导致人类生存环境严重恶化的持续升温现象及解决方案

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导致人类生存环境严重恶化的持续升温现象及解决方案

志勰

本文从人类活动角度对地球变暖进行了较为系统的分析。并提出整治地球变暖的方法和措施。地球升温，绝大部分来自于人类生产活动过程中，对地貌的改变所导致的太阳光在地表的转化率的提高。人类生产生活过程中也提供了大量的热量。同时空气中碳-氧循环过程中的平衡不断被打破，导致现在二氧化碳的浓度在不断的上升。减缓地球升温，低纬度和中纬度是治理的重点。

一、引言

    在传统的科学观念上，将地球近百年来的持续升温现象称为温室效应。现一种主要流行的科学观念认为，导致地表环境持续升温来自于大气中阻止热量辐射的二氧化碳、甲烷、低空臭氧、氯氟烃等等的温室效应气体，由于二氧化碳在空气中含量较高约占0.03%，并且人类生活、工业和生物生命活动中都会造成该气体的量值的增加。尤其是近百年来的工业和交通的发展，被认为是打破地球生态环境中二氧化碳浓度平衡持续升高的主要关键原因①。

    近期从新闻上看到阿尔陴皮斯山脉冰山开始融化，以及美国发生的因热停电事件，中国西北近些年严重蝗灾已经说明地球升温现象对人类的影响越来越严重，如果不能正确地看待并处理这个问题，无疑会对人类造成不必要的损失。

    本文就从全面的角度来分析这个问题。

二、导致地球温度状况的原因

    地球所接收到的热量主要来自于太阳光。由于太阳质量占据了太阳系总质量的99%，相对来说异常庞大，偶尔太阳黑子活动频繁，但太阳处于稳定期，没有外因的情况下，没有理由认为太阳光照强度会持续加强。我们可以大概算一下，假设太阳的光照强度增加万分之一，那么在每一个时刻里，太阳燃烧核燃料也需要增加万分之一的燃料，万分之一的概念对于太阳来说是一个异常庞大的数字。当然，太阳周期性活动有可能在短期加强，如太阳风暴的剧烈活动期，发生这样的情况的时间比较短。另一方面太阳黑子的周期为11年左右，这显然和地球持续升温不符。

    另一微小部分来自于宇宙射线，当然，这些宇宙射线也主要来自于太阳。宇宙射线到达地面的是很少量的，大部分和空气分子碰撞逐渐减速，形成簇射。大部分将能量散发到地球外层空间，因此这部分能量微小并且不能到达地表，因此对地球表面温度的影响我们可以忽略不计！而太阳光则可以轻易的穿越大气层，直达地表，加热地面，成为地球表面热量的几乎全部来源！

  此外，地表我们所使用的几百万年前的太阳能（石油、煤炭），也是一个不能忽略的部分，随着经济的发展，也在呈上升的趋势，核能电站等。

    地球以太阳为中心，围绕太阳不停的旋转。太阳公转轨道的偏心率很低，现在大概在0.017②。任意时刻都在接受太阳光的照射。地球截面积略大于1.277亿平方公里，由于地球表面面向太阳时接受太阳光的热量，加热地表温度上升。而地球表面背向太阳时则不会在接收到太阳的辐射的热量，而纯粹是向外辐射热量，伴随的是地表温度降低。表现为白天的升温与黑夜的降温。如图：

图一

    图为太阳照射地球的一个截面图，其中早晨和傍晚的竖线为太阳光只照射空气不照射地球的截面。以该竖线为分界线，向阳一面为白天，背阳一面为晚上。该截面为非常特殊的截面，主要表现为该空气参与地球的热量循环，太阳光可以照射该部分空气，而不能直射地球。该位置对于地球环境观测具有最佳的观测时间，后面会谈到。

    地球的热源太阳、地球表面的升温与降温过程就构成了地表温度状况的原因。太阳这个热源我们是无法控制的，这里我们不进行讨论,那么地球表面的升温与降温则成为主要的内容了。

