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民生科技风尚榜(第三期 气候科学)

[日期:2014-11-27] 来源:广州市科学技术协会创新与交流中心  作者: [字体: ]
(本项目由广州市科学技术协会科普项目资助,广州市科学技术协会创新与交流中心组织实施。项目负责人:苏华丽)

  9月23日,联合国气候峰会开幕式在纽约联合国总部举行。为期一天的联合国气候峰会当天在纽约联合国总部举行。本次峰会由联合国秘书长潘基文召集举行,是有史以来规模最大的专门讨论气候变化问题的国际会议,同时也是2015年巴黎气候大会前最重要的一次会议。小叮当以这个新闻为开头,主要是想说一下气候科学,近年来气候的剧烈变化对我们的生活造成了巨大的影响。从广义上来讲,气候科学也是民生科技的一个重要组成部分,气候科学也出现了很多有意思的研究结论。闲话少说,让我们一起来看看气候科学吧。

  1. 二氧化碳浓度已达八十万年最高点

  2014年11月2日,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在丹麦哥本哈根发布了IPCC第五次评估报告的《综合报告》,确认世界各地都在发生气候变化,且气候系统变暖是毋庸置疑的。“我们的评估发现,大气和海洋已经变暖,冰雪量已经减少,全球平均海平面已经上升,二氧化碳浓度也已升至至少过去80万年以来前所未有的水平。” IPCC第一工作组联合主席托马斯•斯托克说。这份报告是对此前由来自世界各国的800余名顶尖科学家在过去14个月公诸于世的三份工作组报告——《自然科学基础》《影响、适应和脆弱性》以及《减缓气候变化》的提炼和综合,也是有史以来最全面的气候变化评估报告,未来它有望帮助政策决策部门在出台相关法律法规时获得建议和意见。



  小叮当语:温室气体排放以及其他人为驱动因子已成为近年来全球气候变暖的主要原因。如果任其发展,气候变化将会增强对人类和生态系统造成严重、普遍和不可逆转影响的可能性。作为普通民众,或许我们无力解决臭氧层保护、沙漠化防治等问题,但用实际行动减少碳的排放量,对我们就是举手之劳了。

  2.研究称海洋升温速度比之前预想快1.52倍

  近期出版的《自然—气候变化》杂志上有一项研究表明,全球气候转暖的趋势比之前预想的更加糟糕,海洋温度升高速度比之前预想的快152%。该项研究是劳伦斯利物莫国家实验室科学家使用卫星观测数据持续跟踪南半球海洋700米深度的长期海洋趋热变化发现的。


  小叮当语:气候的变化容易引起连锁反应,气温的升高同时导致海洋温度的增高,海洋温度的增高更容易引起南北极冰层的融化速度加快,很难想象,若干年后,北极熊是否只能像图片中那样,栖息地只有一根快要融化冰柱。

  3.生物燃料比化石燃料更能增加CO2排放

  2014年4月20日发表于 《自然—气候变化》上的文章《来源于作物秸秆的生物燃料可以减少土壤碳并增加CO2排放》显示,利用作物残余物质来生产乙醇与其他生物燃料可以减少土壤中的碳,但与生产的燃料相比,其产生的温室气体更多。这一由美国内布拉斯加大学林肯分校(University of Nebraska-Lincoln)的研究人员组成的研究小组得出的结论,让人对是否可以利用谷类作物秸秆,通过扩大乙醇生产来减少温室气体排放的作法产生怀疑。研究发现,从玉米田中移除秸秆,每兆焦生物燃料生产则额外产生了50~70g CO2。利用5年平均数据,每兆焦生物燃料生产每年产生的CO2排放约100g,这比汽油生产排放的CO2高7%。



  小叮当语:和大多数人的传统观念一样,小叮当也一直认为生物燃料是非常清洁的石油替代品,可以减缓气候变化。如果单从燃烧过程中产生的碳排放相比,生物燃料确实比石油产品更低碳。但从更宏观的原材料运输、制造、生产角度来看的话,是否比传统的石油更低碳还真不好说。或许,在我们看问题的时候,我们应该更宏观一些。

