二氧化碳濃度隨時間影響的研究

許志偉　王愛東　王旭　房克清　 姜艷麗

摘? 要：利用最新的近186a的全球年平均二氧化碳濃度數(shù)據(jù)，通過回歸、指數(shù)上升、阻力方程的研究，得出二氧化碳濃度上升的上限為2094.544ppm。試驗結(jié)果表明二氧化碳濃度隨著時間的推移，具有緩慢上升的趨勢，同時具有上升的阻力作用，經(jīng)預(yù)測2500年，二氧化碳濃度將達到550.56ppm，遠低于先前學(xué)者2000ppm的預(yù)測值。

關(guān)健詞：二氧化碳;氣溫;回歸;上升;阻力

溫室氣體主要是二氧化碳濃度的增加，能引起全球變暖，已成為共識，但是許多學(xué)者也認(rèn)為當(dāng)前的全球氣候變暖與氣候周期性變化有關(guān)，甚至是找出了確鑿的證據(jù)，1870年到1970年全球，全球溫度降低了一度，前蘇聯(lián)科學(xué)家認(rèn)為全球進入一個新的冰川期，中國物候?qū)W家竺可楨辯駁成從中國5000年來的氣候記錄來看，平均氣溫升降一度很正常。但從歷史發(fā)展來看，二氧化碳濃度變化對氣溫變化的影響又是極緩慢的，如果不是火山噴發(fā)攜帶出了大量的二氧化碳，地球生命就差一點滅絕。正是火山噴發(fā)攜帶出了大量的二氧化碳，地表溫度才逐年上升，用了幾萬年的時間才溶解了地表冰川，結(jié)束了休倫冰期，生命重新活躍在地表。究竟現(xiàn)代氣溫隨二氧化碳濃度變化如何，下面筆者就先從二氧化碳隨時間變化進行研究。

1.資料來源

主要通過網(wǎng)絡(luò)搜索查找氣溫隨二氧化碳濃度變化的歷史資料及最新研究成果，通過360文庫等獲得了1836年至2021年各年度全球二氧化碳平均濃度。

2.研究方法

利用回歸方程y=a+bx、y=exp（a+bx）與y=exp（a-b/x），參照鞏延蘋[1]、張德全[2]、張靖[3]、董興囤[4]、楊科家[5]等人的研究成果，將這三個方程分別命名為線性回歸方程、成長指數(shù)方程和阻力指數(shù)方程，其中y為因變量，這里二氧化碳濃度作為因變量（自變量為時間），x為自變量。a、b為等求系數(shù)。時間單位為年，采取公元紀(jì)年，二氧化碳濃度采用ppm，

3.研究過程

3.1二氧化碳濃度隨時間變化分析

為了與氣溫隨時間變化相對照，分1836-2021，1836-1976，1880-2021三個時間段對二氧化碳濃度隨時間變化進行了分析。試驗精度超過了均超過了氣溫隨時間變化的試驗結(jié)果，說明二氧化碳濃度隨時間的變化關(guān)聯(lián)度更高。試驗精度以1836-1976為最高，1836-2021為最低。1880-2021精度為中度，但是它與氣溫隨時間變化的研究時間相對應(yīng)。表中的線性方程的起點均為很大的負值，與現(xiàn)實相差較大，只能用于近期的比較分析，成長指數(shù)方程的起點較低，阻力方程的起點又很高，因此此三個方程只能用于近期的分析比較。從阻力方程分別求得的二氧化碳濃度極值點分別為8628.04ppm、2094.54ppm、23765.95ppm，有報道的只有7000ppm的記錄，因此取2094.544ppm為最高限值。有報道認(rèn)為，如果二氧化碳排放量持續(xù)上升，以最不利情況考慮，到2500年，大氣濃度將達到2000 ppm，地球溫度上升9度。研究結(jié)果表明植物、海洋能幫我們消化二氧化碳，但是吸收量遠小于人類排放的量。如果不及時采取必要措施，到2000ppm的濃度時，人類無力承擔(dān)后果。因此我們必須采取堅決措拖，延緩二氧化碳濃度的上升速度，逐步達到碳達峰和碳中和，使二氧化碳濃度有所下降或達到一定的平衡濃度不再上升。通過計算表明按照照此發(fā)展下去2342a、78185a? 、1361a 后將會達到2000 ppm的濃度，時間年份分別是4363年、80207年、3381年，最近的年份也比報道的晚了881a到來。如果取試驗精度最高的將會晚77707a到來。用這些方程預(yù)測2500年二氧化碳濃度將會達到641.95、849.02、672.82，483.41、550.56、464.66，736.22、1098.1、835.49（單位為ppm，沒有標(biāo)單位的二氧化碳濃度就是ppm，下同）。可以看出，試驗結(jié)果遠遠低于2000ppm的預(yù)測，最高的僅占54.9%。最低的占23.23%，平均占35.18%，筆者認(rèn)為試驗精度較高的較為可靠，其中以550.56為試驗精度為最高，占27.53%。至于多少樣本才能使試驗達到最高精度，需要另立課題進行研究。

4.討論

2020受新冠肺炎疫情影響，使許多冒煙工廠關(guān)門或減產(chǎn)，使二氧化碳排放量有所下降，經(jīng)過計算，可使二氧化碳濃度降低1.481%，而實際只下降0..4961%，實際效果僅占三分之一（前者是后者的2.9854倍，接近于3，而陸地占全球面積接近三分之一），一是說明二氧化碳濃度達到增衡需要一定漫長的時間，二是一旦失去平衡，周邊環(huán)境馬上引起系列反彈作用，向著新的平衡發(fā)展，筆者經(jīng)過一系列研究發(fā)現(xiàn)，世界上任何事物之間有正作用，必有反作用，當(dāng)正作用占主導(dǎo)時，表現(xiàn)為上升作用，當(dāng)反作用表現(xiàn)占主導(dǎo)時，表現(xiàn)為下降作用，二者始終交織在一起，貫穿于事物發(fā)展的整個過程中，有時甚至是特極必反，因此我們必須把握一個合適的度，到底這個度是多少，將成為我們科學(xué)工作者的重大課題，筆都通過方程求極值的辦法，進行了大量有益地探索。研究表明大氣中二氧化碳濃度上升的上限為2094.544ppm，因此并不是可以無限增長的，但是究竟多高是才是人類所適宜的，這需要在以后的研究中加以解決。

參考文獻：

[1]鞏延蘋，黑赤松生長與年降水量關(guān)系研究，防護林科技[J]，41-44，47，2017，6.

[2]張德全，王風(fēng)臻，楊志軍，用樹木生長量與降雨量相關(guān)性預(yù)測氣候干濕周期研究，林業(yè)建設(shè)[J]，47-54，2018，1.

[3]張靖，于凌飛，王一辰，赤松生長節(jié)律與降雨量關(guān)系研究，防護林科技[J]，9-13，16，2017，11.

[4]董興囤，光照對樹木生長影響的研究，防護林科技[J]，36-40，2018，1.

[5]楊科家，關(guān)于樹木生長因素影響剔除的研究，防護林科技[J]，43-59，2018，1.