溫室氣體和溫室效應(yīng)

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1、 九、溫室氣體和溫室效應(yīng) 前言： （1）地球溫室效應(yīng)形成南極大峽谷 冰塊全部融化的南極東部冰川地區(qū)露出了迷宮一樣的巨大峽谷。長(zhǎng)達(dá)45公里的這個(gè)迷宮大峽谷是因?yàn)?200萬(wàn)年至1400 萬(wàn)年前形成的地下冰川全部融化后形成的。公開(kāi)這幅照片的美國(guó)波士頓大學(xué)警告說(shuō),如果地球溫室效應(yīng)持續(xù)下去,這樣的環(huán)境災(zāi)難將會(huì)繼續(xù)上演。 （2）圖為一個(gè)愛(ài)斯基摩人正走在融化的冰上，受全球溫室效應(yīng)的影響他們不得不在以后的幾十年里陸續(xù)撤離他們的村莊。 （3）十二月初本該是歐洲各國(guó)滑雪場(chǎng)旺季到來(lái)的時(shí)候，由于歐洲今年遭遇暖冬，雪跡罕至?；﹦俚匕柋八股揭黄B(niǎo)語(yǔ)花香，根本無(wú)雪可滑。 橫亙?cè)跉W洲腹地的阿爾卑斯山，已經(jīng)被

2、深入開(kāi)發(fā)利用了數(shù)個(gè)世紀(jì)，現(xiàn)在只有17％作為公園被保護(hù)起來(lái)，可利用的空間極為有限。阿爾卑斯山的雪，正在慢慢消融。 　　在法國(guó)溫泉城埃維昂，人們將礦泉水成瓶灌裝，每天將600萬(wàn)升阿爾卑斯山的水送出工廠。在他們推銷產(chǎn)品的廣告中，有浪漫的雪峰，雪峰上方的文字非常簡(jiǎn)單：“歡迎來(lái)到我們的工廠。”他們說(shuō)對(duì)了：阿爾卑斯山就仿佛是一個(gè)工廠。山區(qū)出產(chǎn)數(shù)百萬(wàn)立方米的木材，幾十萬(wàn)噸的鐵和鹽，更不要說(shuō)數(shù)量驚人的奶酪、葡萄酒和蘋(píng)果，此外還有運(yùn)動(dòng)上的挑戰(zhàn)、藝術(shù)上的靈感、精神上的啟示以及各種昂貴、危險(xiǎn)的娛樂(lè)。采礦業(yè)和伐木業(yè)正在滑坡，但在大約140年前冬季旅游業(yè)出現(xiàn)之后，阿爾卑斯山就變成一座巨大的娛樂(lè)工廠。 　　我們總驚嘆

3、高山的壯麗，但真正滋養(yǎng)一切的是水，水滋養(yǎng)了雪絨花、野山羊，甚至高山本身。白雪、冰川、永凍層、汩汩涌動(dòng)的溫泉、碧色的冰壁，連巖石的“微血管”里流動(dòng)的都是水。水順著黑色巖面滑下，滴入幽深的山洞水潭。如果阿爾卑斯山有自己的聲音，那就是潺潺水聲。是水把高山連在一起。如果冰和冰凍層開(kāi)始失去凝結(jié)力(現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生)，山體就會(huì)開(kāi)始崩解。 　　瑞士弗里堡大學(xué)氣候?qū)＜荫R丁貝尼斯頓說(shuō)：“高海拔地區(qū)似乎對(duì)氣候變暖更為敏感，冰川消退就是一個(gè)征兆?，F(xiàn)在最令我們擔(dān)憂的就是氣候變暖的速度，非?？欤　庇卸嗫炷?科學(xué)家估計(jì)，在過(guò)去100年中，阿爾卑斯山失去了一半的冰川冰，其中20％是從上個(gè)世紀(jì)80年代開(kāi)始喪失的。在過(guò)去15年中

4、，瑞士境內(nèi)的冰川表面面積減少了五分之一。 　　隨著氣溫升高，雪線也升高了。一些滑雪中心遲早會(huì)面臨沒(méi)有雪的困境，它們的城鎮(zhèn)也會(huì)萎縮。以前，落石僅僅是偶爾才發(fā)生的危險(xiǎn)，現(xiàn)在則越來(lái)越多，威脅著通訊塔和無(wú)線電設(shè)施，更不要說(shuō)偶爾在場(chǎng)的人員了。 　　這就是為什么皮茨滑雪場(chǎng)和其他滑雪場(chǎng)的業(yè)主們要花費(fèi)巨資把他們的冰川蓋上(光是皮茨冰川，一年就要花大約12.1萬(wàn)美元)。他們預(yù)計(jì)，有朝一日，只有高海拔的冰川滑雪地區(qū)才可能指望有足夠的降雪來(lái)維持開(kāi)放。 （4）喜馬拉雅冰川全球消融最快 隨著全球氣候變暖，科學(xué)家們警告說(shuō)喜馬拉雅冰川正以每年大約33至49英尺（約10至14.9米）的驚人速度后退，已經(jīng)成為全球消融最

5、快的冰川。而支撐著印度最大的河谷盆地的甘戈特里（Gan－gotri）冰川也正在以每年超過(guò)100英尺的速度后退。 喜馬拉雅地區(qū)是除了北極之外全球最大的冰川聚集地，該地區(qū)冰川的迅速消融會(huì)使中國(guó)、印度和尼泊爾數(shù)億民眾直接面臨缺水的威脅?！跋柴R拉雅冰川的急速消融首先將導(dǎo)致河流來(lái)水量的急劇增加，并形成大范圍的洪水。”“但是，幾十年后這種現(xiàn)象就將轉(zhuǎn)變?yōu)楹恿魉幌陆?，也意味著中?guó)西南部、尼泊爾和印度北部將因此而遭受巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境災(zāi)難?！? 喜馬拉雅冰川是恒河、印度河、雅魯藏布江、怒江、瀾滄江、長(zhǎng)江、黃河的源頭。居住在南亞次大陸和中國(guó)的數(shù)億民眾都依靠著這些河流供給水源。 環(huán)境保護(hù)主義者認(rèn)為，隨著

