破译二氧化碳去向不明之谜，本文主要内容关键词为：之谜论文,去向论文,二氧化论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在20世纪70年代以前，人们一直认为森林作为地球陆地上最大的光合作用系统，通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，起着净化大气、减缓因人为因素而导致的大气二氧化碳浓度快速增加的作用。
然而， 1977年瑞典气象学家博林和美国生态学家伍德维尔撰文指出，全球森林，尤其是热带林的破坏正导致陆地生态系统向大气净排放二氧化碳，成为大气二氧化碳浓度升高的主要因素之一。
这一结果震惊了科学界，也让广大公众、企业界和政治家为之惊讶。一场陆地生态系统，尤其是森林生态系统是大气二氧化碳之源还是之汇的争论便在科学界激烈地展开了。
根据计算，人类活动（主要是指化石燃料的消耗及对热带林的破坏）导致每年向大气中释放大量的二氧化碳。这些人为排放的二氧化碳在大气、海洋和陆地生物圈这三个巨大系统之间进行着交换。其中一部分（接近1/2）增加了大气二氧化碳的浓度，一部分（接近1/3）被海洋吸收，而陆地生物圈被认为是二氧化碳净吸收与净排放基本达到平衡，因此在人为排放的二氧化碳中尚有一部分（不到1/3）去向不明。这就是著名的失汇之谜。
如同银行存储现金，碳则存储在碳汇中。比如，森林就是碳汇的一种类型。树木通过吸收二氧化碳积累碳进行生长。在碳汇中，碳是不可能以二氧化碳的形式进入大气中的，除非碳汇受到干扰。如果按博林等人的观点全球森林不能起到吸收二氧化碳的作用，那么这部分的二氧化碳到哪里去了呢？
20多年来，科学家们一直在试图确定陆地上所有的碳汇究竟在哪里，以及每一种碳汇到底储存了多少碳。研究人员长期的努力仅仅发现森林重新吸收大气中的碳，但吸收的量也是有限的。
“失汇”现象作为直至现在仍未彻底解决的科学之谜吸引了很多科学家为之奋斗。一些发达国家更是集中了一批最优秀的科学家从大气成分监测、二氧化碳的地一气交换以及模型模拟等不同角度开展了大量研究，试图揭开失汇之谜。
90年代初，美国大气科学家坦斯领导的研究小组利用大气和海洋模型以及大气二氧化碳浓度的观测资料研究发现，北半球中高纬度陆地是一个巨大的碳汇。之后，考皮等人通过分析森林资源清查资料，发现欧洲大陆的森林起着碳汇的作用。狄克逊等人分析了全球森林生态系统的碳循环，指出北半球中高纬度森林净吸收二氧化碳。
尽管目前对碳汇量的估算仍存在很大分歧，但已有足够证据表明，北半球中高纬度陆地生态系统（主要是森林生态系统）确实起着大气二氧化碳汇的作用。
作为历史上曾经历了长期农业生产活动的国家，中国对于区域和全球碳循环不可避免的具有重要意义。北京大学教授方精云等中国科学家利用大量的野外实测资料及建国50年来的森林资源清查资料，采用改进的生物量换算因子法，研究了中国50年来森林植被二氧化碳源汇功能的动态变化。研究发现，70年代中期以前，由于毁林开荒等因素，中国森林植被向大气净排放了大量的二氧化碳；但在最近的20多年中，情况发生了逆转，森林植被净吸收二氧化碳的功能明显增强，可与北美的森林相比。
我国人工林累计面积达到4700多万公顷，居世界第一位。森林覆盖率也上升到16.55%。中国70年代末期以来倡导的植树造林工程，初衷本是防止水土流失和干旱，却出人意料地延缓了大气二氧化碳的上升速度。从80年代初到90年代末的近20年中，中国的森林植被共吸收4.5亿吨二氧化碳，相当于平均每年可以净吸收本国工业二氧化碳年均排放量的5%至8%。而在被“固定”的碳中，人工林贡献了80%。
除森林外，陆地的基他植被类型，如灌木丛、草原、农田也与大气二氧化碳密切相关。如果这部分的量也估算在内的话，中国陆地生态系统净吸收的二氧化碳量可能还会增加。而且中国陆地生态系统对二氧化碳的吸收能力平均每年提高1%。这个1%让人看到更大的希望所在。
根据加利福尼亚州劳伦斯·伯克利国家实验室的一份报告，90年代中期以来中国国内生产总值增长了36%，但二氧化碳排放量却下降了12%至17%，这不能不说是中国陆地植被，尤其是森林植被的贡献。
发达国家是温室气体的主要排放者，最早进行工业化革命的发达国家排放二氧化碳的历史已有100余年。所以1997签署的《京都议定书》规定主要发达国家实施二氧化碳等6种温室气体减排。目前，虽然该协定书没有对发展中国家的二氧化碳排放量作出什么限制，但这只是时间问题。布什上台后就一直宣称美国要退出《京都议定书》，其理由之一就是像中国、印度这样二氧化碳排放量大的发展中国家也应承担减少排放的义务。
《京都议定书》鼓励各国通过绿化、植树造林来抵消一部分工业源二氧化碳的排放。所以，一旦国际社会要求中国也要承担限制排放的责任时，中国科学家们的研究工作将可以用来证明，中国森林植被净吸收的二氧化碳量可以部分抵消其工业排放量，从而为中国争得额外的排放份额，为中国社会经济的发展带来巨大的直接经济利益。
背景知识
温室效应：1800年左右，法国数家家、物理学家J.Fourier首次提出地球大气与温室玻璃的功能相似。这一比喻沿用至今，叫温室效应。举例来说，玻璃温室内的物体吸收可见光能量使其温度升高，同时也以辐射的形式放出热量，但由于其温度比太阳低得多，不能像太阳那样释放出能量较高的可见光，只产生能量低的红外辐射，而且红外线不能像可见光那样容易透过玻璃层，大部分被反射回来，所以能量就在室内积聚，使室内温度升高。1896年瑞典化学家阿累尼乌斯发表论文指出，二氧化碳能吸收从地球表面辐射出来的红外线，相当于温室玻璃的作用。温室效应导致全球气温不断升高，已经被越来越多的研究结果所证实，并成为科学界的主流观点。全球变暖将造成冰极融化，海平面上升，造成自然灾害频繁、淡水供应紧张等灾难性后果。
温室气体：产生温室效应的温室气体主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水等。温室气体能吸收红外线，加大分子内原子间振幅，改变分子偶极矩。一般来说，温室气体分子至少有三个原子，当其原子间呈不对称振动时，偶极矩改变，同时吸收红外线。所以说，大气主要成分氮气和氧气这些双原子分子都不是温室气体。
《京都议定书》：1997年12月11日联合国在日本东京举行《气候变化框架公约》缔约国会议，签署《京都议定书》。要求在2008年至2012年期间，38个主要发达国家的二氧化碳等6种温室气体的排放量需要在1990年的基础上平均削减5.2%，其中美国削减7%，欧盟减排8%，日本和加拿大分别削减6%。从本国实际排放中扣除本国森林所吸收的二氧化碳数量是其中的减排方式之一。协议还要求包括中国和印度等在内的温室气体排放量大的发展中国家自愿制定排放目标。