1、地球表面的升温因素

    给于我们地球表面升温的过程中，地球表面并不仅仅在吸收太阳光，同时自身也在向外辐射该温度所表示的电磁波，吸收的热量大于辐射的热量，表现为温度升高，这个过程在发生在白天。

    这样地球表面对太阳光向热能的转化则成为关键的因素。此外，地表的结构，温度的辐射也越来越不能被忽略，有的也开始向主要的因素转化。

   （1）地表对太阳能的转化，绿色植被对地表温度的影响

    除了地球赤道附近没有季节的变化之外，在中高纬度地区，在春夏秋三个季节，在陆地有植物、在海洋有海洋生物覆盖在陆地表面和海域，利用光和作用吸收太阳光将水和二氧化碳转化为碳水化合物，存储为化学能源。植物和海洋生物的存在，有效的抑制地面温度的升高。在晚上，地表植物也会吸收地表向外辐射的热量，降低地表向外辐射热量的速度。植物的生命活动使地表昼夜的温差减小。而在冬季，陆地的植物枯萎死亡，同时太阳光对这些地区单位面积的光照强度减小，太阳光几乎全部用于加热地面，使白天地表温度上升的较高。晚上失去地表植物这层“隔热层”，致使地表温度热量辐射较快，这导致冬天地表的昼夜温差较大。

    夏天地表升温因素和绿色植物的覆盖程度有极大的关系，对于地表的绿色植物覆盖情况，我采用GoogleEarth大致浏览了一些地方。发现了一些问题，我采摘了几张国内的图片。具体的地方可见经纬坐标。

图二

图二右上方绿色背景的河流，最新拍摄日期为2005-02-19。绿色的背景图不清楚是什么时候拍摄的。但应该是比较早的了。2005-02-19拍摄的这张来看，绿色的这条河流已经在渐渐消失，如图三截取的是2005-02-19放大右上角河流的地方。河流在变细，同时河水在变黑，而不是蓝色，说明污染厉害。图四是河流流出2005-02-19拍摄的图片的地方。

图三

图四

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一、地球升温的二级效应问题
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& k; d6 ?' U) G7 G( ?( c) i0 G    在“导致人类生存环境严重恶化的持续升温现象及解决方案”中将地球的升温现象，主要谈了占地球面积约1.49亿平方公里的陆地，只占地球总面积的29％却承担了地球持续升温现象的主要原因，其中起决定性作用的则是人类改变自然的地貌、建筑以及燃料的燃烧等人类活动所带来的对太阳照射面积导致的光能和热能转化率的提高等产生更多的热量，投放燃料及阻止地球热量向外辐射热量的气体。其中将人类对地貌的改变做为主要的导致地球产生热量增加的主要因素。而人类的活动所占据的地球表面积恐怕是很小的一部分，扣除掉山脉、沙漠、戈壁等以及不能建筑的地方，当然山脉、戈壁上仍然会有人类的踪迹，比如交通的公路、铁路等但相对来说很小。人类对地貌的改变面积恐怕不会超过地球总面积的百分之三、四。

    而海洋面积约3.61亿平方公里，占全球总面积的71％，太阳光也会无时不刻的在照射海洋，海洋同样也会对太阳光进行热能的转化，面积差异如此悬殊巨大，那么为什么将占地球71％表面积的海洋导致的地球升温现象可以忽略，在本文中也仅作为二级效应甚至略而不计呢！