6、冰川以如此驚人的速度后退，人們所要擔(dān)心的就不僅僅是水資源短缺、冰川洪水、塌方等等問(wèn)題。 （5）據(jù)新華社電科學(xué)家最近指出，溫室效應(yīng)使海洋溫度不斷升高，人類排放到海洋中的有毒垃圾也在不斷增加，致使許多熱帶深海魚(yú)類的棲息地——珊瑚礁遭到破壞，而含有雪卡毒素的藻類植物則生長(zhǎng)繁茂。原來(lái)生活在珊瑚礁附近的吃藻類的小魚(yú)被老虎斑、東星斑、西星斑、杉斑、蘇眉等石斑魚(yú)和鱸魚(yú)等熱帶珊瑚魚(yú)和鱸魚(yú)等人類常食用的魚(yú)類吞食，這就使越來(lái)越多的雪卡毒素進(jìn)入人體。據(jù)悉，近10年產(chǎn)自熱帶的雪卡毒素迅速蔓延至亞洲、歐洲以及美國(guó)的很多地方。在美國(guó)，現(xiàn)在每年有超過(guò)250人雪卡毒素中毒，比上世紀(jì)70年代增加了5倍。全球每年有超過(guò)5萬(wàn)人雪

7、卡毒素中毒。專家建議不要吃魚(yú)的內(nèi)臟。 （6）海水溫度升高，導(dǎo)致珊瑚白化，正威脅著澳大利亞的大堡礁 世界第八大奇觀　人間絕域?qū)⒔^跡 大堡礁是世界上最偉大的自然奇觀之一，被人們稱為“人世絕域”、“世界第八大奇觀”。它位于澳洲昆士蘭省以東、南回歸線與巴布亞灣之間的熱帶海域，沿昆士蘭海岸斷續(xù)綿延2000多公里，包括約3000個(gè)島礁，分布的面積共達(dá)34．5萬(wàn)平方公里，是全球最大的活珊瑚礁群。 在大堡礁群中，色彩斑斕的珊瑚礁有紅色、綠色、紫色和黃色等，其形態(tài)有鹿角形、靈芝形、荷葉形、海草形，構(gòu)成千姿百態(tài)的海底奇觀。大堡礁的400多個(gè)珊瑚礁群中，有300多個(gè)是活珊瑚，而在礁群生活的熱帶海洋生物估計(jì)有

8、多達(dá)1500種。 大堡礁每年帶來(lái)的旅游收益非常可觀，估計(jì)高達(dá)42億澳元。每年到大堡礁觀光的游客都相當(dāng)多，2001年的游客多達(dá)180萬(wàn)人。 澳洲著名的旅游勝地大堡礁每年吸引萬(wàn)千游客，但一項(xiàng)調(diào)查顯示，由于地球溫室效應(yīng)令海水溫度上升，大堡礁絕大部分會(huì)在2050年消失，令澳洲的旅游業(yè)和捕魚(yú)業(yè)蒙受重大損失。 消失命運(yùn)無(wú)可挽回 澳洲昆士蘭大學(xué)海洋研究中心主任古爾德貝格漢斯就此進(jìn)行了兩年研究，并于2月21日發(fā)表了長(zhǎng)達(dá)350頁(yè)研究報(bào)告，指出大堡礁的美麗珊瑚礁景色將永遠(yuǎn)消失，取而代之的只是大片水草。 報(bào)告說(shuō)，地球溫室效應(yīng)正令海水溫度升高，導(dǎo)致珊瑚褪色及死亡。報(bào)告強(qiáng)調(diào)，這種命運(yùn)無(wú)可挽回，因?yàn)榧词购Ｋ疁囟?/p>

9、只上升1℃也會(huì)出現(xiàn)上述情況，而本世紀(jì)的海水溫度估計(jì)將會(huì)上升2℃~6℃。目前沒(méi)有證據(jù)顯示珊瑚能迅速適應(yīng)海水溫度的上升，而依靠珊瑚生活的其他海洋生物也會(huì)隨珊瑚的死亡而愈來(lái)愈少，甚至絕種。 澳洲將損失80億澳元 報(bào)告說(shuō)，照最樂(lè)觀的估計(jì)，到本世紀(jì)中期，大堡礁的珊瑚將只剩不到5％。即使未來(lái)環(huán)境好轉(zhuǎn)，大堡礁也需50至100年才能恢復(fù)舊貌。 溫室效應(yīng)的危害： 一、水供需矛盾加?。喝蜃兣瘜?dǎo)致降水變化，全球水資源供需矛盾愈加明顯。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)今年初曾指出，如果地球平均氣溫上升４攝氏度，全球就會(huì)有３０多億人面臨缺水問(wèn)題。 二、天災(zāi)威脅加重：地球“發(fā)燒”，熱帶風(fēng)暴和颶風(fēng)的次數(shù)和強(qiáng)

10、度可能增加。 三、島國(guó)命運(yùn)堪憂：地球兩極冰雪融化會(huì)導(dǎo)致海平面上升，眾多島嶼將被淹沒(méi)，一些島國(guó)可能不復(fù)存在，島上及沿海居民生活受到威脅。 四、夏天熱浪頻仍：有關(guān)報(bào)告顯示，如果全球平均氣溫上升３攝氏度，北美地區(qū)受熱浪侵襲的次數(shù)將增加３至８倍，世界其他地方與北美情況類似。 五、生物鏈被打亂：由于氣候變化，不少動(dòng)物開(kāi)始向南部或北部遷移，生物物種活動(dòng)范圍的變化將導(dǎo)致遷入地和遷出地生物鏈出現(xiàn)混亂，從而對(duì)農(nóng)林業(yè)和漁業(yè)產(chǎn)生不利影響。 六、傳染疾病肆虐：由于全球變暖，許多通過(guò)昆蟲(chóng)、食物和水傳播的傳染性疾病的傳播范圍將擴(kuò)大，并對(duì)貧困地區(qū)的人口造成顯著影響。 七、經(jīng)濟(jì)發(fā)展蒙陰影：據(jù)統(tǒng)計(jì)，２０世紀(jì)９

