天氣,氣候與水

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世界氣象日

對人類來說,現代天氣,氣候與水日益取得巨大的,新的價值,但又處于變化和危機發展的時代。自古以來,危機都是發展的動力,當前的危機主要來自人類自己,在認識與處理現代氣候變化與水荒問題的過程中,人類的生產,生活與思維方式也隨之改變。

大氣就像一部大機器,它的能源是太陽輻射。主要受到天文因子(如緯度的差別)和地表層因子(如海陸差別與地形,植被等)的影響,轉變成為熱能,一般用溫度表示。溫度有緯度的差別,也有區域與地方的差異。最突出的區域差異是海洋與陸地熱力性質不同造成的。溫度差異是產生氣流的主要動力。一般大氣環流,季風環流與其它風系被稱為熱力環流,因為它們都是熱力差別推動的環流系統,前蘇聯科學家舒列金形象地簡稱之為熱機。氣流循環又帶動水分循環。這兩種循環是互相影響,共同產生各種天氣氣候與水文現象。

水分主要通過海水蒸發進入大氣,并由氣流輸進大陸后,以降水的形式到達陸地表層,形成多種多樣性和五光十色的水氣現象。降水與溫度是地球上產生各種氣候帶與氣候區的原因,當前人們所說的氣候變化主要指的就是長時期里溫度與降水的變化。降水的強度與持續的時間對生產生活有決定性影響,也是風調雨順或旱澇災害的主要原因。

天氣氣候與水分循環在正常情況下,有利于生產的發展。但是,在幾千年的歷史里累次出現人們難以適應的異常現象,這就是災害。澇災就是降水量超過農業生產承受能力的上限,旱災則是低于需水量的下限，熱害是溫度高于生產承受能力的上限,冷害則是農作物難以忍受的下限。因此,幾千年的歷史既是人們開發利用天氣氣候與水資源的歷史,也是人們同旱澇與冷熱災害的斗爭史。夏禹治水與羿射九日等傳說故事就是人們對古代災害的回憶與想象的文學表現。

美好地球上的天氣氣候與水都是宇宙中極其珍貴的資源,從某種意義上說，災害從反面反映了這種資源的價值，告訴人們如何去認識和珍惜自然給予人類的這種恩賜。

更值得人們擔心的是,自從工業迅速發展以來,天氣氣候與水文現象的人為因素逐漸強化。工業使用化石能與機器,有力地推動生產能力加速提高。從此人類不再完全聽命自然,而開始有了自己的主動權。然而,生產的發展不可能不影響自然界,這個影響首先原于化石能（煤、石油、天然氣）加速消耗所產生的嚴重后果。

化石能源供不應求發出了了自然資源危機信號,而化石能源燃燒排放大量二氧化碳等溫室氣體是全球性的大氣污染的災害性的結果,把全球變暖變成科學的熱門課題，都反映自然界的物質與能量平衡因人類濫用資源而受到了嚴重的影響。

能量收支失調在現代最突出地表現在大氣中溫室氣體濃度上升所引起的全球增溫;而自然界的物質平衡受到影響,主要表現為資源匱乏,環境污染物的增加與現代水荒問題,這兩者都具有惡性發展趨勢,可能引發全球性災變,因而得到社會各界與科學界的高度重視。

全球增溫實際上是人為提高大氣的能量水平。應當認為,人們利用化石能極為粗放,低效多耗,導致能源匱乏,而燃燒過程中放出的二氧化碳等溫室氣體數量很大,并卻未經處理地排入大氣。自然植被通過光合作用大量吸取二氧化碳是大氣中二氧化碳的主要支出之一,而人類又大量破壞植被,大氣中二氧化碳的收入猛增而支出劇減,所以溫室氣體的濃度與溫室效應有增無減,是全球增溫的氣候變化的原因。

