五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】(零)经济物理学原理 -- 唵啊吽

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家园 【原创】无辜的二氧化碳

在这个【物质循环的世界】系列中,人类经济文明进步可以归纳为两个原则:维持物质循环和吸纳物质循环。由此,定义了第四产业,就是维持物质循环的产业。

哥本哈根会议,实际就是关于维持碳循环产业的问题。即人类把化石燃料燃烧后产生的二氧化碳,如何再循环回去,使得它不至于滞留在大气里。

本系列开卷就点明了资源的循环性质:没有无限的资源,但是有可以无限循环的资源。石油或许会枯竭,煤炭或许会烧完,但只要碳循环维持运行,人类依然可以无能源枯竭之忧(行星演变暂且忽略PBS:火星金星的现状和地球的未来)。

我们知道,生态系统中碳循环是最重要循环之一,食物链起端就是光合作用。生态系统中的生物质主要就是碳组成的,以至有机化学基本就是碳化学,而生物质就是二氧化碳经过光合作用合成的。所以,如果我们是生态保护主义者,我们是环境保护主义者,根本不必畏惧二氧化碳。事实上,二氧化碳增加了,地球就更加容易绿色。中国在过去半个世界面临的荒漠化很可能由于大气中二氧化碳的增加而得到有效治理。所以,“减排”是阻断碳循环,是阻碍人类进步,生物能源是疏导碳循环,是推进人类进步。

中国在这方面做得最好的地方,就是森林面积不断扩大。这是加速碳循环的最好的方法,是第一产业和第四产业合而为一的高效率经济。

在过去几十年中,人类治理污染的规范越来越完善,如造成酸雨的二氧化硫得到控制,破坏臭氧层的弗里昂被禁止。中国粉尘还很严重,严重危害中国人的身体健康。至于二氧化碳,中国还嫌不够,因为中国还有发展林农牧业,中国的人均可耕地远远低于世界人均水平,大气中二氧化碳增加对中国生态恢复植被有百利而无一害。

据说二氧化碳增加了温室效应。我们知道,地球上之所以有生物就是因为有大气的温室效应。中国西部戈壁沙漠,正需要更多的二氧化碳和更强的温室效应以恢复植被。什么时候中国西北部沙漠消失了,黄土高原变成黑土高原了,我们再来考虑是否需要减排。如今,我们不考虑减排,我们有限的治理污染的资源应该用来治理粉尘。

减排是阻断碳循环,不是疏导碳循环。疏导碳循环应该是开发生物能源。对,中国承诺了“减排”目标,不过,中国“减排”不是有石油不烧,有煤炭不用,而是开发新能源,增加植被面积。“减排”的提法很不科学,科学的提法应该是疏导碳循环。

有人说,二氧化碳会引发灾难性气候变化。如果这样,就确实应该认真考虑。尤其是已经排放了许多二氧化碳并有先进科技技术的发达国家。但是,这次哥本哈根会议上,美国好像并不在乎这个可能的灾难,他们最有能力减排,以为他们科技最发达,他们避免灾难的动机也最强,因为气候灾难来时是玉石俱焚,不分贫富,这有如开宝马的人比没有车的人应该更关心公路状况一样,生活富裕的人比贫困的人应该更惧怕地球毁灭,而哥本哈根会议则相反,好像富人比穷人更不怕地球毁灭,这不得不引起我对二氧化碳引发地球灾难科学预测表示怀疑。因为最科学的美国也是最富裕的国家,好像并不在乎他们断言的地球灾难。

其次,既然二氧化碳和温室效应是生态运行的基础,二氧化碳是生物质的来源,二氧化碳增加了,应该是生态更加容易恢复,温室效应加强了,应该是生态得到更多的保护,这是我对二氧化碳可能导致灾难的第二点怀疑。对,大气和生态有相互作用,大气和生态都是复杂系统。复杂系统是否稳定,因素很复杂,现在科学家和科学家之间还辩不出个所以然来。但是,我以为生态系统的稳定性关键与太阳能在生态系统内部耗散过程有关,没有这个耗散过程就没有生命而只有沙漠。所以有更多的二氧化碳,就可以制造更多更有效的光合作用(太阳能进入生态系统),产生更多的生物质,如此生态系统将更加稳定,人类生存灾难的几率会更小。这是我的推理。