  4.树木根系能调节CO2并稳定气候

  2014年2月,牛津大学和谢菲尔德大学团队研究发现,地球温度最显著的长期调节者不是橡树、松树或者桉树,而是树根。根系在生长过程中深入岩层,使得岩层破碎并形成矿物质。一旦这种情况发生,岩石开始风化,并会与CO2发生反应,进而使得地球温度降低。因此,山区生态系统中的山林,因其比较湿润并具有明显的岩石层而成为全球恒温调节的有效组成部分,可以防止灾难性的温度过热。



  小叮当语:小叮当觉得,今天看到的都是一些改变传统科学理念的新闻。传统观念中,我们一般认为树叶吸收大气中的二氧化碳,并将其固定在树枝树干中,树根在固碳中的作用并不明显。但跳出思维定式来看,树根通过岩石风化也在固碳中起到了巨大的作用。刚才有朋友@我说,今天小叮当似乎不够活泼。小叮当刚刚回复道:“并非今天不够活泼,而是今天的新闻对小叮当的科学思维冲击很大。”小叮当学习到了更多深层次的东西,你们呢?

  5.澳大利亚南部干旱加重部分因人而起

  在过去数十年内,澳大利亚南部地区的干旱程度逐渐加重,导致这种情况产生的部分原因是由人类活动引起的大气中温室气体和臭氧浓度的变化,这是在线发表于《自然—地球科学》上的一篇文章给出的结论。据估计,到21世纪末,该地区的秋冬季降雨量将持续减少,减幅或会达到40%。



  小叮当语:关于这个新闻,小叮当先卖个关子,结合下一条新闻和大家一起聊。

  6.人类已成为冰川融化的最大驱动因素

  2014年8月14日,Science杂志发表题为《全球冰川损失的人为和自然归因》(Attribution of Global Glacier Mass Loss to Anthropogenic and Natural Causes)的文章指出,近几十年来人类对冰川损失的贡献显著增加:1851—2010年间,全球大约1/4的冰川损失可归因于人为原因,1991—2010年间这一数值稳步增加到近2/3。


  小叮当语:读完这两条新闻后,小叮当想起了和小伙伴们聊天时愤青们常说的一句话:“人类就应该灭亡,无休止的贪欲导致气候变化,最终导致人类灭亡”。每次遇到这样的话题,小叮当总是沉默的走开,并非是认同这个观点,而是小叮当觉得,人类因为贪欲确实改变了很多东西,包括因人类活动导致的自然灾害频发。但是换个思路来想,我们已经认识到了自然灾害频发的根源。人类最大的贪欲是活下去,为了活下去这个目的,我们会克制住自己不恰当的欲望,保护住地球的吧?贪欲也并非一无是处,小叮当的辩证法是不是学的很好呢?哈哈。

  7.食物质量因CO2升高而受损

  科学家利用田间试验首次证明,CO2水平的升高抑制了植物的硝酸盐同化成蛋白质,这意味着随着气候变化的加剧,粮食作物的营养质量处于危险之中。这一来自于麦田试验的结果,主要是由加利福尼亚大学的植物科学家主导完成的工作所得出的,其成果《田间生长麦子的硝酸盐同化受到CO2升高的抑制》在线发表于2014年4月6日的《自然-气候变化》期刊。研究人员指出,随着大气中CO2水平的升高,我们正经历着食物质量的下降。尽管在之前的研究中,有关研究人员也提出过几种解释这种下降的原因,但这项研究首次在田间生长的作物中证实了CO2浓度升对硝酸盐转化成蛋白质的抑制作用。


  小叮当语:这条新闻主要是从气候变化对粮食生产的影响来进行分析的,但小叮当想到的却是目前设施农业中普遍用到的二氧化碳发生器。目前,国内外已普遍使用二氧化碳发生器来增加作物产量。当环境中的二氧化碳浓度达到1000-2000ppm时,可以使作物比平时增产达到40%-200%。读完这个新闻后,小叮当一直在思索,科技真的是把双刃剑,一方面可提高产量,一方面降低品质和增加气候变暖,如何选好平衡点真的很难。

  8. CO2浓度升高威胁人类营养

  2014年5月7日,Nature在线发表题为《CO2浓度升高威胁人类营养》的文章,研究表明,大气中CO2浓度升高将导致小麦、水稻、大豆等主食作物中的锌、铁含量减少,从而威胁人类营养。全世界20~30亿人从C3作物中摄取70%或更多的锌和铁,但目前,尤其在发展中国家,锌和铁缺乏已成为人们关注的重大健康问题,CO2浓度升高将加重这一趋势。