11、０年代，全球發(fā)生的重大氣象災(zāi)害比５０年代多５倍，因此造成的年均經(jīng)濟(jì)損失從６０年代的４０億美元飆升至２９０億美元。 氣候變暖后，我國(guó)的天氣－氣候極端事件的發(fā)生頻率增大，我國(guó)的極端降水事件趨多、趨強(qiáng)。極端降水平均強(qiáng)度和極端降水值都有增強(qiáng)的趨勢(shì)，長(zhǎng)江及長(zhǎng)江以南地區(qū)年降水量和極端降水量趨于增加，極端降水值和降水事件強(qiáng)度有所加強(qiáng)。長(zhǎng)江中下游大部分雨澇集中在5－7月份，受澇次數(shù)占全年的70%－90%，尤其在20世紀(jì)90年代極端降水量比例趨于增大。 北京時(shí)間2月2日，聯(lián)合國(guó)在巴黎發(fā)布迄今為止最嚴(yán)厲的氣候警告。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)發(fā)表的一份評(píng)估報(bào)告摘要一針見(jiàn)血地指出，全球氣候變暖有

12、超過(guò)９０％的可能由人類活動(dòng)導(dǎo)致。報(bào)告說(shuō)，全球變暖將持續(xù)數(shù)百年，海平面將持續(xù)上升。報(bào)告說(shuō)，現(xiàn)在的形勢(shì)迫切需要各國(guó)政府進(jìn)一步減少和限制溫室氣體排放，以延緩氣候變暖趨勢(shì)。 　 太平洋島國(guó)圖瓦盧是世界上海拔最低的國(guó)家之一，這個(gè)國(guó)土面積僅為26平方公里的彈丸之國(guó)由9個(gè)環(huán)形珊瑚島群組成，該國(guó)的最高點(diǎn)距海平面不到5米，該國(guó)首都富納富提島的最高點(diǎn)距海平面距離僅為3米左右，一些低凹地區(qū)的房屋差不多已跟海水持平，海水漲潮時(shí)隨時(shí)都可能會(huì)淹到居民的家門(mén)口。 　 在惡劣的暴風(fēng)雨天氣中，圖瓦盧人曾多次看到過(guò)自己居住的小島被颶風(fēng)和海浪吞沒(méi)，不過(guò)當(dāng)暴風(fēng)雨過(guò)后，他們的小島還好好地浮在海面上；但如果是海平面上升將他們的島國(guó)

13、吞沒(méi)，圖瓦盧人也許就再也別期望它們還會(huì)浮出水面了。事實(shí)上，即使小島在被海水吞沒(méi)之前，這兒幾乎已經(jīng)無(wú)法居住了。 1、研究背景 l 本來(lái)溫室效應(yīng)是有利于全球生態(tài)系統(tǒng)的，并正是由于“溫室效應(yīng)”才使全球充滿了生機(jī)。正是由于溫室效應(yīng)，使地球表面的平均溫度維持在15攝氏度左右，特別適合于地球生命的延續(xù)，如果沒(méi)有溫室效應(yīng)，地球表面平均溫度將是-18攝氏度左右,現(xiàn)有的大多數(shù)生物將會(huì)無(wú)法生存。 l 溫室效應(yīng)有效地保存了地球表面吸收的來(lái)自太陽(yáng)的能量，并返回地球表面，保持地球的溫暖和生機(jī)，同時(shí)溫室效應(yīng)也和一些其他的一些“制冷效應(yīng)”機(jī)制相平衡，保持地球熱量的平衡。 例如大氣平流層中的O3攔截了絕大多數(shù)的太陽(yáng)

14、高能紫外線，使地球環(huán)境有效降溫，保護(hù)了地球生命（冰室效應(yīng)） 大氣對(duì)流層中的顆粒物反射和散射太陽(yáng)光，使地球降溫（陽(yáng)傘效應(yīng)） 如在公元1550-1900年地球上頻繁的火山噴發(fā)形成的陽(yáng)傘效應(yīng)過(guò)強(qiáng)，使地球溫度過(guò)低，形成了延續(xù)330年的“小冰期” l 但是在近代開(kāi)始，人們的觀點(diǎn)發(fā)生了變化，溫室效應(yīng)已經(jīng)成為一個(gè)不可忽視的全球性環(huán)境問(wèn)題，主要原因在于人類排放的大量溫室效應(yīng)氣體，對(duì)地球的保溫的“溫室效應(yīng)”過(guò)強(qiáng)，產(chǎn)生了過(guò)猶不及的效果。 l 需要糾正一個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)“凡是溫室效應(yīng)就是有害的”，現(xiàn)代人們談到的溫室效應(yīng)實(shí)際上是人們對(duì)原來(lái)的溫室效應(yīng)大量“干擾”，使其過(guò)于強(qiáng)化的結(jié)果，是一種“人為溫室效應(yīng)”。 2

