查看原文
其他

“流浪地球”带来气候地狱,人类扛得住么?

魏科 科学大院 2023-05-21


正文共2594字,预计阅读时间约为8分钟

也可点击本篇推文音频,用耳朵聆听知识~


无剧透!还没看过《流浪地球2》的同学们可以放心食用!


本文只想跟各位讨论一个电影里没有展开的脑洞:


“流浪地球”计划开启后,地球气候会变成什么样?人类扛得住么?


先上结论,流浪地球计划开始之后,地球气候将进入“地狱模式”,彻底不宜居。


按照影片设定的“流浪地球”编年史,2030年,联合国向全世界公布“流浪地球”计划,按照项目实施,可以分为6个阶段,需要总共2500年,大约100代人共同努力。


01

前刹车时代(2030-2039):地下城和行星发动机建设;

02

刹车时代(2040-2080):地球停止自转;

03

逃逸时代(2081-2130):逃离太阳系;

04

流浪时代1:飞向比邻星(2130-3930)利用500年将地球加速到光速的千分之五,然后滑行1300年;

05

流浪时代2:恢复地球自转,开始减速;

06

泊入比邻星轨道;


在这整个阶段,地球气候将发生完全“沧海桑田”的变化!


《流浪地球》的剧情发生在2075年,地球航行到木星附近,希望利用引力弹弓效应让地球飞出太阳系 

 图片来源:《流浪地球》剧照


本文不讨论地壳能不能扛得住,就说气候和生存环境变化。


无限增加的碳排放:高温、海平面上升


在“前刹车时代”(2030-2039)和刹车时代(2040-2080),地球上将会开展大规模工程建设:2034年开始地下城一期的建设,以及分布在全球的10 000台高度达11000米的行星发动机的建设。这么大规模的建设必然导致全球对化石燃料的消耗无限增加,同时目前遏制化石燃料排放的《巴黎协定》也会自动停止(地球都要毁灭了,这时候再要《巴黎协定》也没啥意义了)。


《流浪地球》中巨大的行星发动机  

图片来源:《流浪地球》剧照


如果用气候模型来预估一下,“流浪地球”计划实施后,气候前景比目前科学界预想的最坏情景还要可怕。


小知识



RCP表示的是“代表性浓度途径”( Representative Concentration Pathway ),描述了未来可能出现的不同温室气体浓度变化的曲线,对应不同辐射强迫增加的情景,用来推演未来气候可能出现的变化,不同情景中,人口、经济、能源使用方式、温室气体排放浓度等均有所差别,下图中的RCP2.6、RCP6等就是表示不同的情景。


RCP8.5是一种不进行任何减排行动(一切照旧,不进行减排),一直依赖化石能源发展经济的未来情景,表示到2100年辐射强迫水平增加8.5 W/m2


在目前高排放情景(RCP8.5)下,到2300年大气中CO2浓度接近2000ppm,而在流浪地球的大基建中,到2080年全球CO2浓度就将达到2000ppm以上,图片来自IPCC报告。


在目前高排放情景(RCP8.5)下,到2300年大气中CO2浓度接近2000ppm,全球平均温度达到7.8±2.9℃,在流浪地球中,这一时间会提前到2080年之前,全球升温更高,图片来自IPCC报告


在刹车时代,到2080年,全球二氧化碳浓度将达到2000ppm以上,全球平均气温将比工业革命前(19世纪初)高约8-10°C,陆地增温约为10-15°C,致命性极端高温(湿球温度超过35°C)将成为全球绝大多数地区的白昼常态。南极与格陵兰岛的大陆冰川融化导致海平面比工业革命前上升60米以上,全球沿海主要城市(纽约、东京、伦敦、上海、北京、香港、天津、新加坡市等)全部淹没于海面以下,潼关以西的陕西关中地区将成为我国首都区,联合国总部迁往西藏林芝地区。


致命性高温成为常态,全球进入无冰状态,海平面比目前高70米,全球海岸线大幅度退缩,我国海岸线退到太行山一带,全球沿海大城市几乎都被淹没。 

图片来源:自制


自转停止:全球大气环流彻底改变


在自然情况下,由于地球自转,全球形成的三圈环流和盛行风系塑造了地球的面貌,包括全球洋流的分布,它们保持着固有的路线,在全世界循环往复。


地球地表的大气循环也与地球自转有关系  

图片来源:ESA


由于刹车带来的地球减速,地球逐渐停止自转。由于地球自转,全球形成的三圈环流和盛行风系塑造了地球的面貌,包括全球洋流的分布,它们保持着固有的路线,在全世界循环往复。当地球地转消失之后,形成稳定大气环流的科里奥利力消失,目前地球稳定的三圈环流彻底改变,中纬度西风带和低纬度东风带消失。


由于地球是逐渐停下来的,所以不用担心骤停带来的摧枯拉朽般的摧毁。


如果地球突然停止自转会怎样?


