美国国立科学院发表的一份研究报告显示，水稻生长季节气温异常上升将使收成减少。另外，全球许多地区出现地下水水位下降、水井枯竭问题，也将对粮食产量构成影响。
五、如何减缓全球变暖
科学家们提出了一个大胆的想法，要围绕地球建立一个由小微粒或太空飞船组成的人工太空环，遮蔽热带阳光，调节地球温度。
不过，一些反对者认为，这种想法肯定会有一些副作用，一个能够对太阳光进行有效散射的粒子带将会使我们的每个夜空都变成和满月时一样明亮；而且这一计划的预算将高得惊人，可能达到6万亿到200万亿美元，就连全球资金最为充足的科研机构美国航空航天局也无法承担，如果把散射粒子改为太空飞船的话，预算额可能会少一些，估计能降到5000亿美元左右。
地球诞生以来，大气温度曾经几度升降，太阳辐射、云层遮蔽和温室气体等各种因素都曾经或正在影响着我们的气候。如果给地球围上一个粒子或飞船组成的“腰带”的话，赤道上空就会出现一个阴影，要部署这些粒子，就必须使用一些专门的控制飞船，像牧羊犬一样照看粒子群。
过去的一个世纪，地球温度明显上升，未来一百年间这一趋势还会继续下去，很多研究都证实地球气温将在未来几个世纪里提高1到20华氏度，海平面明显上升，一些海滨城市将不复存在。有科学家指出，减少太阳光照射，地球温度就会降低，而一些地面或太空系统完全可以实现这一目的。不过，也有科学家指出，人们目前还无法计算出地球到底能吸收多少阳光，又有多少阳光被反射回太空，而这正是实施上述计划的关键一步。
美国科学家的研究显示，古代农民的活动曾使世界避免进入新冰川期。这一结果说明，人类活动引起的全球气候变暖不是新现象，它可能持续了数千年。英国《观察家报》援引研究人员的话说，砍倒大树并开垦第一片田地的史前农民使地球大气中甲烷和二氧化碳等温室气体含量发生了很大变化，全球气温因此逐渐回升。美国弗吉尼亚大学教授威谦·拉迪曼说：“要不是早期农业活动带来的温室气体，目前地球气温很可能还是冰川时期的气温。”研究表明，如果没有人类干预，地球会比现在低2摄氏度，蔓延的冰盖和冰川会影响世界很多地区。人类排放的一些气体如二氧化碳、甲烷、氯氟烃等具有吸收红外线辐射的功能，这些气体被称为“温室气体”。它们在大气中大量存在，如同一个罩子，把地面上散发的热量阻挡。就像“暖房”一样，造成地表温度的上升。科学家把这种现象称为“温室效应”。有一种说法认为，温室效应是造成全球气候变暖的主要原因。这是科学家考察了近一百年来二氧化碳排放量的增加与气温上升相关性而提出的。认为控制温室气体的排放，可能会控制全球气候变暖，防止生态平衡破坏，农业变异，冰川融化等灾害发生。当然，根据现代环境科学研究，对温室效应和全球气候变暖的相关程度，还在进一步探索。但人们确实已经感受到全球气候变暖的异常，在这方面，科学家提出控制温室气体排放量是防患于未然。
全球气候变暖的原因有两方面：大量燃烧煤炭、天然气等产生大量温室气体；肆意砍伐原始森林，使得吸收二氧化碳的能力下降。
大气层和地表这一系统就如同一个巨大的“玻璃温室”，使地表始终维持着一定的温度，产生了适于人类和其他生物生存的环境。在这一系统中，大气既能让太阳辐射透过而达到地面，同时又能阻止地面辐射的散失，我们把大气对地面的这种保护作用称为大气的温室效应。造成温室效应的气体称为“温室气体”，它们可以让太阳短波辐射自由通过，同时又能吸收地表发出的长波辐射。这些气体有二氧化碳、甲烷、氯氟化碳、臭氧、氮的氧化物和水蒸气等，其中最主要的是二氧化碳。近百年来全球的气候正在逐渐变暖，与之同时，大气中的温室气体的含量也在急剧地增加。许多科学家都认为，温室气体的大量排放所造成温室效应的加剧可能是全球变暖的基本原因。
排放温室气体的人类活动包括：所有的化石能源燃烧活动排放二氧化碳。在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然气较低；化石能源开采过程中的煤炭瓦斯、天然气泄漏排放二氧化碳和甲烷；水泥、石灰、化工等工业生产过程排放二氧化碳；水稻田、牛羊等反刍动物消化过程排放甲烷；土地利用变化减少对二氧化碳的吸收；废弃物排放甲烷和氧化亚氮。
人类燃烧煤、油、天然气和树木，产生大量二氧化碳和甲烷进入大气层后使地球升温，使碳循环失衡，改变了地球生物圈的能量转换形式。自工业革命以来，大气中二氧化碳含量增加了25％，远远超过科学家可能勘测出来的过去16万年的全部历史纪录，而且目前尚无减缓的迹象。
导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的二氧化碳等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的短波具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。