$ h3 U( Q2 J' h6 R/ m    因纬度、和海岸的距离、水层流动、气候、海洋生物等条件的不同，海表面的水温及其变化也存在较大的区别②，这里主要以海洋对太阳光的转化角度从原理上来谈论。海洋面积和地面上人类居住区虽然面积差异巨大，但是海洋上直观的人为因素导致的建筑相对来说干预很少，而且海洋平均深度3.795公里，约有13.7亿立方公里的海水，和陆地面积不同，假设太阳光会照射到水下几百米的深度，太阳光被海水所转化的热量分布到几百米深度的海水吸收层上③。那么将会有上亿立方公里的海水来吸收海水转化太阳光的热量，水的蓄热作用使水面所形成的昼夜温差很小。而陆地地表仅限于表面吸收的模式上，由于地面是热量传递的不良导热体，并且地表的蓄热能力很微小，地表对太阳光的转化，大部分都会被用来加热空气。同时地表会形成较高的昼夜温度差异。71％的海洋地球表面积所形成的温度差异是很微小的，沿岸浅水区日变化较大，能达到3到4度②。而陆地的日温差随不同的气候类型，数据相差很大，城市冬天可达10度以上。温差大的沙漠、戈壁在温差大的季节可以达到20到25度，少数的地方甚至更多，可达到50度④。从太阳光转化为热量的途径和模式上，向空气释放大量的热量主要来自于陆地。因此对地球表面的升温现象所提供的贡献海洋的贡献只能做为二级效应。但是它所增加的破坏力却绝对不能忽略，后面会逐渐谈到这个问题！

二、导致地球升温的二级效应

/ y/ A! _  _. C5 E4 L5 Y    占地球表面积71％的海洋对地球升温的贡献，反映在几百年前和今天的对太阳光向热能的转化的区别上：一方面是海水的颜色上，另一方面是海洋中的生物上。

    1、海水的颜色
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  人为因素影响海水的颜色上主要是码头附近的海域，河流的入海口附近，随着人类工业化的加快，工业上的废水，以及带有有机质、矿物质的水流进大海。
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    我们知道，海面水分的蒸发，蒸发走的几乎是纯净的水蒸汽，而河流带来的水则是含有各种成分矿物质的水，海水的成分和海水矿物质的浓度在随着时间的推移逐渐递加。近百年来随着人类对大自然的木材、矿物等过渡开采，水土流失、河水中矿物成分加剧。虽然，每天流入海洋中的这点矿物质相对于13.7亿立方公里的水来说不叫什么，但可以想象到，陆地上的水溶性物质不断被大雨冲入河流，河流中的水入海，太阳从海平面蒸发纯净的水，矿物质留在海洋，在某种气候条件下将这些空气中的水蒸气再变成大雨，如此周而复始，总有一天，陆地上的水溶性物质都会跑到海里！如果考虑沉淀物质的生成，那么则会使海平面升高，同时海水的矿物质浓度达到饱和。相当于水和河流这个搬运工将陆地上的物质不断的搬去填海！最终将会没有海洋生物生存。
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         这些大量的物质会造成海水的颜色不断加深，对太阳光转化率的提升。人类的工业活动会加快这一趋势！而几百年前海水的成分及浓度由于科学的条件，现在恐怕无从参考了。传说中是蓝色的大海，现在大海的颜色，由于我本人没有去过，现在恐怕是不好说的，蓝色是海水反射的太阳光的颜色，如果加深，那就意味着海水对太阳光吸收的波段在增加。意味着海洋对太阳光的转化率在提升。海水的物质成分和浓度增加，海水对太阳光转化率的提高就成为自然的现象了。人类的活动加快了这个进程。

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英国科学家：若地球升温三度 三十亿人将没水喝
星岛环球网 www.singtaonet.com
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2 {  T* q' m7 ]* N: U! t【星岛网讯】英国科学家日前详尽分析人为造成的气候变暖潜在后果后，得出惊人结论：到本世纪末，如果全球平均气温上升三摄氏度，地球将因此失去一半以上森林，四亿人面临饥饿，三十亿人将无淡水可喝。
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　　未来两百年天灾很常见
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" F1 n6 W4 K8 o6 t5 o　　据英国《卫报》15日报道，布里斯托尔大学的马尔科•朔尔策博士研究认为，随着气候变化引起全球气温上升，未来两百年间，洪水、森林大火和干旱等灾害将更加常见。通过建立16个气候模型，朔尔策博士模拟了下个世纪全球气候的52种变化，并计算出未来几百年地球植物将受到的影响。

