二氧化碳浓度随时间影响的研究

许志伟　王爱东　王旭　房克清　 姜艳丽

摘  要：利用最新的近186a的全球年平均二氧化碳浓度数据，通过回归、指数上升、阻力方程的研究，得出二氧化碳浓度上升的上限为2094.544ppm。试验结果表明二氧化碳浓度随着时间的推移，具有缓慢上升的趋势，同时具有上升的阻力作用，经预测2500年，二氧化碳浓度将达到550.56ppm，远低于先前学者2000ppm的预测值。

关健词：二氧化碳;气温;回归;上升;阻力

温室气体主要是二氧化碳浓度的增加，能引起全球变暖，已成为共识，但是许多学者也认为当前的全球气候变暖与气候周期性变化有关，甚至是找出了确凿的证据，1870年到1970年全球，全球温度降低了一度，前苏联科学家认为全球进入一个新的冰川期，中国物候学家竺可桢辩驳成从中国5000年来的气候记录来看，平均气温升降一度很正常。但从历史发展来看，二氧化碳浓度变化对气温变化的影响又是极缓慢的，如果不是火山喷发携带出了大量的二氧化碳，地球生命就差一点灭绝。正是火山喷发携带出了大量的二氧化碳，地表温度才逐年上升，用了几万年的时间才溶解了地表冰川，结束了休伦冰期，生命重新活跃在地表。究竟现代气温随二氧化碳浓度变化如何，下面笔者就先从二氧化碳随时间变化进行研究。

1.资料来源

主要通过网络搜索查找气温随二氧化碳浓度变化的历史资料及最新研究成果，通过360文库等获得了1836年至2021年各年度全球二氧化碳平均浓度。

2.研究方法

利用回归方程y=a+bx、y=exp（a+bx）与y=exp（a-b/x），参照巩延苹[1]、张德全[2]、张靖[3]、董兴囤[4]、杨科家[5]等人的研究成果，将这三个方程分别命名为线性回归方程、成长指数方程和阻力指数方程，其中y为因变量，这里二氧化碳浓度作为因变量（自变量为时间），x为自变量。a、b为等求系数。时间单位为年，采取公元纪年，二氧化碳浓度采用ppm，

3.研究过程

3.1二氧化碳浓度随时间变化分析

为了与气温随时间变化相对照，分1836-2021，1836-1976，1880-2021三个时间段对二氧化碳浓度随时间变化进行了分析。试验精度超过了均超过了气温随时间变化的试验结果，说明二氧化碳浓度随时间的变化关联度更高。试验精度以1836-1976为最高，1836-2021为最低。1880-2021精度为中度，但是它与气温随时间变化的研究时间相对应。表中的线性方程的起点均为很大的负值，与现实相差较大，只能用于近期的比较分析，成长指数方程的起点较低，阻力方程的起点又很高，因此此三个方程只能用于近期的分析比较。从阻力方程分别求得的二氧化碳浓度极值点分别为8628.04ppm、2094.54ppm、23765.95ppm，有报道的只有7000ppm的记录，因此取2094.544ppm为最高限值。有报道认为，如果二氧化碳排放量持续上升，以最不利情况考虑，到2500年，大气浓度将达到2000 ppm，地球温度上升9度。研究结果表明植物、海洋能帮我们消化二氧化碳，但是吸收量远小于人类排放的量。如果不及时采取必要措施，到2000ppm的浓度时，人类无力承担后果。因此我们必须采取坚决措拖，延缓二氧化碳浓度的上升速度，逐步达到碳达峰和碳中和，使二氧化碳浓度有所下降或达到一定的平衡浓度不再上升。通过计算表明按照照此发展下去2342a、78185a  、1361a 后将会达到2000 ppm的浓度，时间年份分别是4363年、80207年、3381年，最近的年份也比报道的晚了881a到來。如果取试验精度最高的将会晚77707a到来。用这些方程预测2500年二氧化碳浓度将会达到641.95、849.02、672.82，483.41、550.56、464.66，736.22、1098.1、835.49（单位为ppm，没有标单位的二氧化碳浓度就是ppm，下同）。可以看出，试验结果远远低于2000ppm的预测，最高的仅占54.9%。最低的占23.23%，平均占35.18%，笔者认为试验精度较高的较为可靠，其中以550.56为试验精度为最高，占27.53%。至于多少样本才能使试验达到最高精度，需要另立课题进行研究。

4.讨论

2020受新冠肺炎疫情影响，使许多冒烟工厂关门或减产，使二氧化碳排放量有所下降，经过计算，可使二氧化碳浓度降低1.481%，而实际只下降0..4961%，实际效果仅占三分之一（前者是后者的2.9854倍，接近于3，而陆地占全球面积接近三分之一），一是说明二氧化碳浓度达到增衡需要一定漫长的时间，二是一旦失去平衡，周边环境马上引起系列反弹作用，向着新的平衡发展，笔者经过一系列研究发现，世界上任何事物之间有正作用，必有反作用，当正作用占主导时，表现为上升作用，当反作用表现占主导时，表现为下降作用，二者始终交织在一起，贯穿于事物发展的整个过程中，有时甚至是特极必反，因此我们必须把握一个合适的度，到底这个度是多少，将成为我们科学工作者的重大课题，笔都通过方程求极值的办法，进行了大量有益地探索。研究表明大气中二氧化碳浓度上升的上限为2094.544ppm，因此并不是可以无限增长的，但是究竟多高是才是人类所适宜的，这需要在以后的研究中加以解决。

参考文献：

[1]巩延苹，黑赤松生长与年降水量关系研究，防护林科技[J]，41-44，47，2017，6.

[2]张德全，王风臻，杨志军，用树木生长量与降雨量相关性预测气候干湿周期研究，林业建设[J]，47-54，2018，1.

[3]张靖，于凌飞，王一辰，赤松生长节律与降雨量关系研究，防护林科技[J]，9-13，16，2017，11.

[4]董兴囤，光照对树木生长影响的研究，防护林科技[J]，36-40，2018，1.

[5]杨科家，关于树木生长因素影响剔除的研究，防护林科技[J]，43-59，2018，1.