虽然美国在进行世界现在最大的两场战争,奥巴马却拿了诺贝尔和平奖;虽然戈尔以推动减排拿了诺贝尔奖,美国却不承担减排义务,只争课碳关税的权力。二氧化碳何辜,被套上污染的恶名?总之,我看不到最科学最有技术的美国有避免二氧化碳灾难的诚意,这不得不使我对二氧化碳温室效应灾难的科学结论产生怀疑。

按照我的推测:二氧化碳无罪,二氧化碳有功!让联合国气候变化会议再谈判十五年吧,当年中国入世也谈判了那么多年。十五年之后,中国大地将披满上绿色植被,中国沙漠将成为稀缺旅游资源。

快乐是什么:杂谈全球变暖(再续)

快乐是什么:【原创】杂谈全球变暖(再再续)

PBS:金星的温室效应揭示地球的二氧化碳不是全球暖化的原因

PBS:现在地球大气中CO2浓度是388ppm

PBS:地球是唯一的太阳系行星正在经历着气候变化?

通宝推:土拨鼠yuanap,邓侃,

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家园 植被的恢复主要还是靠水,

二氧化碳的含量和气温什么的不太关键吧.

家园 水土保持

水当然是一个重要的因素。但是,没有二氧化碳是绝对不能有光合作用的。在沙漠这样的阳光充足的地方,提高二氧化碳含量对水土治理绝对有好处。

家园 美国给巴基斯坦民主无异于卖拐

美国人压根就没想着给巴基斯坦什么民主,贝布托和谢里夫只是英美的政治工具,对巴基斯坦来说就是政治毒药,就是为了搞乱巴基斯坦,彻底搞乱南亚,为以后美国把伊朗阿富汗巴基斯坦三国像当年南斯拉夫那样大卸八块做战略准备。

何况。所谓民主制度是一个国家能给予另一个国家的么?至少在亚洲,有成功的例子么?

我对巴基斯坦有点切身了解,我当时就断言,巴基斯坦要大乱,结果果然。我悲哀,为巴基斯坦兄弟,也为中国。

家园 C3植物的二氧化碳最佳生长浓度是1000ppm

C4植物在进化中出现的比较晚,就是针对大气中二氧化碳浓度持续下降的地质演变而被选择造成的。

C4植物和C3植物的差别就是多了一级二氧化碳分子泵,将二氧化碳浓度在细胞内富集(10倍)之后还是用C3途径固碳,这样提高了光合作用效率。C4作物的产量一般都比较高,人类今天相当依赖玉米甘蔗这类C4农作物。

家园 能展开一下吗?

C3和C4是什么概念?现在大气二氧化碳浓度是多少?哥本哈根目标升温限制在2度相当限制二氧化碳在什么浓度?

谢谢您的杂谈!很有趣!

家园 现在地球大气中CO2浓度是388ppm

如果假定IPCC模型正确,按照升温限制2度的话,CO2浓度将是600ppm,这相当于将地球上地质历史中所有积累的化石燃料全部燃烧完毕才能达到的一个水平。

所有绿色植物都具有一种最基本的光合碳代谢方式,即著名的卡

尔文循环(因其发现者M.calvin 而得名)或光合碳还原循环,亦称C3途径或C3方式。该途径的生化过程十分复杂,在此不予赘述。由于有的植物同时具有多种光合方式,通常称只利用这一方式的植物为C3植物。这类植物主要分布在温带地区,其同化CO2的最适日温是15-25℃。