; V, Y4 `% `) p* r4 }& E　　朔尔策设定了全球气温上升少于二摄氏度、二至三摄氏度、三摄氏度或更高三种情况。他的研究显示，第一种情况无法避免，即使人类立刻停止排放温室气体，全球气温也将在2100年上升二摄氏度，因此它造成的影响无法避免，欧洲、亚洲、中美洲和亚马孙河流域将失去30%的森林。
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: D$ z( Y1 E4 O8 g　　升温三摄氏度森林将锐减60%
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　　如果全球气温升高二至三摄氏度，西非、中美洲、欧洲南部和美国东部的部分地区可利用淡水将减少，旱灾发生概率增加；反之，非洲、南美洲的热带地区因为树木减少，发生洪水的危险性增大。

& z1 ]1 j0 B% W9 Q% F　　一旦到本世纪末全球平均气温上升超过三摄氏度，前景就更加可怕，淡水明显减少，亚马孙河流域、欧洲、亚洲、加拿大和中美洲的森林将锐减60%。升温三摄氏度还可能呈现一种更危险的“图景”。届时植物将成为纯粹的二氧化碳生产者。朔尔策的研究显示，本世纪中叶就可能达到上述“转折点”。
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$ |* o4 q: `; M+ O　　四亿人将挨饿三十亿人没水喝

　　《卫报》说，英国哈德利气候预测和研究中心去年公布了《避免危险气候变化》。该报告预测，全球平均温度升高三摄氏度将导致全世界粮食产量减少两千万至四亿吨，四亿人因此面临饥饿，三十亿人面对洪水威胁且陷入没有饮用水的境地。
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　　如果人类照目前的能源消费速度发展下去，全球气温很容易升高三摄氏度。届时英国南部海岸降水减少50%，南部海平面升高七十厘米，东海岸的洪水泛滥将增加17倍。

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　高山积雪和冰川是全世界16亿人赖以生存的主要淡水来源。然而，在过去50年里，这个变暖的星球正在摧毁这些资源，使得数以百万计的人不得不寻找新的替代资源。虽然蓄水，新修水库，修理渗漏的水管能够在某种程度上减缓这些变化带来的影响。
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. E% ~" }" |, [9 A0 U& O　　然而，人们认为要真正消除积雪和冰川消融带来的影响，就需要对农业技术，工业技术和人们的生活习惯加以改进。这是一些美国科学家在分析了一些用于研究全球升温对于高山环境影响的试验后发出的警告。另外，加上人们对于世界主要地区洋流运动的研究结果，科学家能够预测出随着地球变暖，未来淡水资源的供应情况。(这两项研究成果都刊登在星期四出版的《自然》杂志上)

　　人们研究全球升温对于淡水资源的潜在影响已经有很多年了。比如说，在美国西部，一些研究人员已经连续5年都在强调，尽管模型试验中存在一些不确定因素，但这些试验结果已经足够帮助那些地区水资源规划者制定长远的水资源开发利用计划。但是，美国西部并非全世界唯一一个依赖冬季降雪的融水来进行农业灌溉，水力发电，满足人们日常生活需要的地区。
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( [4 z: N* D  a　　于是，一个由斯克力普海洋学院的Timothy Barnett博士率领的小组对于那些其淡水资源50%以上依赖冰雪融水，却缺乏储存一年所需淡水能力的地区进行了研究。Timothy Barnett博士说，研究的原则是及其简单的，人们对这一原则没有争议。
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4 r' q+ V" q2 u2 a  ]8 }+ P　　他说：“当环境变暖，水资源会相应减少。这样一个结果很惊人。如果地球变暖，那么积雪就会融化得更快。”这也就能说明为什么在夏秋季节水资源会减少。这个研究小组研究了积雪减少对于欧洲莱茵河，加拿大大草原以及美国西部的影响。