15、、溫室效應(yīng) l 地球熱平衡：進(jìn)入大氣的太陽(yáng)輻射約50%以直接方式或被云、顆粒物和氣體散射的方式到達(dá)地球表面；另外的50%被直接反射回去或被大氣吸收。來(lái)自太陽(yáng)的各種波長(zhǎng)的輻射 一部分在到達(dá)地面之前被大氣反射回外空間或者被大氣吸收后再次反射回外空間； 一部分直接達(dá)到地面或者通過(guò)大氣散射到達(dá)地面。 達(dá)到地面的輻射有少量的紫外光、大量的可見(jiàn)光和長(zhǎng)波紅外光； 這些輻射在被地面吸收之后，除了地表存留一部分用于維持地表生態(tài)系統(tǒng)熱量需要，其余最終都以長(zhǎng)波輻射的形式返回外空間，從而維持地球的熱平衡。地球表面能量返回大氣由傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種能量傳輸機(jī)制來(lái)完成。 被地面反射回外空間的長(zhǎng)波輻射

16、，被大氣中能夠吸收長(zhǎng)波輻射的氣體如二氧化碳、甲烷等吸收后再次反射回地面，從而保證了地球熱量不大量散失，如果該過(guò)程過(guò)強(qiáng)，就會(huì)造成溫室效應(yīng)。 l 溫室效應(yīng)：可以用人們熟悉的花園種草的溫室來(lái)說(shuō)明。 花園溫室一般由塑料或玻璃隔開(kāi)外界空氣形成一個(gè)相對(duì)封閉的室內(nèi)空間，以保持室內(nèi)、花草生長(zhǎng)所需要的溫度。 決大多數(shù)來(lái)自太陽(yáng)的相對(duì)波長(zhǎng)較短的輻射線能夠透過(guò)玻璃，達(dá)到溫室內(nèi)的地面和花草上，并被他們吸收。 被溫室內(nèi)物體吸收后的太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換成能夠致熱的長(zhǎng)波輻射，再次從地面向上空反射，欲要通過(guò)玻璃或塑料頂棚輻射出去。 但是玻璃或透明塑料就像大氣中的一些氣體（H2O、CO2、CH4、N2O、CFCs、O3

17、等）一樣，只允許短波輻射通過(guò)，而不允許長(zhǎng)波輻射通過(guò)，所以溫室內(nèi)的這些致熱長(zhǎng)波輻射被“禁閉”在里面，導(dǎo)致溫室內(nèi)的溫度要比外面的高，這個(gè)過(guò)程就是“溫室效應(yīng)”形成過(guò)程。 1.大氣中自然發(fā)生的溫室效應(yīng)：一般主要是由于水分子的吸收紅外輻射引起的，H2O吸收的紅外光線的波長(zhǎng)700-850nm和1100-1400nm，而且吸收微弱，所以自然條件下的溫室效應(yīng)不是很強(qiáng)烈。 ★★ 地球與大氣的能量平衡 地球吸收了太陽(yáng)輻射能量，為保持其熱平衡，必須將這部分能量輻射回太空，這一過(guò)程稱為地球輻射。地球輻射波長(zhǎng)都在4μm以上，輻射極大值位于10μm處，即主要是紅外長(zhǎng)波輻射。地球表面輻射的能量主要被低層大氣中的C

18、O2和水汽吸收。地球輻射的波長(zhǎng)在4～8μm 和13～20μm部分能量很容易被大氣中水汽和二氧化碳所吸收；而8～13μm的輻射被吸收很少，這種現(xiàn)象稱為“大氣窗”，這部分長(zhǎng)波輻射可以穿過(guò)大氣到達(dá)宇宙空間。 CO2和H2O吸收地面輻射的能量后，又以長(zhǎng)波輻射的形式將能量放出。這種輻射是向四面八方的，而在垂直方向上則有向上和向下兩部分，向下的部分因與地面輻射方向相反，稱為“大氣逆輻射”。由于大氣逆輻射的作用，一部分地球輻射又被返回地面，使實(shí)際損失的熱量比它們長(zhǎng)波輻射放出的熱量少。因此，大氣對(duì)地表保持在適宜的溫度范圍起了重要作用。 由于在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)地面的平均溫度基本上維持不變，因此可以認(rèn)為入射的

19、太陽(yáng)輻射和地球的長(zhǎng)波輻射收支是基本平衡的，見(jiàn)圖2-4。 由此可見(jiàn)，發(fā)生于地球和大氣間的能量得失過(guò)程與化學(xué)物種的光化學(xué)、光吸收作用密切相關(guān)，尤其是O3、水汽和CO2等。所以，大氣中這些成分的變化會(huì)對(duì)地球的能量平衡產(chǎn)生很大的影響。如近地面大氣中水汽和CO2量增加，它們會(huì)吸收地面長(zhǎng)波輻射，在近地面與大氣層間形成絕熱層，使近地面熱量得以保持，并導(dǎo)致全球氣溫升高，直接影響人類的生活和安全。這就是所謂的“溫室效應(yīng)”（greenhouse effect）。 圖2-4 地球的能量平衡 2.人為的溫室效應(yīng)：增加大氣中CO2等溫室氣體濃度，阻止地球熱量的散失，使地球發(fā)生可感覺(jué)到的氣溫升高，這就是

20、有名的“溫室效應(yīng)”。CO2吸收的紅外光線的波長(zhǎng)1200-1630nm，并強(qiáng)烈吸收。850-1200nm范圍的紅外光，能夠強(qiáng)烈地被CFCs（還有甲烷、一氧化二氮等）吸收，因此人為排放的大量氣體造成的溫室效應(yīng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自然條件下的溫室效應(yīng)。 3、主要溫室氣體 l 概述 溫室氣體包括兩類：一類在對(duì)流層混合均勻，如CO2、CH4、N2O和CFCs。另一類在對(duì)流層混合不均勻，如O3、nMHCs。造成混合不同的原因是因?yàn)檫@些溫室氣體在大氣中的壽命（平均存留時(shí)間）不同，化合物壽命長(zhǎng)，則容易混合均勻，其溫室效應(yīng)具有全球特征。壽命短則不利于混合均勻，其溫室效應(yīng)只具有區(qū)域性特征。 許多研究資料表明，在