光合作用的另两种变异途径是C4途径和景天科酸代谢(CAM)途径。具有C4途径的植物通常生长在热带地区,其同化CO2的最适温度是25-35℃,光合效率显著提高,称为C4植物;具有CAM途径的植物通常生长在干燥的沙漠地区,且白天进行光反应,晚上固定CO2合成有机酸,使有机酸含量表现明显的日变化,称为CAM植物。这两类植物与C3植物在叶片解剖结构及某些生理特性方面均有显著差异。

C4植物光合作用产生的中间产物在维管束鞘细胞内脱羧后,产生的CO2最终还是通过C3途径被还原,C4途径实际上只起“CO2 泵”的作用,以增加反应位置CO2的浓度,从而显著提高光合效率。

叶片的解剖学特征通常可用来区分C3,C4和CAM植物,但由于光合作用主要是生化反应过程,因此时有例外发生。鉴于此,目前已发明了数种用以区分植物不同光合类型的其他方法,如δ13C(13C/12C 同位素比),光呼吸,光照后CO2的猝发以及相对光合效率等,其中以δ13C的测定最为可靠。

δ13C 是近来发展起来的一种新的检测技术,主要依据是C3途径中的RuBP羧化酶比C4途径中的PEP羧化酶对13CO2具有更大的排斥性,即C4植物比C3植物更易消耗13CO2,因此,C4植物有机质中的13C/12C要比C3植物有机质中的13C/12C更大。 13CO2和12CO2含量的测定是以国际标样(即普通石灰岩CaCO3)为对照,通过焚烧干燥的植物材料测定的。

从上新世到二叠纪的代表性化石植物材料中得到的δ13C(‰),都在现代典型的C3植物范围内,并且目前古老植物中也很少发现有CAM 植物存在,这表明植物自来到陆上以来,C3途径就作为一个固定空气中CO2的主要方式进行着。而C4途径和CAM途径似乎比C3途径进化较晚,是C3途径对环境变化(CO2浓度在下降?)的一种适应性反应。

由于化石燃料燃烧后放出的二氧化碳中C13/C12的比例低(因为成矿的动植物是以C3途径合成碳氢化合物),那么今天地球大气中CO2的C13/C12比例会降低(即稀释作用)。而最近英国科学家的文章发现自1840年以来,这个稀释的趋势没有被观察到,换句话说,就是化石燃料燃烧后形成的二氧化碳被地球自然碳循环给清除或稀释掉了。

由于地球大气中CO2浓度继续上升,那么显然这个上升的贡献者不是人类燃烧化石燃料的结果。

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家园 最后的结论太仓促了

那篇文章最多在说,1840年以来观测到的数据误差太大,不能得出明显结论,如果使用其数据的话,稀释趋势并不明显,误差范围也超过了观测到的趋势。这个结论说明不了太多东西。实际上,C13/C12的有效连续监测是1980年代才开始的,大气中同位素测量也是在1950年代以后的才精确的。用不精确不连续的数据来否定精确连续的数据的结果,是不严谨的。

要说目前的大气二氧化碳含量增高不是人类燃烧化石燃料的结果,至少还需要解释,人类所排放的二氧化碳的去处,以及大自然提供的这个大量的二氧化碳的来源,这都是需要数据支持的。由于大气二氧化碳的增量少于人类排放的二氧化碳量,这个说法就需要解释,大自然是怎么在把人类所提供的二氧化碳全都吸收掉之后,还排放出了不少的二氧化碳。并且这个过程还需要是有选择的,专门把人类排放的二氧化碳吃掉,同时排出大约一半的自有的二氧化碳。要把这个说法说圆满,不这么容易的。

家园 不明白这句

C13/C12的有效连续监测是1980年代才开始的,数据也是在1980年代以后的才是精确的。

不是从南极冰芯里得到的原始数据,今天去把冰芯钻出来,不是一样可以得到1840年以来的大气中二氧化碳C13/C12数据吗?

为什么要从1980年来连续测量?

