人们对气候的通常理解可能仅限于它是生物得以生存繁衍的基本条件,然而,气候还对人类的生活和生产活动有着极为广泛而深刻的影响,是一项十分重要、不可缺少的自然资源.气候作为资源主要表现在光、热、水和气候能源等几个方面. 自然界的光合作用极其普遍,植物的干物质产量就有90%～95%来源于光合作用,这说明光资源是植物生长的重要物质条件.太阳辐射的总功率为3.83×10 28 焦/秒.地球所截获的阳光能流为每年相当于1,780,000亿吨标准煤发热量,其中19%被大气吸收,30%被反射回太空,51%进入地球.进入地球的太阳辐射约70%被吸收,大约为830,000亿吨标准煤的发热量,其中约有100亿吨标准煤的热量通过光合作用变成生物质能,贮存在生物中的能量约有1%被人类和动物作为食物消耗,成为维持一切生命的能量源泉. 光电能可能成为世界上大部分地区取之不尽的廉价电能.安装和维护技术比较简单的光电能源系统更适合于广大的农村地区.目前发展中国家利用光电系统产生的电能至少占全球光电发电容量的50%.这些供电系统通常用于抽水,供水和灌溉,提供照明,为乡村提供电力以及为过远地区的信号发送装置和远距离通讯提供电力.考虑到全球还有200万个以上农村缺乏电源,因而发展光电的潜力是巨大的. 除发展中国家以外,光电系统还为全球约15,000户家庭以及世界许多工业部门和组织机构提供电力.在美国和德国,已经有几个中等规模的样板光电电厂在提供商品电力.这预示着光电系统提供的电力将通过公共电网为越来越多的地区和人口提供洁净的能源. 当然,光除了可以作为资源的一面以外,还会造成另外一种危害——光污染,可见光、红外线和紫外线污染是常见的3种形式.光污染对于地球上的人类和其他生物是致命的威胁,高空大气中的臭氧层减薄或出现空洞将使地球失去抵挡光污染的安全屏障. 热量对于农作物的存活与生长至关重要,日平均气温的高低对农业生产有着决定性的影响. 大气降水是淡水资源的最重要的来源.全球每年落在大陆上的降水达11万立方千米,其中的65%通过地面蒸散最终回到大气层,其余部分补给地下水、河流和湖泊.人类可利用的淡水资源就依靠这其余部分.我们已经知道全球很多地区缺乏淡水资源,换句话说,大气降水较少,或者蒸散量太大.欧洲每年降水7165立方千米,蒸发4055立方千米,蒸发量占57%；亚洲每年降水32,690立方千米,蒸发19,500立方千米,蒸发量占60%；上述三个数值非洲分别为12,068、9655立方千米和80%,北美为13,910、7650立方千米和57%,南美为29,355、18,375立方千米和65%,澳大利亚和大洋洲为6405、4440立方千米和69%.如果大气降水每年增加10%,可能会大大缓解某些地区的缺水状况,而这只需要将全球大气表面温度平均增加0.5℃,温度升高将导致增加海洋蒸发.这大概是全球性气温升高所带来的积极影响,然而全球增温的负面影响要比这大得多,世界各国正在为可能出现的全球增温采取对策.因此,指望全球增温来增加大气降水是不可取的,也是不现实的. 不同于常规能源的气候能源 —— 太阳能和风能,是“取之不尽,用之不竭”的永久性能源,这种能源还以其洁净、不污染环境而受到人们的青睐,预计21世纪的能源主角非它莫属. 太阳每年辐射到地球表面的能量相当于人类年需要能量总和的5000倍.太阳热收集器在全世界从热水到发电得到了广泛应用.以能源消费世界头号大国的美国来说,它每年可获得的入射太阳能是实际能源消费量的10倍多.随着太阳能技术的不断改进,预计今后10年内它的成本将迅速降低,比经济上可以承受的水平甚至还低,这将促使美国改变现有的能源结构.为此,美国政府和科学家预测,太阳能在2030年可提供相当于50%左右的美国目前的能源消费量.看来,这一预测是有依据的.美国卢茨国际有限公司是一个专门生产太阳能发电系统的企业.该公司在降低发电成本方面取得了巨大成功.