归因于气候变迁”,全球气候变暖对气候变化的影响也的确没有想象中那么大。森林火灾也同理,并不能单单归因于气候变暖,然而反过来我们却可以说,没有全球气候变暖,人类的生活环境不会变得这般湿热,如此极端的事件也就不会频频发生。

 

通过对此次火灾的反思,已有更多的人意识到地球能量失衡问题,新的科学研究也有望促进人类对全球气候的理解,也为未来做好准备。 
 

0
热点图片>> more