世界上的森林主要分为寒带（北方）森林、温带森林和热带森林三类。据专家介绍，今天的森林生态系统，是大自然经过8000年的进化才逐渐形成的。
今天，所有的原始森林都沦为伐木业大规模开采利用的目标。在热带地区，许多现在已荡然无存的森林就是在过去的50年被砍伐一空的。仅1960年至1990年，就有超过4．5亿公顷的热带森林被吞噬，占世界热带森林总面积的20％；还有数百万公顷的热带森林在砍伐、农田开垦和矿产开采中退化。
而且，全球的非法砍伐和非法木材产品交易还在继续加剧，尤其是在拥有热带森林的发展中国家和政府执法不力的国家更为如些。而国际市场对廉价木产品的需求，又进一步恶化了这一状况。
六、千层饼状的大气层
我们已经知道了大气对人类是多么重要，那我们就应该对大气有更多的了解。让我们从最基本的大气知识开始。
人类经过不懈地探索和追求，对大气层的认识越来越清晰了。科学家发现，在不同的高度上，大气的情况是在变化的，于是就人为地把大气分成5个不同的层次，以便于更好地研究大气。
1．对流层
这一个层次从地面向上，直到10多千米左右的范围，是大气层的最底层。对流层范围因纬度而不同，极地从地面到7～10千米，中纬度到10～12千米，赤道到16～18千米。在这个范围内，大气的温度随着高度的增加而不断下降，每升高1千米降低6．5℃，在11千米附近，温度下降到-55℃。
对流层因对流旺盛而得名。在这层里，大气活动异常激烈，或者上升，或者下降，甚至还会翻滚。正是由于这些不断变化着的大气运动，形成了多种多样复杂的天气变化，风、云、雨、雪、雾、露、雷、雹也多发生在这个层里，所以也有人称这层为气象层。这层的顶叫对流层顶。
对流层底部靠近地面的一层称为边界层，亦称摩擦层。边界层厚度约为300～2000米。边界层的特点是它的运动具有湍流特征。
大气中有两种运动形式。一种叫层流，一种叫湍流。层流看上去平顺清晰而没有混杂现象，如燃烧着的香烟头附近细细的烟流。湍流则显得杂乱无章，如烟囱里冒出来的滚滚浓烟。大气中的湍流表现为运动在瞬间有不规则的变化，这种变化称为脉动，在垂直方向和水平方向均可发生。速度、温度、气压都会出现快速的大幅度脉动，并随时间和空间而变化，各层间还有强烈的混合。
湍流只是看起来杂乱无章，实际上它仍遵循一定的科学规律。大气湍流与人们的生产和生活息息相关。空气中的污染物靠湍流来扩散，化学反应的速度靠湍流来加快。然而，晴空湍流则会导致飞机失事，带来灾难性的后果。
2．平流层
从对流层顶向上到55千米附近。平流层内大气基本上为水平运动，垂直运动非常微弱。在这个范围里，温度不再像对流层里那样不断下降了，它开始几乎不发生变化，然后随高度增加，臭氧吸收太阳紫外辐射，温度不断增加，到平流层顶温度可达-3～17℃。
这里空气成分几乎不变，水汽与尘埃几乎不存在，所以经常是晴空万里，能见度高。平流层中臭氧比较集中，在25千米高处臭氧最多，形成了所谓臭氧层。臭氧能强烈地吸收紫外线，它对地球上的生物非常重要。
3．中层
从平流层顶向上，也就是从55千米到80千米这个范围被命名为中层大气，简称中层。中层内对流活动强烈，温度随高度而下降，大约在80千米左右达到最低点。
4．热层
从中层大气向上，也就是从80千米到500千米左右的范围。在太阳活动宁静时期，热层顶在250千米；在太阳活动活跃时期，热层顶可达500千米。层内大气直接吸收太阳辐射，温度随高度迅速上升，可达到1000～2000℃，所以称为热层。在这里空气稀薄，而且多处在高度电离状态。
5．逃逸层
500千米以上是外大气层，这一层顶也就是地球大气层的顶。在这里，地球的引力很小，再加上空气又特别稀薄，气体分子互相碰撞的机会很小，因此空气分子就像一颗颗微小的导弹一样高速地飞来飞去，一旦向上飞去，就会进入碰撞机会极小的区域。中性粒子基本上沿抛物线轨迹运动，其中速度较大的粒子，能克服地心引力，最后它将告别地球进入星际空间，所以外大气层被称为逃逸层。
逃逸层的主要成分是氦和氢。它们散射太阳的某些紫外辐射而发出暗淡的辉光，名日地冕。逃逸层中带电粒子占大部分。它们受地磁场作用，比中性粒子还难以逃出。但总的说来，逃逸掉的大气是很少的一部分，几乎可以忽略不计。这一层温度极高。
七、酸雨
1．什么是酸雨？
简单地说，酸雨就是酸性的雨。什么是酸？纯水是中性的，没有味道；柠檬水，橙汁有酸味，醋的酸味较大，它们都是弱酸；小苏打水有略涩的碱性，而苛性钠水就涩涩的，碱味较大，它们是碱。科学家发现酸味大小与水溶液中氢离子浓度有关；而碱味与水溶液中羟基离子浓度有关；然后建立了一个指标：氢离子浓度对数的负值，叫pH值。于是，纯水的pH值为7；酸性越大，pH值越低；碱性越大，pH值越高。未被污染的雨雪是中性的，pH值近于7；当它为大气中二氧化碳饱和时，略呈酸性，pH值为5．65。被大气中存在的酸性气体污染，pH值小于5．65的雨叫酸雨；pH值小于5．65的雪叫酸雪；在高空或高山（如峨眉山）上弥漫的雾，pH值小于5．65时叫酸雾。