  小叮当语:其实这类科学研究并非很稀奇,相反正式研究热点。早在2002年,普林斯顿大学生物学家Irakli Loladze就提出了这样的观点。如果CO2浓度继续上升,满足人类生命必需的铁、锌含量持续上升,我们将面对食物很多,但营养匮乏的情况。为了满足必需的铁、锌摄入量,我们不得不吃更多的食物,即使成为大胖子也要继续吃下去,想想真的很可怕。

  9.森林变为农田可冷却全球气候

  2014年8月24日,Nature杂志发表了一篇题为《人为土地利用变化引起的森林挥发物减少可冷却全球气候》的文章。文章指出,人类将森林转变为农田,可使森林产生的生物源挥发性有机化合物(BVOCs)减少,进而冷却全球气候。

  耕地扩张对地球辐射平衡的影响通常可通过两方面来量化: 一是储存的碳以CO2形式释放到大气中,使气候变暖;二是地表反射率增加,使气候变的凉爽。而森林覆盖率的变化还能通过减少BVOCs排放量成为影响全球辐射平衡的第三个因素。


  小叮当语:当小叮当看到这个新闻的时候,是真的无语了。这个新闻我们可以换个思路来解释:我们经常吃的蔬菜附带有虫卵,容易导致寄生虫病;少量的砒霜可以杀死人体内的寄生虫。因此,我们少吃蔬菜,多吃点砒霜,从而可以减少寄生虫在体内存活的可能性,进而延长寿命。唉,好大的玩笑啊,这个科学结论真的可以去赢得“另类诺贝尔奖”了。

  10. 新研究质疑气候变暖与暴力间联系

  去年,一个美国研究小组在《科学》杂志报告称,气候和暴力间有强有力的联系。但在近日在线发表于《气候变化》期刊的评论文章中,主要由欧洲研究人员组成的研究小组表示这种联系是“不确定的”。美国研究小组(文章发表于《科学》)进行了反驳,声称这些批评者是在捏造统计数据,并且甚至存在数据造假行为。


  小叮当语:轮到了最后一个新闻了,小叮当也就啰嗦一下。首先是调侃一下,这个论文的结论比较搞笑,就像小叮当踢了同学一脚之后说:“不要怪我,气候变暖导致我这个暴力事件发生的,我并没有想踢你。”其实就是又回到论文本身以及科学思维来讨论,有科学家指出《科学》论文作者研究的都是一些小时间尺度下发生的突发性气候变化事件,而目前正在发生的是缓慢而持久的全球气候变化,两者的内涵是很不一样的。换言之,论文作者犯了以偏概全的毛病。

优秀科技工作者榜单

  科学,本身即是探索未知,发现真理,发展先进,改造世界,造福人类的学问。在这个物质文明发达,许多人都为名利奔波的时代,科学家们献身科学事业的这种精神更值得我们尊敬。因此,小叮当不敢对科学家们放肆的进行评论,只能将2014年被国内外媒体关注的优秀科技工作者记录下来(排名不分先后),以表达小叮当的敬仰之情。

  1.郭华东院士


  2014年9月3日,中国科学院遥感与数字地球研究所郭华东院士的“对地观测大数据应对全球变化”团队获联合国“全球脉动”计划奖项,这是中国唯一获奖项目,全球共有9个科研团队获奖。

  郭华东院士70年代后期开始从事遥感信息科学特别是雷达对地观测领域研究,主持完成国家自然科学基金、国家高技术、国家科技攻关、中科院重大及国际合作课题20余项。发表论文140余篇,出版中英文著作8部。作为第一完成人和主要完成人获国家科技进步二等奖、三等奖3项,获中科院自然科学一等奖1项,获中科院科技进步特等奖、一等奖、二等奖及三等奖5项,并获国家863计划突出贡献奖。

  联合国“全球脉动”计划(UN Global Pulse)旨在推动快速数据收集和分析体式格局的创新,于2009年由联合国秘书长潘基文发起。2014年年5月,他们与联合国秘书长气候变化支持小组联合启动“大数据应对气候挑战”奖项评选活动,目的是提出气候变化条件下数据驱动人类福祉的见解和行动。