　　他们发现，积雪减少产生了一系列的影响。比方说，莱茵河畔货船减少了，农场抗干旱能力下降了等等。Timothy Barnett博士说：“冰川是一种固态水。它们一直会融化下去。而人们对意识不到这个问题。最后，这些冰川就消失得无影无踪了。”

　　这个小组认为，最需要冰川来解决干旱问题的区域在喜马拉雅山区和印度的克什米尔山区。这两个地区的冰川面积仅排在南极和格林兰岛之后，居世界第三位。它们的融水注入河流，而这些河流为全世界50%到60%的人口提供了水源。然而，中国对于这些山区的调查表明，在过去的25年间，这两个地区的冰川全面倒退。
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9 g' y* P% ]0 z' ]3 C　　据与美国地质研究小组一起在国家海洋与大气局的地表流体动力实验室工作的研究员Christopher Milly博士说：“这些研究结果很可靠。”Christopher Milly博士和他的两位同事一起研究出第二项研究成果。这项研究成果与用十二个气象模型来预测全世界范围内每年洋流的运动情况形成了鲜明的对比。
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　　这些模型预计，到2050年，在非洲赤道东地区，南美的拉普拉塔湾地区以及北美和欧亚大陆靠近南北极的地区，每年洋流运动会增加10%到40%。而在南非，南欧，中东及北美西部地区则会减少10%到30%。
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　　Christopher Milly博士还说，每年更多水源注入河流，其影响可能是积极的。然而，先前的研究表明：比起水源增加，水源的突然减少的可能性更大。这使得人们更难以获得和保存水资源。华盛顿大学气候影响小组的专家Lara Binder说，是我们该认真思考这一问题的时候了，我们不能玩亡羊补牢的游戏。

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由于地球升温，海水水面温度上升，醍鱼在韩国近海捕捞量占第一位。
    根据韩国国立水产科学院28日发表的报告书，韩国在近海捕捞的水产品捕捞量中，1980年为醍鱼（12%）、带鱼（9%）、鲐鱼（4%）等，2003年为醍鱼（23%）、鱿鱼（13%）、鲐鱼（11%）、带鱼（6%）的顺序。
   这是由于地球升温水温上升，鱼类生长环境出现变化，带鱼、黄花鱼等鱼类捕捞量减少，而醍鱼、鲐鱼、鱿鱼等鱼类的捕捞量增加。另外去年近海允许捕捞的数是4132件，比98年减少40%。近海捕捞量去年时为110万吨，比90年减少了29%。

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白蚂蚁与地球升温
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　　科学家们发现，白蚂蚁对地球温度的逐渐升高起了推波助澜的作用。这种结论并不夸张，因为这与白蚂蚁的生活习性以及所取食的物质有密切关系。白蚁是以木材、杂草、菌类为食。木材及草类组织中含有大量的纤维素，白蚂蚁在消化纤维素的过程时是依靠肠内的原生动物——鞭毛虫的作用，这些鞭毛虫能分泌纤维素酶和纤维二糖酶，把白蚂蚁吃到肠胃中的木质纤维分解成葡萄糖及其他产物。就在这种分解与消化过程中，同时也会产生出大量的甲烷气体排出体外。

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* L. u% i* H" y　　为了证明白蚂蚁所排出的含甲烷气体究竟有多大量，美国大气研究中心专家捷姆曼作了一个实验，他将不漏气的胶袋套在白蚂蚁巢穴的顶部，收集巢中冒出来的甲烷，以此计算出一只白蚂蚁年排放的甲烷量，从而他估算出，全球大约有10亿吨白蚁，年排放到大气中的甲烷可多达1亿多吨，相当于全球释放到大气中甲烷总量的50%。因此可以认为，白蚁释放到大气中的甲烷是引起温室效应、使全球气温升高的重要因素之一。

