化石燃料钻探可能通过从内部加热地球而加剧气候变化

An energy installation on a property leased to Devon Energy Production Company by the Catholic Archdiocese of Oklahoma City is seen near Guthrie, Oklahoma September 15, 2015. Casting the fight against climate change as an urgent moral duty, Pope Francis in June urged the world to phase out highly-polluting fossil fuels. Yet in the heart of U.S. oil country several dioceses and other Catholic institutions are leasing out drilling rights to oil and gas companies to bolster their finances, Reuters has found. And in one archdiocese -- Oklahoma City -- Church officials have signed three new oil and gas leases since Francis's missive on the environment, leasing documents show. Picture taken September 15, 2015. To match Exclusive POPE-USA/DRILLING REUTERS/Nick Oxford - GF10000215447
If a similar heat-trapping shield exists in the Earth’s crust, much must be done to reinforce it.Image: REUTERS/Nick Oxford
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几乎所有科学家一致认为燃烧化石燃料正在加剧气候变化。但对于它究竟如何影响全球气温上升,学界的看法并不那么一致。

当今世界的气温比工业化前高出1°C。这是否仅仅归因于二氧化碳等温室气体的排放?被誉为现代气候学之父的气象学家休伯特·兰姆(Hubert Lamb)认为仅靠二氧化碳水平无法解释所观测到的全部全球变暖现象。

他的关注点则转向了热排放的作用。燃烧化石燃料不仅会产生温室气体,还会释放大量热量,这些热量会泄漏到大气中。核试验和火山喷发是其他大型热源的几个例子。

早在2009年,瑞典的两位科学家就提出,热排放比二氧化碳更为重要是推动全球气温上升的更重要因素。几年后,两位中国科学家提出,地球内部的热量可能正在促使气温上升。他们认为,埋藏于地表之下岩层和裂隙中的煤炭、石油和天然气等化石燃料,起到了隔热毯的作用,将地球内部的热量困在其中。随着这些矿藏因化石燃料开采而逐渐枯竭,更多的热量可能正在抵达地表。

这一观点类似于皮下脂肪阻止体热散失到周围空气中的作用。为了在地壳中检验这一理论,我们将全球化石燃料产量数据与陆地和海面温度变化数据进行了对比分析。我们的研究表明,在开采化石燃料的地区,气温可能上升得更快。

热量上升

2007年至2017年间,共有455亿吨石油和363亿立方米天然气被从地壳中开采出来。开采石油和天然气后,空隙会被水填充,而水的隔热效果较差。这意味着地球内部更多热量可以通过传导抵达地表,使陆地和海洋变暖。

我们研究了全球各石油和天然气产区的变暖趋势。这些地区包括沙特阿拉伯、阿拉伯湾、墨西哥湾、北海和阿拉斯加,其变暖速率较高,达到——全球平均速率的三至六倍。

变暖速度最快的地区之一是北极,那里的气温每十年上升0.6°C(自1978年以来)。然而,在南极,升温幅度仅为0.1°C,尽管两极地区的大气二氧化碳水平相近。

造成这一差异的原因之一可能是,化石燃料在北极有开采,而在南极则没有。自2007年起,已有400多个石油和天然气油田在北极圈以北被开发,而在南极,化石燃料开采被禁止。

一项较早的研究在英格兰东北部发现了类似的规律。该地区长期的煤炭开采极大地改变了地表以下的地质结构。在盖茨黑德和纽卡斯尔周边的旧煤田,研究人员在地面及地下探测到“热岛”效应。这意味着该城市群上空的大气温度比周边地区高出约2°C,而盖茨黑德下方的地面温度则高出最多4.5°C。

研究还发现,从矿井抽水站排出的地下水异常温暖,部分原因是地球内部的热量。研究人员得出结论,这一效应在英国各地的旧煤田中都可能出现。

这些地区变暖速率较高,是否可能是由于地球失去了内部的“热屏障”所致?某些地区在地下存在保护层,阻止地球内部的热量上升至地表,这一想法听起来或许并不奇怪。毕竟,地球大气层中的臭氧层能够抵御紫外线辐射,但它是直到19世纪才被发现。关于地球系统的惊人新发现层出不穷。

如果地壳中存在类似的隔热屏障,就必须对其大力加固。从工业和能源生产中捕集的碳排放,可以储存在开采化石燃料后留下的裂隙中,重新隔绝地下层,并有助于减缓可能加剧全球变暖的热排放。

科学家早已表示,遏止灾难性气候变化的一切希望,都取决于让化石燃料留在地下。我们的初步发现可能使这一警示更加紧迫。石油的地下储量早在人类开发之前就已存在,时间远比人类开采的历史悠久——而我们对于将其采空所带来的后果,了解得少得令人担忧。

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