應當認為,事實是最強有力的證明。近百年來,世界平均溫度上升了0.6℃。如果這個升溫值果真是幾千年來未曾有過的大值,那么設想(雖然不能最后斷言)當前的增溫有可能不是自然因素所為,而是人為原因造成的。然而,這里也有一個重要問題,科學家至今還拿不出幾千年來每百年的平均溫度數據,那么這個結論也帶來了問號。我國氣候學的奠基人竺可楨先生的《中國近五千年的氣候變遷的初步研究》著名論文根據公元533～544年出版的著名農書《齊民要術》中的物候與現代(1906～1961年)物候比較,認為當時年平均溫度比現代約低1℃,他考證一百多年后,即唐代6公務員之家，全國公務員共同的天地50-847年的史料,認為那時溫度高于現代,也就是說,100多年間溫度上升1度多,已經大于近百年0.6℃的升溫記錄。應當指出,在同一時期里全球也是增溫的,所以竺可楨的估計有全球代表性。雖然竺可楨的研究并不精確,但卻是唯一的有數值意義的估計,它不低于現代0.6℃的增溫值。

雖然論據不夠充分,但全球升溫的現象仍然值得高度重視,因為畢竟已經發生了顯著的增溫,而這個增溫是同大氣中二氧化碳的含量同步上升的。何況以上質疑只不過說明了全球增溫難以定論,但沒有否定它的根據。何況自然環境變化的速度不如人類發展的速度快,人類影響突破自然界承受的上限是必然的趨勢,問題只在早晚,所以全球增溫寧可信其有,不可信其無。全球增溫的呼聲能夠引起社會重視,使人們醒悟到現有發展方式孕育著重大危機。

更重要的是,升溫同人類社會的發展有內在聯系。工業時代城市具有無比的重要性,城市不但是人們的聚居中心,而且也是消費中心,生產中心,污染中心,物資交流中心,在市區集中排放著大量污染物,加上自然植被遭到人為改變,因此城市就是人類影響自然的前鋒地區。研究人類對自然的影響,城市有最關鍵的意義。

城市化的進程是隨著工業化而加速的。在1800年全世界人口只有9.6億,城市人口占總人口的2.5%,幾乎可以忽略不計。到了2000年世界人口上升到60億,城市人口的比重增加到30%以上,很多發達國家的城市人口甚至超過總人口的2/3,而且城市化的勢頭方興未艾。估計到了2100年,發展中國家的城市人口的比例將會達到現在發達國家的水平,即城市人口占世界人口的2/3。不僅如此,鄉村的生活方式也在迅速城市化,故城市化的浪潮不限于城市,而是遍及全世界,是未來發展戰略問題和研究人類同天氣氣候與水的關系的重點。

有些學者對此提出質疑,他們認為,全球增暖可能是城市熱島的影響。由于城市人口與建筑物密集,耗能很多,故城市的溫度高于農村,在溫度較低的廣大農村海洋,城市猶如在點點星星的暖和的島嶼,故叫城市熱島。原來全部氣象站在初建時都位于鄉村,但由于城市范圍迅速擴大,氣象站的環境也就由鄉村變成城市,在城市熱島影響下,所測定的溫度也就上升了,所以這種升溫不過城市熱島的影響,未必能代表大氣真正的溫度。

城市熱島有相當的強度,如上海的城市熱島的強度在冬季達到6.8℃,在夏季達到4.8℃。高緯度地區則達到10℃以上。但是這個質疑并不具備實際意義,因為城市熱島實際上就是全球增溫的組成部分。特別是在當前城市化的浪潮中,小城市紛紛擴大成中,大城市,而大量的小城市正在迅速涌現。許多城市聯成了城市帶。在城市帶里熱島已經擴大成區域規模的大氣熱源,故全球升溫里應當有城市熱島所占的比例。

全球增溫會引起熱性災害(熱害,暴雨,臺風等)的增加與冷性災害(寒潮,冷害,霜凍等)的減少。近年來不少城市出現破紀錄的高溫,例如,北京北面的避暑勝地,承德與朝陽在2000年7月14日都出現43.3℃的高溫。緯度在齊齊哈爾以北的巴黎1998年出現39℃的高溫,類似報導年年出現,呈現有增無減的趨勢,有人認為熱害的增加有全球增溫的影響,是有道理的。

有人認為全球增溫未必就是壞事,因為有些地區氣候惡化了,而有些地區氣候優化了。其實這兩者是不能抵消的。因為氣候惡化的是現在的發達地區,而優化的是高緯度人煙稀少地區。生產帶的長途轉移是要大量投資與長期經營才能見效的,后果絕不會得失相當。