21、過(guò)去的1000年內(nèi)，自工業(yè)革命開(kāi)始后全球大氣對(duì)流層中CO2、CH4、N2O和CFCs、O3、nMHCs等都出現(xiàn)了濃度增高的趨勢(shì)，特別是1870年以來(lái)，這些溫室氣體幾乎呈幾何級(jí)數(shù)形式在增長(zhǎng)，這引起了人們對(duì)溫室氣體研究的關(guān)注。 l 一些氣體能夠成為溫室氣體的原因（H2O和CO2） H2O和CO2具備以下的條件 H2O和CO2分子中具有多個(gè)原子，吸收紅外線時(shí)，其分子發(fā)生波動(dòng)，這樣紅外輻射線能夠在其分子內(nèi)部發(fā)生量子轉(zhuǎn)換，因此能夠被他們吸收；這就是為什么雖然大氣中氬含量很多，但是不能有效吸收紅外線的原因。 因?yàn)榧t外輻射是電磁波，因此物質(zhì)分子吸收紅外光后，要求其分子內(nèi)部電場(chǎng)發(fā)生改變，也就是分子

22、之間的電偶極距發(fā)生變化，H2O和CO2具有不對(duì)稱的電偶極距，因此能夠吸收紅外線，并導(dǎo)致內(nèi)部電場(chǎng)發(fā)生變化，而象N2、O2等雖然能夠在受到紅外光輻射時(shí)，其分子內(nèi)部發(fā)生原子之間的能量轉(zhuǎn)換而發(fā)生分子顫動(dòng)，但是其分子是對(duì)稱的，因此不會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部電場(chǎng)發(fā)生變化，因而不能有效吸收紅外線。 在大氣中要求一定的濃度，H2O和CO2在大氣中的濃度較高，象HCl、CO、NO、N2O等分子都具備這樣的條件，但是其在大氣中的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于H2O和CO2，因此目前他們還不是主要的溫室氣體。 l 雖然CO2是研究的最主要的溫室氣體，但是CFCs等濃度增加造成的溫室效應(yīng)要比CO2強(qiáng)很多。目前CFCs比如CFC-11、CFC-

23、12已經(jīng)成為十分有效的溫室氣體。 一般而言，H2O和CO2吸收的紅外光線的波長(zhǎng)分布在12 00nm以上和8 50nm以下的范圍，例如H2O吸收的紅外光線的波長(zhǎng)700-850nm和1100-1400nm，而且吸收微弱，CO2吸收的紅外光線的波長(zhǎng)1200-1630nm，并強(qiáng)烈吸收。但是對(duì)于850-1200nm范圍的紅外光，對(duì)于H2O和CO2則是透明的（不能被吸收）。 但是這個(gè)范圍波段的紅外光能夠強(qiáng)烈地被CFCs（還有甲烷、一氧化二氮等）吸收。 對(duì)于H2O和CO2對(duì)紅外光的吸收，目前已經(jīng)是“純”吸收，就是說(shuō)，在在1200nm以上和850nm以下的紅外光目前基本上已經(jīng)全部被H2O和CO2吸

24、收了，再增加的單位的H2O和CO2濃度對(duì)于紅外光的吸收只占總吸收量的很少一部分，但是，原來(lái)大氣中CFCs等的濃度較低，因此他們?cè)黾右粋€(gè)單位濃度，對(duì)于紅外光的吸收量是很大的，因此目前CFCs比如CFC-11、CFC-12等已經(jīng)成為十分有效的溫室氣體。 l 大氣中溫室氣體：CO2、N2O、CH4、CO、CH3CHCl2、O3、CFC-11、CFC-12、CCl4。 CO2：自1750年以來(lái)，大氣中CO2的濃度增加了31%，目前大氣中CO2的濃度是過(guò)去42萬(wàn)年內(nèi)最高的。人為排放的CO2占3/4是化石燃料的燃燒，其余1/4來(lái)自土地利用變化造成毀林開(kāi)荒（綠色植物對(duì)CO2吸收的減少）。過(guò)去的20年里

25、，CO2的增長(zhǎng)幅度為1.55ppm/a。 碳的氧化物 ◆◆◆碳的氧化物有一氧化碳和二氧化碳。 （1）一氧化碳（CO）：一氧化碳主要來(lái)自天然源，自然排放的CO遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人為源。CO的天然源如下： (a) 甲烷的轉(zhuǎn)化。生命有機(jī)體分解產(chǎn)生的CH4經(jīng)OH自由基氧化可形成CO。 CH4 +OH→ CH3 + H2O CH3 + O2 →HCHO+OH HCHO + hν →CO+H2 (b) 海水中CO的揮發(fā)。海水中CO過(guò)飽和程度很大，可不斷向大氣提供CO，其量約為1.0 108 t/a。 (c) 植物排放的烴類(主要是萜烯)，經(jīng)OH自由基氧化產(chǎn)生CO。 (d) 植物葉綠素的

26、光解，由葉綠素光解產(chǎn)生的CO約為(5～10)107 t/a。 (e) 森林火災(zāi)、農(nóng)業(yè)廢棄物焚燒每年將產(chǎn)生60106t CO。 一氧化碳的人為源主要是燃料的不完全燃燒，其中80％是由汽車(chē)排放的。氧氣不足時(shí)： C + 1/2 O2 →CO C + CO2 →2CO CO的生成量與空燃比有關(guān)，如空燃比超過(guò)15，則汽車(chē)尾氣中沒(méi)有CO。此外，高溫時(shí)CO2可分解產(chǎn)生CO和原子氧。CO的去除途徑主要被土壤中某些細(xì)菌吸收，并代謝為CO2和CH4；此外，CO與OH自由基反應(yīng)也可轉(zhuǎn)化為CO2。CO在大氣中的停留時(shí)間較短，約為0.4a。城市中CO濃度比農(nóng)村要高得多，其濃度與交通密度有關(guān)，還與地形及

