高原君是怎麼讓地球變冷的？

常說的熱不是熱

近年來，

「「」碳排放」簡直成了一個「臭名昭著」的詞。

IPCC

（政府間氣候變化專門委員會，

是由世界氣象組織

和聯合國環境規劃署於1988年建立的）

甚至有一個工作組專門用來評估

限制溫室氣體排放和減緩氣候變化的方案

那麼，CO2到底怎麼了？

為什麼一說到CO2就聯想到全球變暖呢？

這又得從地球接收的太陽輻射說起了。

地球所能接收到的太陽輻射

雖然僅僅為太陽向宇宙空間放射的

總能量的二十二億分之一

但是這二十二億分之一

卻是地球收穫能量最主要的來源

太陽能量高，

輻射出的電磁波波長短，

屬於短波輻射

波長集中在小於4μm的範圍內

到達地球之後，

大氣、雲層以及地面

都參與了輻射和反射過程

其中地面接收到的能量

又輻射向大氣及宇宙空間

而地面輻射的則為長波輻射

CO2就是在這個過程中

對地球大氣溫度產生了影響

CO2能夠吸收波長在

3-5μm和大於13μm範圍內的電磁波

其最大吸收峰帶與

地面熱量輻射的最大值部分相鄰

因此

CO2的多寡就對全球大氣的溫度產生了影響

CO2多的時候，

熱量截留較多，

CO2少的時候，

熱量截留較少

因此，

並不是過程中一有CO2參與

地球就必然升溫，

而要看調皮的碳去了哪裡

早在1845年的時候

J.Ebelmen就提出了

地球碳循環影響氣候的觀點

而1895年Arrhenius首次計算了

CO2濃度降低與大氣溫度的定量關係。

你說的冷又是什麼冷

那麼，這又與高原君有什麼關係呢？

先來看一個化學反應：

由這個化學反應可以看到

CO2在以酸的形式與硅酸鹽反應後

以離子的形式被固定在地球表面

也就是說，

硅酸鹽可以消耗大氣中的CO2來使地球降溫，

風化越強烈，

其造成的降溫效應也越強。

而我們知道，

高原君之所以成為高原君，

是由於造山運動的抬升作用

在山體隆升的過程中，

機械剝蝕增強產生大量新鮮剝露面以及陡坡

而地形雨的增加又增強了

雨水在剝露面及陡坡面上的沖刷作用

這些過程都加劇了硅酸鹽風化的過程

因此，高原君就是通過隆升，

同時在CO2這個小妖精的參與下，

影響了地球君的氣溫。

我們上面所提到的過程

就是抬升風化假說的核心

新生代的隆升和風化以及地球的乾冷化

為抬升風化假說提供了證據

正反饋是指反饋的信號增進輸入的信號

而使系統不穩定的反饋過程

山體抬升使得全球變冷，

進而冰量增加

冰量增加使得岩石碎屑增加、風化增強，

進而CO2消耗增強

冷而更冷

這就是一個正反饋過程

這中間還存在一個過程：

抬升增強風化剝蝕

風化剝蝕調動地殼的均衡調整，

使得抬升進一步增強

這也是一個正反饋過程

如果地球一直接受這樣的正反饋變冷

遲早會變成一顆「冰球」

然而，根據現有的地質記錄來看，

地球的氣候變化有冷有暖

並不是一味變冷。

這說明，

必然有相反的過程來維持系統的相對穩定。

這個過程我們叫負反饋

負反饋的反饋信號可以減弱輸入信號的強度。

Raymo等討論了三個可能存在的負反饋過程：

有機碳循環（已被新生代海洋碳同位素所否定）

深海硅酸鹽沉降

以及海底玄武岩風化

地球作為一個系統

內部存在很多的反饋機制

地球的每一個變化都牽扯多個反饋過程

地球到底是怎麼變冷的？

又是怎麼變熱的？

除了太陽輻射的變化，

地球上這些反饋過程的較量

也給了我們啟示。

而高原的抬升-風化假說，

給了我們一個關於地球變冷的思路。

部分圖片來自網路

延伸閱讀：

本文拋磚引玉，希望進一步了解的讀者，請閱讀唐自華老師的博客文章《抬升-風化-冰期》

美術編輯：趙亞楠

校       對：張騰飛

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