氣溫隨二氧化碳濃度影響的研究

韓穎新 秦曉敏 姜艷麗 梁乃方 韋秋雨

摘要：利用最新的近200a的全球年平均氣溫和二氧化碳濃度數據，通過回歸、指數上升、阻力方程的研究，得出二氧化碳對氣溫同時具有上升和下降的雙重作用。二氧化碳濃度的變化對氣溫上升的貢獻率為51.97%，氣溫上升作用的主導因素，決定因素，而不是唯一因素。同時與歷史數據進行了比較分析，證明實驗的可靠性。

關健詞：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，但是許多學者也認為當前的全球氣候變暖與氣候周期性變化有關，甚至是找出了確鑿的證據，1870年到1970年全球，全球溫度降低了一度，前蘇聯科學家認為全球進入一個新的冰川期，中國物候學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，結束了休倫冰期，生命重新活躍在地表。究竟現代氣溫隨二氧化碳濃度變化如何，下面筆者就這一課題進行研究。

1. 資料來源

主要通過網絡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，通過綠色文庫網獲得1880至2021年各年度全球平均氣溫。

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、成長指數方程和阻力指數方程，其中y為因變量，這里主要是指氣溫，x為自變量，主要是二氧化碳濃度等。a、b為等求系數。時間單位為年，采取公元紀年，二氧化碳濃度采用ppm，氣溫單位為℃。

3. 研究過程

以各年度的二氧化碳濃度為自變量，以年均氣溫為因變量建立回歸方程，試驗表明均通過t、F和R檢驗，但試驗精度略微有些降低，說明自變量與因變量之間的關聯主有所降低，但是試驗可靠度仍達99.58%以上。為了便于比較，將量綱統一一下，時間的間隔為一年，而每一年二氧化碳濃度平均上升0.895915，因此將平均每相鄰2年之間的二氧化碳濃度平均差別為0.895915，將它作為換算系數，進行二氧化碳對氣溫影響率的計算。線性方程影響率為：0.008992×0.895915÷0.0067176=1.19929，這一數值超過了1，就是說其他因素的作用將0.19929的比例給抵銷了，因此二氧化碳對氣溫上長作用的貢獻率為1.19929÷（1.19929+0.19929）=85.75%，這就是說二氧化碳對氣溫上升作用的影響為85.75%。其他因素的影響率為1-85.75%=14.25%，用同樣的方法求得成長指數方程中86.12%為二氧化碳對氣溫上升用的貢獻率，與線性方程求得的結果只差0.11%，由于上升指數方程試驗精度較高，故采用成長指數方程的試驗結果。用同樣的方法求得阻力指數方程中，二氧化碳對于氣溫上升阻力作用，也就是促使氣溫下降作用的貢獻率為34.16%，與上升作用相抵，二氧化碳濃度變化對氣溫上升作用的貢獻率為51.97%，這就是說48.03%的作用是二氧化碳濃度變化以外的因素引起的，二氧化碳濃度的變化，對氣溫的上升起主導作用和主要作用。

4.討論

2020受新冠肺炎疫情影響，使許多冒煙工廠關門或減產，使二氧化碳排放量有所下降，經過計算，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），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，周邊環境馬上引起系列反彈作用，向著新的平衡發展，氣溫沒有再升高，也沒有出現下降的趨勢。這說明二氧化碳對氣溫的影響是一極其漫長的過程，是一種累加效應。筆者經過一系列研究發現，世界上任何事物之間有正作用，必有反作用，當正作占主導時，表現為上升作用，當反作用表現占主導時，表現為下降作用，二者始終交織在一起，貫穿于事物發展的整個過程中，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。研究表明二氧化碳濃度變化對氣溫上升的貢獻率為51.97%，大氣中二氧化碳濃度上升的上限為2094.544ppm，氣溫上升的上限為35.8℃，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系研究，防護林科技[J]，41-44，47，2017，6。

[2]張德全，王風臻，楊志軍，用樹木生長量與降雨量相關性預測氣候干濕周期研究，林業建設[J]，47-54，2018，1。

[3]張靖，于凌飛，王一辰，赤松生長節律與降雨量關系研究，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，關于樹木生長因素影響剔除的研究，防護林科技[J]，43-59，2018，1。