2．什么是酸雨率？
一年之内可降若干次雨，有的是酸雨，有的不是酸雨，因此一般称某地区的酸雨率为该地区酸雨次数除以降雨的总次数。其最低值为0％；最高值为100％。如果有降雪，当以降雨视之。
有时，一个降雨过程可能持续几天，所以酸雨率应以一个降水全过程为单位，即酸雨率为一年出现酸雨的降水过程次数除以全年降水过程的总次数。
除了年均降水pH值之外，酸雨率是判别某地区是否为酸雨区的又一重要指标。
3．什么是酸雨区？
某地收集到酸雨样品，还不能算是酸雨区，因为一年可有数十场雨，某场雨可能是酸雨，某场雨可能不是酸雨，所以要看年均值。目前我国定义酸雨区的科学标准尚在讨论之中，但一般认为：年均降水pH值高于5．65，酸雨率是0～20％，为非酸雨区；pH值在5．30～5．60之间，酸雨率是10～40％，为轻酸雨区；pH值在5．00～5．30之间，酸雨率是30～60％，为中度酸雨区；pH值在4．70～5．00之间，酸雨率是50～80％，为较重酸雨区；pH值小于4．70，酸雨率是70～100％，为重酸雨区。这就是所谓的五级标准。
4．酸雨的发现
近代工业革命，从蒸汽机开始，锅炉烧煤，产生蒸汽，推动机器；而后火力电厂星罗齐布，燃煤数量日益猛增。遗憾的是，煤含杂质硫，约百分之一在燃烧中将排放酸性气体SO2；燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化，氧气与氮气化合，也排放酸性气体NOx。它们在高空中为雨雪冲刷，溶解，雨成为了酸雨；这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和铵离子。1872年英国科学家史密斯分析了伦敦市雨水成分，发现它呈酸性，且农村雨水中含碳酸铵，酸性不大；郊区雨水含硫酸铵，略呈酸性；市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐，呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空气和降雨：化学气候学的开端》中提出“酸雨”这一专有名词。
5．酸雨的成因
酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸。工业生产、民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫，燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水气凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又经过“云下冲刷过程”，即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附、冲刷其他含酸雨滴和含酸气体，形成较大雨滴，最后降落在地面上，形成了酸雨。我国的酸雨是硫酸型酸雨。
6．酸雨的危害
硫和氮是营养元素。弱酸性降水可溶解地面中矿物质，供植物吸收。如酸度过高，pH值降到5．6以下时，就会产生严重危害。它可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎；也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤离子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化；还可使湖泊、河流酸化，并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类；加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程；可能危及人体健康。
7．怎样减少酸雨？
酸雨是我们当今面临的、更为显著的空气质量问题之一。酸性物质以及导致形成酸性物质的化合物，是在燃烧矿物燃料来发电和提供运输时生成的。这些物质主要是从硫氧化物和氮氧化物衍生而成的酸。这些化合物也有一些天然来源，例如雷电、火山、生物物料燃烧和微生物活动，但除了罕见的火山爆发外，这些天然来源同来自汽车、电厂和冶炼厂的排放气相比，是相当小量的。控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。