27、氣象條件有關(guān)。CO的主要危害在于能參與光化學(xué)煙霧的形成以及造成全球性的環(huán)境問(wèn)題。 （2）二氧化碳（CO2）：二氧化碳是無(wú)毒氣體。由于它是溫室氣體，能造成全球性環(huán)境的重大變化，故引起了人們的普遍關(guān)注。CO2的人為源主要是礦物燃料的燃燒。而它的天然源主要有： (a) 海洋脫氣。海水中CO2量通常比大氣圈高60多倍，估計(jì)大約有千億噸的CO2在海洋和大氣圈之間不停地交換。 (b) 甲烷轉(zhuǎn)化。CH4在平流層中與OH自由基反應(yīng)，最終被氧化為CO2。 (c) 動(dòng)植物呼吸、腐敗作用以及生物物質(zhì)的燃燒。 (d) CO2不僅來(lái)源于地表，而且也來(lái)源于地球內(nèi)部。 地球內(nèi)部大量的CO2通過(guò)突發(fā)式、陣發(fā)

28、式和漸進(jìn)式將其釋放，釋放出來(lái)的CO2成為大氣CO2濃度升高不可忽視的源。碳通過(guò)大氣、海洋和生物圈，在自然界中形成了二氧化碳與各種碳化合物的自然循環(huán)。這種循環(huán)使大氣中的二氧化碳平均含量維持在300 mL/m3。一方面由于人類活動(dòng)使CO2的排放量逐年增加，另一方面由于大量砍伐森林，毀滅草原，使地球表面的植被日趨減少，以致減少了整個(gè)植物界從大氣中吸收CO2的數(shù)量。碳的正常循環(huán)已被破壞，全球大氣CO2濃度正在逐漸上升。 二氧化碳是引起溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w。CO2分子對(duì)可見(jiàn)光幾乎完全不吸收，但對(duì)紅外熱輻射，特別對(duì)波長(zhǎng)為12～18 μm范圍的光，則是一個(gè)很強(qiáng)的吸收體。因此，低層大氣中的CO2能夠有效地

29、吸收地面發(fā)射的長(zhǎng)波輻射，使近地面大氣變暖。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，從1880～1970年，CO2從280 mL/m3增至330 mL/m3;1988年CO2已達(dá)350 mL/m3，到本世紀(jì)末大氣中CO2的濃度將達(dá)到365 mL/m3。氣溫自1880年至1945年增加了0.4℃。早在50年代曾有人提出，如果大氣中CO2增加兩倍，氣溫將升高3.6℃。按照目前大氣中CO2濃度的增加速度，幾十年之后，可能會(huì)使整個(gè)地球氣候變暖，給人類帶來(lái)嚴(yán)重的后果，如使旱災(zāi)地區(qū)面積擴(kuò)大，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還將導(dǎo)致地球表面冰川和冰帽溶化，以致海平面上升60～70 cm ，使沿海城市被上漲的海水所淹沒(méi)，后果不堪設(shè)想。當(dāng)然大氣中的顆粒物對(duì)溫

30、室效應(yīng)有抑制作用。在第二屆世界氣候大會(huì)上(1990年11月)，英國(guó)科學(xué)家認(rèn)為，大氣中大量硫酸鹽的存在對(duì)全球變暖過(guò)程有顯著抑制作用，Wigleye和Raper認(rèn)為，硫酸鹽可能已抵消溫室效應(yīng)對(duì)全球變暖貢獻(xiàn)量的三分之一。目前對(duì)于氣溶膠在氣候變化中的作用尚有爭(zhēng)議。 CH4：增長(zhǎng)很快，1975年以來(lái)增長(zhǎng)了1060ppbv，目前大氣中CH4濃度是42萬(wàn)年以來(lái)最高的。目前約有一半多是人為排放，例如燃燒化石燃料、家畜飼養(yǎng)、水稻種植、垃圾填埋等。 N2O：1750年以來(lái)增加了46ppb，還在增長(zhǎng)，目前濃度液是過(guò)去1000年中最高的。大約增加的1/3來(lái)自人為排放。農(nóng)業(yè)土壤、家畜飼養(yǎng)、化學(xué)工業(yè)。 CFC

31、：原來(lái)在大氣中不存在，完全來(lái)自人為排放。從1995年開(kāi)始由于執(zhí)行蒙特利爾議定書(shū)的結(jié)果，全球大氣中CFC開(kāi)始緩慢下降。然而一些替代物（如哈龍類物質(zhì)）的濃度卻開(kāi)始上升。哈龍類物質(zhì)比CFC穩(wěn)定一些，但是也能夠光解，并破壞臭氧。 4、溫室效應(yīng)危害 全球平均溫度上升，兩極冰融化，海平面上升，沿海一些城市可能被淹沒(méi)； 全球氣溫上升中，由于兩極溫度升高快，而赤道升溫慢，因此會(huì)導(dǎo)致全球的大氣環(huán)流發(fā)生改變，例如西風(fēng)漂流等減弱，東北信風(fēng)和東南信風(fēng)都會(huì)減弱等，從而引發(fā)一系列的氣候變化反應(yīng)； 另外由于溫室氣體上升，還會(huì)伴隨大量其他環(huán)境問(wèn)題，如物種對(duì)氣候不適應(yīng)導(dǎo)致的物種滅絕，生物對(duì)氣候的不適應(yīng)可能導(dǎo)致的疾

32、病流行等等。 4、主要溫室氣體 引起溫室效應(yīng)的物質(zhì)主要有CO2、CH4、N2O、CFCs。 （1）大氣中CH4主要來(lái)源自濕地、牛群、稻田等，濃度僅次于CO2，其溫室效應(yīng)比CO2大20-30倍。 （2） 我國(guó)農(nóng)田土壤排放CO2、CH4、N2O分別為260106 t、17.5106 t和9.6106 t，分別占總排放量的8%、50%、10%。 （3） CFC 也是溫室氣體，對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)率占25%。CFC-11、 CFC-12 主要吸收800-2000 cm-1 之間的輻射；每個(gè)CFC-12 分子產(chǎn)生的溫室效應(yīng)相當(dāng)于15000個(gè)CO2分子 。 （4） 新發(fā)現(xiàn)溫室效應(yīng)最強(qiáng)