如果地球突然停止自转,地表的一切物体,包括你和我在内,都将在惯性的作用下沿地球转动切线方向、以地球自转的速度飞速射出。这一速度根据物体所在纬度不同而变化,居住在北极圈附近的爱斯基摩人将以360千米/小时的速度飞出,这已经比在高速公路上行驶的汽车还要快了,而如果你恰好在赤道附近的国家旅行,地球突然停止自转时,你将以超过1600千米/小时的速度飞出,这一速度已经超过了音速,但是还没有达到第一宇宙速度,因此,地表的建筑、人类、动物等并不会因此逃离地球,而是会以极快的速度彼此相撞,甚至在撞击发生一段时间后,你才能听到碰撞的巨响。


而且如果地球骤停,大气层在惯性作用下仍会继续运动,继续旋转的大气和地球表面产生极大的相对速度和摩擦力,风速会比人类经历过的所有台风还要大。


“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”,地球大气的绝对速度超级大,在赤道地区就会瞬间刮起1600千米/小时以上的大风,而在居住着全球人口总数85%左右的南北纬45°之间的区域,也将受到超音速狂风的袭击。这些比12级台风还要大14倍的飓风,可以将陆地上凸出的建筑瞬间夷为平地,所到之处,只会是断壁残垣。可以说,地球表面的生物将在一瞬间遭遇到灭顶之灾。



如果地球骤停,引发的最大风速将会是台风的十几倍以上 

图片来源:NOAA


由于地球停止自转,日夜交替消失,全球将有半年处于白昼,半年处于黑夜,在地球向阳面长达半年的白昼期间,温度极高,最高温度将长期维持在70 °C以上,而背阳面中心温度极低,最低温度将降至零下60°C,处于冰封状态。向阳面日下点附近形成巨大暖中心,背阳面极冷中心形成巨大冷中心。地球大气将主要以大规模对流与湍流运动为主。由于全球尺度风系的消失,地球系统的热交换效率降低,将使得全球向阳和背阳面平均温度差将达到100℃以上。


《流浪地球》中被冰封的北京国贸,图中央视大楼清晰可见  

图片来源:《流浪地球》剧照


海洋沸腾,气候地狱来临


当然,以上情况还没有考虑行星发动机的热辐射的条件,如果考虑行星发动机的热辐射,那情况可完全不同。


行星发动机是重核聚变实现的,其部分能量用来推动地球,另一部分必然转换为热能。全球10000台行星发动机的总推力达到150万亿吨,其功率达到目前地球接受到的太阳能的40倍,相当于有40个太阳照耀全球,引起的地球升温非常恐怖。当然从核能到机械能的转换效率必然达不到100%,甚至达到90%也是天方夜谭,只要有大概2.5%的热量辐射,就相当于一个太阳的照射量。目前全世界主流的汽车引擎热效率在30-40%之间,个别引擎热效率能突破40%,因此行星发动机的热辐射将造成数个到数十个太阳的辐射,如果按照10个太阳的辐射度来算,地球表面的温度将超过200℃,全球海洋沸腾这可是真正的地狱。


只要行星发动机启动,以上状况就完全无法避免。高温和沸腾的海洋将消灭地球表面的所有生物,大气中水汽量急剧增加,进一步加剧温室效应,全球温度持续升高,将很有可能达到金星的状况。水汽进入到高层大气,在聚变的烈焰和太阳风的作用下,从地球高层大规模逃逸,在2500年后流浪地球结束阶段,很有可能将丧失所有的地表水分,当行星发动机熄火时,地球会像火星一样荒芜。


这是一个可怕的未来,对此评估之后,不知道联合国还会不会启动“流浪地球”计划?



作者:魏科

作者单位:中国科学院大气物理研究所




版权说明:未经授权严禁任何形式的媒体转载和摘编,并且严禁转载至微信以外的平台!



文章首发于科学大院,仅代表作者观点,不代表科学大院立场。转载请联系cas@cnic.cn

推荐阅读

从专业角度带你看《流浪地球》>>

气候变暖就能多打粮食?是真的吗? >>

地球能够调控自己的温度,但是…… >>

为什么海底火山不会被海水浇灭?>>



科学大院是中科院官方科普微平台,由中科院科学传播局主办、中国科普博览团队运营,致力于最新科研成果的深度解读、社会热点事件的科学发声。


转载授权、合作、投稿事宜请联系cas@cnic.cn


大院er拍了拍你:不要忘记 

点亮这里的 赞 和 在看 噢~ 


您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存