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地球升温10年将烧6万亿美元
* q" a  ^& h; ~全球气候升温的后果，相当于“烧钱”：今后10年间，如果升温趋势无法逆转，全球经济将付出3.68万亿英镑（约合6万亿美元）的代价。
" n, O# H0 ^2 r5 r　　在英国财政大臣戈登·布朗的授命下，尼古拉斯·斯特恩爵士总结了之前的环境分析报告。他得出的结论是，全球升温趋势如果10年内得不到逆转，全球经济将付出3.68万亿英镑（约6万亿美元）的代价。

7 a: w$ M, W- Z+ M7 s　　这份长达700页的分析报告将于30日公布。评论说这是全球升温问题上最权威的报告。

　　斯特恩警告说，各国应继《京都议定书》后，就温室气体排放问题在2007年签署新协定，而不是在计划的2010年或2011年。斯特恩说，应把全世界国内生产总值总和（约3000万亿美元）的1％用于改善环境，否则升温趋势的继续发展将造成比之高出5到20倍的经济损失。
0 [# d1 Y+ C. @) e; S# K
% S+ u+ {% o0 H　　环境恶化如不加以控制，还会引发干旱或洪涝，损毁居民住宅，使2亿人沦为难民。

# X( z: q( q* o  \: P5 |　　英媒体说，预计斯特恩的报告会引发一番激烈政治辩论，政府极可能对汽车和飞机等交通工具增税。这些交通工具排放的二氧化碳是导致全球气温升高的重要因素。
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) R$ S( [; }) `' j' A( ]　　在英国环境大臣戴维·米利班德写给财政大臣布朗的信中，米利班德便提议对一些设施增收“绿色”税。

　　不少居民已在身体力行环境保护。30岁的吉勒斯·乔丹和29岁的塞西莉·巴斯塔是从不去超市，很少使用公共交通运输工具，工作时也尽可能地使用可回收物品。巴斯塔说，骑自行车出行，可以在锻炼身体的同时，帮助保护社区环境。
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3 r' l  T3 f( j$ n1 y- Z; V- c　　乔丹说：“我们不买不需要的东西，也不买用不长的东西。如果可能，我们会买本地产品，我们还买当季的蔬菜。”

　　巴斯塔来自挪威，父母对环境的关心遗传到了她身上。在挪威，他们居住地的冰雪正日益向北消融。巴斯塔说，北极熊的生活条件逐渐变得困难，夏天的变长使得候鸟迁徙时间后推，让世界因为人们随意飞行而发生改变实在不公平。
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　　■措施
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/ i" {, n, N- Z3 N4 f; R8 W　　5种方案抑制升温势头

　　英国媒体指出，采取以下5种方案，可以抑制全球升温势头。它们为：减少飞行次数、购买绿色汽车、节约家庭用电、购买本地食品和开展家庭发电。

　　航空旅行路线的拓展和航班的增加造成温室气体排放量日益增多。选择混合动力的绿色汽车，尽管不能实现污染气体零排放，但能极大缓解汽车尾气污染问题。
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  M: P% w' ~% v' L! Q  B" ?. x　　另一方面，英国家庭能源利用率不高。节约用电在这一层面等同于保护环境。

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月光也会温暖地球
满月时地表平均升温0.02摄氏度

　　据新华社上午专电　美国科学家认为，寒冷的月球发出的光亮亦会温暖地球，尽管它对地球升温的影响并不大。

　　据《俄罗斯报》近日报道说，以罗伯特·贝林为首的美国亚利桑那州的一个科学家小组经过考察和计算后得出结论说，月球对地面的影响是可测出来的。月球在满月时发出的光亮使地面的平均温度升高0.02摄氏度，但它对地球冰冻的两极影响最大，为平均升温数的25倍，即能使两极的冰雪升温0.5摄氏度。
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/ L. B2 A, ~; y: V6 K1 T  a　　报道说，美国科学家对月球在满月时为何对地球两极升温影响最大尚未找到解释，对此需做进一步的研究。