此外,城市化也對水資源有嚴重影響。應當注意,現代水荒正是在雨水不多地區的城市里首先涌現。其關鍵在于市區范圍內所能得到的自然降水遠遠少于城市的實際需水量。可以說,現代水荒就是城市水荒的擴大化。

假設城市人口密度為每平方公里3萬人,降水1000毫米,那么人均降水量約33立方米。如果達到人均400立方米的低供水指標,則至少需要13平方公里的雨水才能滿足1平方公里人口的水分需要。那么除了自己的1平方公里的雨水滴水不漏地供給使用外,至少還需要另外12平方公里的全部雨水輸進市內。

何況能夠從外地調進市區的水分主要只能是徑流,而且徑流在雨水中所占的比例(徑流系數)是十分有限的。像我國華北這樣雨水不多的地方徑流系數約為20%,也即只有雨量中的1/5才能輸進市區。在上面假定的條件下,1平方公里的市區需要60平方公里的徑流補充才能滿足城市水分需要。如果遇到干旱少雨的年分,徑流系數還要大幅度減少。因此,城市的涌現改變了“一方水土養一方人”的水分平衡狀態。這就是現代水荒首先出現在雨水不多地區(如我國的華北地區)的城市里,再由城市向農村擴大的原因。

更加嚴重的是,城市既要供水,還需要排水。排出的水都是經過使用而受到污染的水。工業生產主要是物理化學產業,甚至農業也大量使用化肥與農藥。這就使得污染極大地惡化了水源與大氣層,使其物理化學性質發生變化。其結果,水環境惡化,水資源失去使用價值,有水等于無水,甚至比無水更加嚴重,這又使現代水危機雪上加霜。

應當認為,全球增溫與現代水荒又是互相增強的,溫度越高,蒸發越大,需水越多,水荒的影響也就加強。世界地圖上的沙漠帶主要位于副熱帶降水不多的陸地,就是高溫與缺水共同影響的結果。這種情況也在城市得到突出的表現。

中國古代對禍與福早有深刻的哲學認識。老子說:“禍兮,福之所倚；福兮,禍之所伏。”明確指出,危機并不可怕,它可能是以后繁榮的契機。儒學認為:“天作孽,猶可違；人作孽,不可活。”指出天災是可以防制的,人禍則是致命的,其涵義之深遠,簡直就是直指現代的各種危機。又說:"天時不如地利,地利不如人和。"所以在災禍面前應當求諸人,不應當求諸天,對現代天氣氣候與水荒也應當這樣認識。

值得高興的,現在人們已經認識到應當協調發展與環境的關系,《氣候變化框架公約》等各種文件,力圖規范各國的生產方式,達到減輕溫室效應與水荒繼續惡化的目的,加上現代人類擁有的強大科學技術力量,這些努力都是很可取的,反映人類在技術進步的同時,本身也有了新的覺醒,這對走可持續發展的路是極其重要的。

然而,溫室氣體排放的限制是一件巨大的系統工程,它不僅具有明顯的技術因素,而更重要的它需要全球社會各行業的共同努力,因而有很大的思想與組織因素,突出地反映在決策,規劃與管理問題上。因此,任何同大氣環境與水有關的環境與資源問題就不是一個人,一個企業與一個國家的事,而是全人類的事。關心總體利益將成為人性的新表現。這就使人類不但面臨一場生產方式與生活方式的革命,而且還面臨一場思想的革命。

人類內部的統一,實現先賢創導的“人和”不是容易的事情。在溫室氣體的排放上,一些污染排放的大國卻拒絕批準執行,這顯然是不符合人類發展的趨勢。但是這樣重大的問題都關系著人類的未來,雖然經過許多周折,但最終必能實現,因為人類并無另外的選擇。困難曲折正好證明了我國先賢哲理意義極其深遠,為人類擺脫天氣氣候與水危機提供了寶貴的啟示公務員之家，全國公務員共同的天地,必將使每個人覺醒,義不容辭地參加這項保護自然與保護發展前景的偉大事業。