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为什么我们要搞多圈层

时间:2013-08-18 21:28:38  来源:  作者:

谢谢张学文老师,大作 地球的N圈理论有意义吗? 提出了一个很有意义的问题。按理说,这个问题应该是钱学森、黄秉维老先生解答的。他们在1980年代中期,一位从系统论的高度,一位从几十年来的研究、实践,提出了研究地球表层这个巨系统的学科。得到学术界的广泛认可。我还真不够格代替他们回答。就随便聊聊吧。

 

人类生于大地。对最表层的大地几千年来就有所认识和研究,比如大禹治水,伯益护林。。。都需要地图。再后来,人们发现2维平面的地图已经不能满足需要,在大地的垂直方向往上,有水、有风、有黑云、白云,有多层次的结构。往下,有土壤、岩石、地下水(黄泉),也是多层次的结构。

 

但对这些层次结构的理解,古时是含糊,混乱的。比如说,“上有三十三层天,下有十八层地,”但三十三层天究尽是哪三十三层,恐怕谁也讲不清。后来,人们认识到地球的概念,原来的水平切割的层,也就自然地演变到了圈层。上有对流层、平流层,同温层。。。,下有水圈、土壤圈、岩石圈。张学文老师说得对,所有这些圈层,都有相应的学科作专门研究,也都有进展。那么,为什么要联起来呢?难道只是玩儿一下新概念吗?显然不是。问题是这些圈层都相互作用,并作用于人。所以需要一门综合的交叉学科,对这些圈层的相互作用有一个更全面综合的理解,能够回答人们关注的新问题。

 

还是回到钱老的问题吧。钱老要算粮食亩产的理论上限。他老人家物理倍儿棒。所以首先找到A 先生问每亩接受了多少太阳能。强调了是中国平均纬度上的。是一个值。所以钱老就算啊算,算出来一个亩产粮食94万斤的理论上限。这个“中国平均纬度上”的太阳能是怎么算的,或者是怎么测的,没有讲。

 

后来大概另外的气象学家,B先生吧,给了一套气象台站数据,结论是“据气象记录,在中国大地上每年每平方厘米上接受的日光能量为120-200大卡。”这至少给出了一个范围,可以供后人研究。王静爱老师的(图集)24页给出了全国每年每km2太阳辐射(加散射)的能量值。但是单位是“亿焦耳”每平米。总算有个数,轮到老邪来算啊算。1卡=4.2焦,1大卡每cm2 =107焦每cm2。王老师图集里的5000亿焦每平米等位线正好可以换算成:120大卡每cm2x4.2=504 107,应该是120大卡每cm2等位线,注意到5500亿焦每平米等位线几乎与胡焕庸线重合,胡焕庸线以西则每年每平方厘米上接受的日光能量递增。

 

因此,可以高度怀疑B先生提供给钱老的数据“120-200大卡”,不是中国大地上每年每平方厘米上,的数据,而是中国大西部的气象记录。而钱老从B先生那里得到的“光合作用的能量效率可达50%”大概也是新疆气象局同志们提供的“PAR”占总辐照之比(0.48-0.5)估算的。A先生提供的1/6,则完全不知道是怎么来的。

 

这个例子,完全没有嘲笑B先生的意思。只是想说明必须有对全局和多学科交叉的理解,才能正确理解和应用所得的数据。这里,要感谢杨正翎博主在老邪http://blog.sciencenet.cn/blog-2984-717605.html评论2中提供了中国太阳能分布栅格图,其与王静爱老师的(图集)24页的等位线图有很好的趋势对应。也感谢评论17中,匿名博友提供的全国数据“全国地表面接收的太阳总辐射量大体范围(70-260千卡/yr/cm2)。”

 

在此感谢 韩玫 和 李玉梅 博主耐心讨论光合作用原理。特别感谢匿名网友ypzhang在评论14 提供C3,C4植物光合作用的能量效率理论最高限分别为4.6 和 6%。该网友的大作在今年4月发表后,已有1760次点击,应该是一篇高水准的SCI文章,数据特别丰富。

 

水土气这三圈是最早公认的。后来加上生物,四圈是近代提出并公认的。最近30年吧,人类的影响越来越突出,所以“人圈”的概念正逐步被广泛接受。太阳,虽然有个常数,但他和其它五个圈层直接发生作用,并驱动了这些圈层的运动和互动。地球最终的反射和辐射,则是在这些圈层中和间反复折腾后的结果。所以,把光为主线开展研究,是完全必要的。

 

 

 

本文引用地址:http://blog.sciencenet.cn/blog-2984-717832.html

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