该公司建设的电厂其发电成本从1984年的24美分每千瓦小时降至1991年的5美分每千瓦小时,从而使得太阳能发电技术完全可以与使用煤、石油等常规能源的新式发电站和核电站相竞争,目前后者的发电成本分别为6～9美分每千瓦小时和10美分每千瓦小时.关于太阳能,后面的章节里还要专门讨论它的优越性和发展前途.简单的说,除去能量转换成本,太阳能 —— 阳光,是一种不花钱的能源,因此对于广大的发展中国家来说,这是一种最廉价的电源.进一步说,太阳能取之不尽,除了地球上一些极端地区,阳光普照是没有问题的,这就避免了矿物燃料分布不均和分配不均的矛盾,大多数国家可以因此而免遭世界石油市场破坏性油价波动的影响. 风能实际上是太阳能的另一种形式.地球上近地层风能总储量约为1.3×10 12 千瓦,据估计,全球风力资源潜力可达65万亿千瓦小时/年.风力发电是从地球大气太阳温差获得能量的.风力发电的成本稳步下降 —— 从20世纪80年代初期的30美分/千瓦小时降至目前的8美分/千瓦小时,预计90年代末将再降至5美分/千瓦小时 —— 使得这一能源越来越受到欢迎. 美国的加利福尼亚是风力发电较为成功的例子.该地区风力发电约占全世界风力发电的80%.加利福尼亚的经验得到了推广.世界上排名第二的风能生产大国是丹麦,1990年该国约2%的电力来自风力发电. 风能资源分布极广使得风力发电具有巨大的潜力.北欧、北非、南美洲南部、美国西部平原和热带信风带附近均已发现了风力发电最有发展前途的地区.这些风能如果得到很好利用的话,它完全可以为许多国家提供20%甚或更多的电力.发达国家规划在2000年,风力发电量增加到总发电量的5%～10%.实际上,一些国家已经加快了利用风能的步伐.中国计划在1996年以前建成总发电能力为100兆瓦的风力田.荷兰和希腊计划到2000年分别建成1吉瓦和80兆瓦的风力田.印度的雄心更大,它正筹划建设迄今最大的风力工程,使该国到2000年拥有5吉瓦的风力发电能力. 本章为我们描述了目前乃至21世纪人类所面临的资源形势.其基本结论是机遇与挑战并存.全球性的、地区性的资源危机发生的可能性是存在的,甚至于影响的范围将会很广.然而,人类并非不可为,人类可以采取行动来避免和消除危机产生的种种因素直至危机本身.就像能源一样,可以通过节能和提高能源利用率、开发新能源,即大幅度降低能耗与ＧＮＰ之比,发展低能耗的集约式经济来解决能源资源日渐减少的问题.一些主要的耗能大国,美国、加拿大、日本和欧洲等14个国家的经济发展趋势 —— 国民生产总值增长的同时,能源消耗的强度反而下降——就表明了这一点. 和能源资源相比,淡水资源的利用率问题更是一个不容忽视的问题.从问题的紧迫性和解决问题的难度看,淡水资源问题可能比能源问题更为突出.而目前人类对这个问题的认识似乎还没有达到它所应该达到的程度,这是十分危险的.显而易见,全球的供水极不平衡,许多国家面临着缺水问题.解决缺水问题的根本途径是提高水的利用率,改变用水方式,调整用水结构.水的二次利用和循环使用,既能满足农作物生长需要又不过度排放的灌溉方式是唯一可取的战略选择.水和其他资源不同,几乎不存在替代品.用不是水的液体来代替水使用是难以想象的,起码目前还未发明此种物品或者技术. 总之,人类没有理由悲观,但也不能盲目地乐观.在一定的时间、空间内和一定的科学水平上,人类所拥有的自然资源和环境容量是有限的,这就是人们通常说的：人类只有一个地球.人们必须十分珍惜这唯一的地球,珍惜有限的自然资源.但是从历史的角度而言,时空是无限的,人类对自然界的认识能力、开发能力也是无限的.从这个意义上讲人类所拥有的自然资源和环境容量又是无限的,任何悲观的论点、停滞的论点、无所作为的论点都是不必要的.我们是自然资源的有限和无限的对立统一论者,是清醒而谨慎的乐观主义者.这就是我们对全球资源环境问题所持的态度.
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