33、的物質(zhì)CF3SF5，1個(gè)CF3SF5分子產(chǎn)生溫室效應(yīng)相當(dāng)于105個(gè)CO2 。 資料： 全球氣候變暖是一種“自然現(xiàn)象”。由于人們焚燒化石礦物以生成能量或砍伐森林并將其焚燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳等多種溫室氣體，由于這些溫室氣體對(duì)來(lái)自太陽(yáng)輻射的可見(jiàn)光具有高度的透過(guò)性，而對(duì)地球反射出來(lái)的長(zhǎng)波輻射具有高度的吸收性，也就是常說(shuō)的“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致全球氣候變暖。近100多年來(lái)，全球平均氣溫經(jīng)歷了冷－暖－冷－暖兩次波動(dòng)，總的看為上升趨勢(shì)。進(jìn)入八十年代后，全球氣溫明顯上升。全球變暖的后果，會(huì)使全球降水量重新分配，冰川和凍土消融，海平面上升等，既危害自然生態(tài)系統(tǒng)的平衡，更威脅人類的食物供應(yīng)

34、和居住環(huán)境。 全球氣候變暖的背景 全球變暖是指全球氣溫升高。近100多年來(lái)，全球平均氣溫經(jīng)歷了冷－暖－冷－暖兩次波動(dòng)，總的看為上升趨勢(shì)。進(jìn)入八十年代后，全球氣溫明顯上升。 1981～1990年全球平均氣溫比100年前上升了0.48℃。導(dǎo)致全球變暖的主要原因是人類在近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)大量使用礦物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多種溫室氣體。由于這些溫室氣體對(duì)來(lái)自太陽(yáng)輻射的可見(jiàn)光具有高度的透過(guò)性，而對(duì)地球反射出來(lái)的長(zhǎng)波輻射具有高度的吸收性，也就是常說(shuō)的“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致全球氣候變暖。 全球變暖的后果，會(huì)使全球降水量重新分配，冰川和凍土消融，海平面上升等，既危害自然

35、生態(tài)系統(tǒng)的平衡，更威脅人類的食物供應(yīng)和居住環(huán)境。 出現(xiàn)全球變暖趨勢(shì)的具體原因是，人們焚燒化石礦物以生成能量或砍伐森林并將其焚燒時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳進(jìn)入了地球的大氣層。政府間氣候變化問(wèn)題小組根據(jù)氣候模型預(yù)測(cè)，到2100年為止，全球氣溫估計(jì)將上升大約1.4-5.8攝氏度(2.5-10.4華氏度)。根據(jù)這一預(yù)測(cè)，全球氣溫將出現(xiàn)過(guò)去10,000年中從未有過(guò)的巨大變化，從而給全球環(huán)境帶來(lái)潛在的重大影響。 為了阻止全球變暖趨勢(shì)，1992年聯(lián)合國(guó)專門(mén)制訂了《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》，該公約于同年在巴西城市里約熱內(nèi)盧簽署生效。依據(jù)該公約，發(fā)達(dá)國(guó)家同意在2000年之前將他們釋放到大氣層的二氧化碳及其

36、它“溫室氣體”的排放量降至1990年時(shí)的水平。另外，這些每年的二氧化碳合計(jì)排放量占到全球二氧化碳總排放量60%的國(guó)家還同意將相關(guān)技術(shù)和信息轉(zhuǎn)讓給發(fā)展中國(guó)家。發(fā)達(dá)國(guó)家轉(zhuǎn)讓給發(fā)展中國(guó)家的這些技術(shù)和信息有助于后者積極應(yīng)對(duì)氣候變化帶來(lái)的各種挑戰(zhàn)。截止2004年5月，已有189個(gè)國(guó)家正式批準(zhǔn)了上述公約。 全球變暖的歷史與預(yù)測(cè) 全球變暖是真實(shí)的，而且正在進(jìn)行！ 主流科學(xué)界一致對(duì)全球變暖是越來(lái)越清楚了，每天在改變我們的氣候都是真實(shí)的，他們也正在進(jìn)行中。在20世紀(jì)末年初以來(lái)，表面平均溫度的地球增加了約1.1f （ 0.6攝氏度） 。在過(guò)去的40年中，氣溫上升約0.5f （ 0.2-0.

37、3攝氏度） 。在過(guò)去400-600年，全球變暖，在20世紀(jì)是更超過(guò)歷史上任何一個(gè)時(shí)間， 7分之10的年，在20世紀(jì)發(fā)生在20世紀(jì)90年代，由于其中一個(gè)最強(qiáng)勁的下午1998是最熱的一年，因?yàn)榭煽康臏囟葴y(cè)量開(kāi)始的。 此外，變化，在自然環(huán)境支持的事實(shí)，即地球正在變暖; 山區(qū)giaciers也在逐漸消退; 在過(guò)去四十年里，北極冰厚度已經(jīng)下跌了大約40 ％ ; 全球海平面上升了約快三倍超過(guò)了過(guò)去的100年相比在以前的3000年里 有越來(lái)越多的研究顯示，植物和動(dòng)物改變其范圍和行為回應(yīng)氣候。 根據(jù)儀器記錄，相對(duì)于1860年至1900年期間，全球陸地與海洋溫度上升了攝氏0.75度。自