  2.夏军教授


  2014年4月24日,爱尔兰都柏林举行了Dooge-Nash国际水文科学大会,国际水文科学协会(IAHS)、联合国教科文组织(UNESCO)和世界气象组织(WMO)联合颁发夏军教授“2014年国际水文科学奖(International Hydrology Prize)-Volker奖章”,这是中国学者首次获得“国际水文科学奖”和首个Volker奖章的殊荣,也是首位由IAHS-UNESCO-WMO联合颁发的国际水文科学奖Volker奖章获得者。

  夏军教授长期从事水文水资源研究与教育,潜心研究复杂流域水问题的水文系统非线性理论与方法成绩斐然。他十分注重水科学应用基础研究与中国水资源管理重大需求相结合,服务于国家水资源管理和应对气候变化国家水战略的科技支撑,致力于解决中国经济社会发展中面临的系统水文学基础理论和流域水灾害、水环境和水资源管理实践的科学问题,其成果在中国淮河、长江、黄河以及中国西部新疆塔里木等内陆河流域得到示范性应用; 他十分注重中国水问题和世界水问题的比较和联合研究,以及水科学知识在中国和世界范围的传播。

  “国际水文科学奖”自1983年首次授奖以来,已经表彰了包括J.Dooge教授、J.E.Nash教授等多名国际顶尖的水文学家,成为全球地学领域(IUGG)国际水文科学界最高的学术成就奖。2014年起,该奖项分为两个奖章,即国际水文科学奖-Dooge奖章和国际水文科学奖-Volker奖章,以奖励在全球水文科学及其基础理论和科学实践中做出杰出贡献的水文学家。

  3.张建云院士


  2014年9月16日,英国皇家工程院公布2014年度新增院士名单,中国工程院院士、南京水利科学研究院院长、河海大学博士生导师张建云当选英国皇家工程院外籍院士。

  张建云院士主持了覆盖全国的国家防汛抗旱指挥系统工程的设计和一期工程建设的技术工作,该工程构建了中国国家防汛抗旱减灾决策平台,提升了国家水利信息化水平。在洪水预报理论研究及应用、气候变化对水文水资源影响评估和适应对策等方面取得重要研究成果。主持开发了“全国洪水预报系统”、“国家防汛抗旱会商决策系统”、“防汛抗旱水文气象综合信息系统”等业务系统,为国家防洪抗旱调度决策和指挥提供科学依据。

  英国皇家工程院是英国工程科技领域的最高殿堂。2014年增选59位院士,其中英国籍院士51名,外籍院士7名,荣誉院士1名。

  4.曾庆存院士


  在2014年2月的第94届美国气象学会(AMS)年会上,中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心创立主任曾庆存院士当选为美国气象学会荣誉会员。

  曾庆存先生是国际上全面推进大气科学和地球流体力学发展并使之成为现代先进学科的关键人物之一。他融通地球科学和数理科学,贯通大气科学和地球流体力学各分支,在动力学基础理论、高性能计算、大气遥感、数值天气预报、气候和环境预测与调控等都有奠基和开创性的杰出成就和卓越贡献,在国际享有崇高声誉。

  美国气象学会成立于1919年,是国际上最有影响的学会和权威学术组织之一。美国气象学会的荣誉会员是该学会所设奖项的最高奖,被授予者必须在大气及相关的海洋或水文科学方面取得公认的、杰出的成就,并持续数年作出系列的杰出贡献。此次,除曾庆存外,还选出美国著名气象学家Robert E. Dickinson和英国著名气象学家Brian J. Hoskins。

  5.乔方利研究员


  2014年10月,北太平洋海洋科学组织(PICES)第25届大会上,中国国家海洋局第一海洋研究所研究员乔方利荣获伍斯特奖,这也是我国科学家首次获得该奖项。伍斯特奖是PICES的一个重要奖项,从2001年开始,每年选择一位在海洋科学领域作出突出贡献和突破的科学家授予此奖。

  过去对海浪过程的研究通常与海洋环流分离分开进行。长期以来,乔方利与研究组将海浪与大尺度环流、气候耦合,在波致垂向混合、海洋与气候模式发展领域开展了原创性研究,提出小尺度的海浪在非破碎情况下对大尺度环流以及气候系统具有重要影响,显著提高了海洋模式的模拟与预测能力。该研究已通过国际海委会西太分委会建立业务化浪潮流耦合预报系统,自2012年5月起对东南亚发布预报结果,对提高海洋灾害预测预报能力、服务沿海国家减灾防灾具有重要意义。

 



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