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地理系统的解析(2)

时间:2010-01-29 02:11 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  显然这是系统分析的一种最简单的形式。

  如果所考虑的系统为干扰系统,即如式3-34所表达的那样,在实际的大气分室中,将会不间断地发生额外矿物燃料的燃烧,致使空气中的碳含量增加,则系统解析将会进一步复杂化,它要牵涉到一类更为困难的解析,对此请参考日益增多的有关这个领域中的书籍,其中提供了一般的系统分析方法或处理原则,它们对于地理系统的解析同样也是适用的。

  其次,对交换速率系数K的估计,应依据真实物理过程、真实化学过程、真实生物过程的基本原则进行推算,还必须有详备、准确的实验资料作为验证。系数K的确定,在系统分析中是又一类十分复杂的问题,其中最简单的可以根据给者控制或受者控制,以质量守恒法则建立线性模式,并通过模式的运算而获得。

  根据R.阿文汉斯等人的计算,可以得出在矿物燃料持续燃烧的条件下,大气中CO2含量增长的渐近值,并可进一步解算出达到该渐近值所经历的时间。不少人在研究中表明,这个渐近值对应着这样的事实:额外加入大气中600×1015摩尔的碳后所发生的最终响应(其中600×1015摩尔的CO2,即各种化石燃料燃烧所释放出的CO2数量)。工业革命以前(即1860年以前),空气中CO2的含量为51×1015摩尔,遵从各个分室间互相关系的解析,得到了工业革命前各分室中的CO2含量,并用I0表示:

  Ia,0=51×1015摩尔

  Ib,0=62.2×1015摩尔

  Im,0=61.7×1015摩尔

  Id,0=2985.4×1015摩尔

  经过推演系统中额外输入600×1015摩尔CO2之后的响应状况,可以计算得出(用I∝表示系统各分室的最终响应状态):

  Ia,∞=62.2×1015摩尔

  Ib,∞=74×1015摩尔

  Im,∞=73.4×1015摩尔

  Id,∞=3552×1015摩尔

  上述计算表明,当达到某种渐近状态时,在对系统输入的总量为600×1015摩尔的CO2中,有567×1015摩尔进入深层海洋分室Id,∞大气分室Ia,∞中的CO2含量将由目前所测的312ppm(有人平均取作320ppm),增长到接近345ppm的水平,十分显然这是一种十分乐观的估计,也许可以解除一部分人的忧虑,但问题的关键却在于此种估算的真确性如何。

  以上分析表明,不象目前一些气象学家、生态学家和环境保护者所惊呼的那样:空气中的CO2会比目前有相当显著的增加,并且会造成灾难性的后果。事实上,系统的各个要素之间互相作用的关系,以及为了寻求平衡所进行的交换、流通、贮存、制约、反馈等能力的变化,将是一个全部的、综合的整体过程,该整体过程可适应外来干扰所带来的激励,并且在新的条件下逐步建立起一个新的平衡。按照系统分析方法的计算,还可以进一步解决一个干扰或一个激励所能持续的时间,亦即从一个平衡态进入到一个新的平衡态所经历的过渡长度。这个时间的数量概念,对于进行宏观预测或趋势预测是十分有价值的。这无论对理论探讨还是实际应用,都是人们在地理学范畴中一直追求的目标之一。


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