家园 误差范围是不一样的

对于二氧化碳浓度的连续实施测量,精度在0.1ppm级别。而冰芯的测量,精度在ppm级别。是有差距的。而测定C13/C12比例,受这个测量精度的影响就要更大一些。

实际上那篇文章说的就是这个测量的误差太大不足以成为依据。

家园 如果这样讲就好了

就是说1840年的大气二氧化碳基准浓度未必是280ppm,而人类精确测定大气二氧化碳浓度起始于1959年(50年前)。

作者在文章第22节的描述很有意思:

[22] Another finding is that reducing the land use emissions

by a scalar causes total emissions to be more consistent

with a model of a constant airborne fraction. It is

difficult to rate this as a strong indication that land use

emissions are systematically overestimated, as it depends on

the validity of the statistical model. The possibility, however,

presents itself and, given the evidence from oxygen

data [Bopp et al., 2002], would mean that a larger proportion

of emissions is taken up by the ocean than what has

been previously assumed. The analysis also shows that

recent trends after 2000 can be explained by re-scaling land

use emissions within their uncertainty ranges.

一篇有关海洋棘皮生物海星海胆等固定二氧化碳的能力相当支持了此文作者的观点。

Echinoderms Contribute to Global Carbon Sink; Impact of Marine Creatures Underestimated

Global contribution of echinoderms to the marine carbon cycle: a re-assessment of the oceanic CaCO3 budget and the benthic compartment

家园 你又在任意扩展

冰芯检测的误差在ppm级,实际上是在+-4ppm。也就是说,工业化之前大气二氧化碳浓度应该表示为280+-4ppm。和现在浓度的差距仍然很明显。完全不影响目前主流的结论。

你引的那段,说海洋吸收了人类排放二氧化碳的比通常估计得多,也只是相关研究的正常发展而已,这个结论也支持推测。这方面的误差还是不小的,我下一个帖子会仔细讲。我记得这个楼主不大喜欢在他的帖子下面很详细的讨论技术问题,建议你回到我的相关贴子下面。

家园 你的测量误差理论是没有根据的。

二氧化碳总浓度的差别不影响已有的C13/C12的比例差别。这个比例是在任一给定的样品内不随其总浓度的变化而变化,这是道尔顿定理所决定的,所有学化学的人应该知道这点。

家园 你没看过相关文献吧?

你前一段引的那篇文献,就是在说误差过大。并且文章说的是AF的变化。不知道AF是什么?Airborne fraction是大气所保留的人类活动排放碳的比例,这个比例接近一半的样子,是在说人类排放的二氧化碳基本上有一半留在了大气中,而这个比例的变化,因为误差大,看不出一个明显的趋势。这篇文章不会支持你的任何观点。这个数值的变化,本来业内的结论就是基本稳定,可能有所波动的,但是变化究竟如何还无法下结论。与这篇文章没有矛盾。我让你自己分析这篇文章,实际上是提醒你认真读你推荐的东西,不要误导,更不要胡乱编造结论。多次如此,让人怀疑你在故意误导了。

说C13的文献是哪篇?也是这篇么?

误差的问题你也在误导,测量误差的传递,与你讲的这个定理没有任何关系。误差的传递,我建议你也要好好学习一下。

家园 谢谢诲人不倦的详细解释!

我感兴趣的是两点:1、按照哥本哈根会议制定的摄氏2度升温目标无需限制碳排放,即便把所以化石燃料烧光了也就是这个水平。2、温带升高有利C4植物生长,C4植物可以改善沙漠植被,对中国治理沙漠有帮助。

中国这次会议上被公认植树面积第一的,被视为减排业绩之一,这个很主动。中国承诺的目标是有根据的。

原来我也就是猜测,原因是有一个跟贴大意说新疆绿洲面积近年来增加了,我找不到这个跟贴了。但是,我在广州看到植被变化的事实,以前只有到海南岛才能看得到的植物现象现在广州也可以看见了气候变暖扩大了橡胶种植面积吗?

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