氣候變暖自組織機理研究

中圖分類號：P4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2012)06-0293-02

摘要：在闡述自組織原理的基礎上，從自組織原理的四個必要條件出發探討了氣候變暖的原因，指出開放系統和遠離平衡態是其前提條件，隨機漲落是其誘發因素，非線性相互作用是其驅動力。

關鍵詞:系統；自組織；氣候變暖

自組織理論是20世紀六七十年代開始建立并發展起來的一種系統理論。它集中探討了系統的演化問題。氣候作為一個系統是人類生存和發展息息相關的要素，而如今氣候變暖嚴重影響了人類的生存、生產、生活、國家的經濟建設和發展以及整個地球的生態平衡。這就有必要運用自組織理論研究氣候變暖的原因，以便從系統的角度宏觀看待導致氣候變暖的原因，幫助人們從系統視角制定氣候變暖的對策。

一、自組織原理和氣候變暖的內涵

（一）自組織原理的內涵

系統的有序結構，是從無序狀態中產生的。所謂自組織，就是系統自己從無序走向有序結構的行為，具有這種行為的系統，稱作自組織系統。一個系統，它可以與外界進行物質、能量和信息的交換，但不需要外界的命令和組織模式，內部要素自動地協調起來，自發地構成某種有序結構。即這種有序結構的形成，完全依賴于內部的要素，系統內部要素的質量、數量、運動量等的變化，都會引起自組織的現象。

它的研究對象主要是復雜自組織系統（生命系統、社會系統）的形成和發展機制問題，即在一定條件下，系統是如何自動地由無序走向有序，由低級有序走向高級有序的。自組織理論的演化條件為：1.系統必須是開放系統2.系統遠離平衡態3.隨機漲落4.非線性相互作用。它主要有三個部分組成：耗散結構理論、協同學、突變論。

（二）氣候變暖內涵

全球變暖指的是在一段時間中，地球大氣和海洋溫度上升的現象，主要是指人為因素造成的溫度上升。人們焚燒化石礦物生成的能量或砍伐森林并將其焚燒時產生的二氧化碳等多種溫室氣體，這些溫室氣體對來自太陽輻射的可見光具有高度的透過性，而對地球反射出來的長波輻射具有高度的吸收性，能強烈吸收地面輻射中的紅外線，也就是常說的“溫室效應”，導致全球氣候變暖。全球變暖的后果，會使全球降水量重新分配，冰川和凍土消融，海平面上升等，既危害自然生態系統的平衡，更威脅人類的食物供應和居住環境。

二、氣候變暖原因自組織機理

根據自組織原理的四個演化條件探討氣候變暖的原因，以下是具體分析：

（一）氣候變暖的前提條件：開放系統及系統遠離平衡態

自組織原理指出：開放系統不是靜態的、而是一個動態的系統。只有開放系統，不斷與外界進行物質、能量和信息的交換，使系統處于遠離平衡的狀態，使系統向 減（負 ）方向即有序方向演化。

開放的系統和遠離平衡態是氣候變暖的前提條件，氣候作為一個系統，不斷和人類改造客觀物質世界的活動及結果進行物質、能量和信息的交換。人類實踐活動要從自然界獲取原材料等資源，以滿足人類的各種需求。但是對于自然資源的過度需求，導致人類無節制的開采利用自然資源，比如人類為獲取木材而過度砍伐森林、開墾土地用于農業生產以及過度放牧等活動。當自然界遭到如此對待和掠奪后，就會出現水土流失、土地出現貧瘠和沙漠化以及土地鹽堿化等現象，生態環境失衡。生態環境遠離平衡的狀態給氣候帶來了嚴重的影響，于是氣候變暖的現象出現。同時氣候系統是開放性的，就不免要接受人類生產活動產出帶來的物質、能量和信息。比如：人類燃燒煤、油、天然氣和樹木，產生大量二氧化碳和甲烷進入大氣層后使地球升溫，使碳循環失衡，改變了地球生物圈的能量轉換形式，導致氣候變暖。

自組織演化的另一個條件是非平衡態。耗散結構理論表明“非平衡是有序之源”，這里的非平衡是指系統內部微觀的差異性、分化性、不均等性等狀態。

（二）氣候變暖誘發因素：隨機漲落

根據自組織理論，系統從無序走向有序的演變是通過隨機漲落實現的。在遠離平衡的非線性區，一個微小的漲落，就會通過相干作用而得到放大，形成宏觀整體的“巨漲落”，使系統由不穩定態進入一個新的有序穩定狀態。氣候變暖的過程中，有很多漲落因素，有的來自內部，有的則來自外部，正是這二者的組合形成“巨漲落”，使氣候系統進行演化。

誘發氣候變暖的內部因素主要有：①地球周期性公轉軌跡變動。地球周期性公轉軌跡由橢圓形變為圓形軌跡，距離太陽更近。根據某科學家的研究地球的溫度曾經出現過高溫和低溫的交替，是有一定的規律性的。②全球正在處于溫暖期。

誘發氣候變暖的外部因素主要有：①人口劇增、大氣環境污染。近年來人口的劇增是導致全球變暖的主要因素之一，每年僅人類自身排放的二氧化碳就是一驚人的數字，其結果就將直接導致大氣中二氧化碳的含量不斷地增加，這樣形成的二氧化碳“溫室效應”將直接影響著地球表面氣候變化。②海洋生態環境惡化因素。陸地活動場所產生的大量有毒性化學廢料和固體廢物等不斷地排入海洋；發生在海水中的重大泄(漏)油事件等以及由人類活動而引發的沿海地區生態環境的破壞等都是導致海水生態環境遭破壞的主要因素。③土地遭侵蝕、沙化等破壞因素、森林資源銳減因素、物種加速滅絕因素。④酸雨危害因素。酸雨給生態環境所帶來的影響已越來越受到全世界的關注。酸雨能毀壞森林，酸化湖泊，危及生物等。

（三）氣候變暖的驅動力：非線性相互作用

自組織原理指出：系統在遠離平衡態的非線性區，內部結構出現了個體協作的相干性（協同性），個體間的相互作用，不再是線性相加，而是非線性的協同，從而導致無序到有序的轉變。 開放的氣候系統內部各要素之間存在許多非線性的相互作用，這是氣候變暖的驅動力。

氣候變暖是不同主體相互作用的結果，不是線性的，而是系統內部各要素互動和反饋的結果。氣候變暖的過程包括物理過程也包括化學過程，包括人為因素也包括自然界自身因素。它是整個自然界內部各要素之間的非線性相互作用和相互反饋的結果，說明導致氣候變暖原因的復雜多樣性。

氣候變暖的非線性作用體現在氣候與人類活動的協同和雙方的負反饋上。氣候系統和人類兩個主體通過人類的實踐活動為媒介達到物質、能量和信息的交換。這些物質、能量和信息中的負面部分導致氣候變暖，而氣候變暖又對人類生產、生活產生阻礙甚至破壞作用。在雙方的負反饋中，一方面為氣候系統創造遠離平衡態的演化條件；另一方面使氣候系統走向有序結構。

三、結論

運用系統科學方法論中自組織原理分析了氣候變暖的原因，以全新的角度闡釋氣候變暖自組織機理。氣候變暖是一個向有序方向演化的自組織過程，是氣候系統和外部環境相互作用的基礎上，氣候和人類重新協調的過程。

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