大气层CO2均衡评估

地学演绎 莫如波 2023.2.11

    <一>.关于世纪性全球气温与大气C02浓度观测：与大气CO2最亲密的是雨水，CO2可以以HCO₃^-形式溶于雨水中，气候温度升高时往往会导致降雨量增加，例如我国内陆沙漠地区近一二十年降雨量就有所增加，降雨量增加降水对岩土的淋滤作用就会增强，会消耗更多的CO2。说不定来个雨季就把多留在大气中的CO2冲洗得干干净净。对于世界各地的观测数据，像半个世纪、一个世纪气温上升零点几个摄氏度，大气CO2浓度增加多少个ppm等，时间那么长地球那么大还有空间高度，就一天中都还有24小时，那些数据是如何得出的？就算现在能测到但半个世纪一个世纪前的仪器设备的精度能满足要求吗？难以置信，会不会是刻意凑数？再有极地冰芯所封闭气泡中的CO2浓度的测定，如何能代表古时大气中的浓度？埋于冰层受压力作用，不同分子量的气体都会跑会泄漏，哪种跑多点哪种跑少点有没算过？细想一下问题就会有，数据都来自西方，国内往往不加思索就引用利用。没什么印象有国内学者出过自己的观测数据或去验证过国外的数据，像上世纪六七十年代出的四五亿年前的每年天数，都写入高校教科书里了，想起来都是很无语。

    <二>.大气二氧化碳浓度主要影响因素：导致浓度降低的主要因素有降水淋滤岩土、植被吸收；导致浓度增加的主要有幔源释放及火山喷发、海水升温释出、人类碳排放。降水淋滤岩土与植被吸收为较稳定因素，人类出现前就有，考虑到海水温度不变及降温时，不会为大气层释放更多的CO2，因此，大气CO2必须有一种强大的供给源，不然的话很快就被消耗掉地球会变成“雪球”,这种供给源只有是幔源释放。从CO2静态量与植被吸收量对比来看，大气层CO2的循环更替是很频繁的，估计在二十年左右质量就被替换一遍，最多不超过50年。人类的碳排放也很快被淹没在循环更替的漩涡之中。估计气温变化比CO2浓度变化滞后20～50年。几百万年至上亿年周期的气候变化取决于CO2的幔源释放与降水淋滤消耗。海洋是CO2的储调库，是大气CO2浓度变化的倍增器，海水表面温度上升时CO2往大气层跑，加快气候变暖；表面温度下降时海水会溶解更多的大气CO2，加速气候变冷。这些是地球气候稳定与变化的基本因素，是大舵。

    <三>.CO2幔源释放量、海水释放量、降水淋滤消耗量、植被吸收量大小评估：石炭二叠纪有大冰期但没有冰封全球，表现为海水吸收CO2，当时幔源释放量在一定程度上小于淋滤消耗量与植被吸收量之和，侏罗白垩纪高温期，表现为幔源释放量、海水释放量大于淋滤消耗量、植被吸收量。由于地球植被规模变化很大，例如泥盆纪之前连植被都还没有或者非常稀少，早中三叠世植被少温热干燥，晚白垩世植被发育但并不是冷气候而是温热期；而相对来说幔源释放量、海水均衡释放即较为稳定，所以要维持相对平衡，淋滤消耗量必须很大，即淋滤消耗量及幔源释放量必须远大于植被吸收量。地球植被上规模之前主要是靠淋滤消耗、幔源释放这两项来维持气候平衡的。海洋起着储调与放大作用。海水CO2含量与大气CO2浓度呈反相，即高温期海水CO2含量低，大气CO2浓度高，而低温期海水CO2含量高，大气CO2浓度低。《自然》杂志上有实证：中新世晚期北太平洋微浮游生物微体化石分析，广大海域海水温度比现在高出5～7.8℃，但CO2浓度却相当低，与工业革命前水平相当。显生宙气温变化曲线、显生宙气候与植被系列图

    早期表达CO2排放量是换算成以原子碳C计的，比如2010年《科学》论文上人类燃烧化石燃料释放的70亿吨就应该是以碳计的，后来每年释放的300多吨应该是按分子CO2计。同篇论文植物光合作用吸收的1230亿吨应该也是以碳计，是当时人类碳排放量的17.6倍，大得厉害，换算成分子CO2计达到每年4510亿吨。大气层必须有足够强大的CO2供给源，不然的话早就被清空，地球变成个“雪球”。

    综述：CO2植被吸收远小于淋滤消耗，而植被吸收是人类碳排放的十几倍，可见人类碳排放在大气CO2更替循环中所占份额足够小；幔源释放是大气CO2均衡中最有力的供给源，板块俯冲带释放幔源CO2在大气CO2均衡中得到验证；甲烷对大气层温室效应所起的作用可以忽略了。本文派生于对板块俯冲带流体挥发份的探讨。

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