38、1979年，陸地溫度上升速度比海洋溫度快一倍（陸地溫度上升了攝氏0.25度，而海洋溫度上升了攝氏0.13度）。根據(jù)衛(wèi)星溫度探測(cè)，對(duì)流層的溫度每十年上升攝氏0.12度至0.22度。在1850年前的一兩千年，雖然曾經(jīng)出現(xiàn)中世紀(jì)溫暖時(shí)期與小冰河時(shí)期，但是大眾相信全球溫度是相對(duì)穩(wěn)定的。 根據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空研究所的研究報(bào)告估計(jì)，自1800年代有測(cè)量?jī)x器廣泛地應(yīng)用開(kāi)始，2005年是最溫暖的年份，比1998年的記錄高了攝氏百分之幾度。 世界氣象組織和英國(guó)氣候研究單位也有類似的估計(jì)，曾經(jīng)預(yù)計(jì)2005年是僅次于1998年第二溫暖的年份。 在人類近代歷史才有一些溫度記錄。這些記錄都來(lái)

39、自不同的地方，精確度和可靠性都不盡相同。在1860年才有類似全球溫度儀器記錄，相信當(dāng)年的記錄很少受到城市熱島效應(yīng)的影響。從最近的千禧年內(nèi)的多方記錄所展示的長(zhǎng)遠(yuǎn)展望，在過(guò)去1000年的溫度記錄中可以看到有關(guān)的討論及其中的差異。最近50年的氣候轉(zhuǎn)變的過(guò)程是十分清晰，全賴詳細(xì)的溫度記錄。到了1979年，人類更開(kāi)始利用衛(wèi)星溫度測(cè)量來(lái)量度對(duì)流層的溫度。 在2000年后，各地的高溫記錄經(jīng)常被打破。譬如：2003年8月11日，瑞士格羅諾鎮(zhèn)錄得攝氏41.5度，破139年來(lái)的記錄。同年，8月10日，英國(guó)倫敦的溫度達(dá)到攝氏38.1，破了1990年的記錄。同期，巴黎南部晚上測(cè)得最低溫度為攝氏25.5度，

40、破了1873年以來(lái)的記錄。8月7日夜間，德國(guó)也打破了百年最高氣溫記錄。在2003年夏天，臺(tái)北、上海、杭州、武漢、福州都破了當(dāng)?shù)馗邷赜涗?，而中?guó)浙江省更快速地屢破高溫記錄，67個(gè)氣象站中40個(gè)都刷新記錄。2004年7月，廣州的罕見(jiàn)高溫打破了五十三年來(lái)的記錄。2005年7月，美國(guó)有兩百個(gè)城市都創(chuàng)下歷史性高溫記錄。2006年8月16日，重慶最高氣溫高達(dá)43度。臺(tái)灣宜蘭在2006年7月8日溫度高達(dá)38.8度，破了1997年的記錄。2006年11月11日是香港整個(gè)十一月最熱的一日，最高氣溫高達(dá)29.2度，比1961年至1990年的平均最高溫26.1度還要高。 據(jù)新華社電美國(guó)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，古代農(nóng)

41、業(yè)活動(dòng)曾使世界避免進(jìn)入新冰川期。這說(shuō)明，人類活動(dòng)引起全球氣候變暖可能持續(xù)了數(shù)千年。研究人員說(shuō)，砍倒大樹(shù)并開(kāi)墾第一片田地的史前農(nóng)民使大氣中甲烷和CO 2等溫室氣體含量發(fā)生了很大變化，全球氣溫因此逐漸回升。 美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)教授拉迪曼說(shuō)：“要不是早期農(nóng)業(yè)帶來(lái)的溫室氣體，目前地球氣溫很可能還是冰川時(shí)期的氣溫?！崩下姓J(rèn)，研究結(jié)果非常容易引起爭(zhēng)議。 美國(guó)國(guó)家大氣研究中心17日說(shuō)，科學(xué)家通過(guò)兩項(xiàng)最新研究預(yù)測(cè)，即使現(xiàn)在全世界溫室氣體的排放量穩(wěn)定在2000年的水平，本世紀(jì)全球變暖和海平面上升的趨勢(shì)已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)。 國(guó)家大氣研究中心的科學(xué)家在18日出版的《科學(xué)》雜志上連續(xù)發(fā)表兩篇論文，

42、從不同角度預(yù)測(cè)了全球氣候變化的趨勢(shì)。他們的成果將由聯(lián)合國(guó)下屬的政府間氣候變化專家委員會(huì)評(píng)估，收錄到2007年公布的下一份全球氣候變化報(bào)告中。 在第一篇論文中，國(guó)家大氣研究中心的魏格雷提出了一個(gè)較簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型來(lái)理解全球氣候變化。他認(rèn)為，由于海洋存在“熱慣性”，對(duì)溫室氣體等外界影響的反應(yīng)有所滯后，本世紀(jì)全球變暖的趨勢(shì)只不過(guò)是以前排放溫室氣體的后果。 據(jù)魏格雷預(yù)測(cè)，到2400年，已存在于大氣中的溫室氣體成分，將至少使全球平均氣溫升高1攝氏度；不斷新排放的溫室氣體，又將導(dǎo)致全球平均氣溫額外升高2至6攝氏度。這兩個(gè)因素還會(huì)分別引起海平面每世紀(jì)上升10厘米和25厘米。 他在論

43、文中說(shuō)，要遏制氣候變暖的趨勢(shì)，現(xiàn)在就必須將全球溫室氣體排放控制在極其低的水平，即使這樣海平面上升的趨勢(shì)恐怕也難以避免，每世紀(jì)10厘米的上升速度可能是最樂(lè)觀的預(yù)測(cè)。 由杰拉爾德梅爾等人發(fā)表的第二篇論文則預(yù)測(cè)，由于“熱慣性”的存在，即使本世紀(jì)中人類不向大氣排放任何溫室氣體，到2100年全球平均氣溫也將至少升高0.5攝氏度，海平面將上升11厘米以上，其中海平面上升的速度比科學(xué)家早先的預(yù)測(cè)值高了一倍多。梅爾對(duì)此解釋說(shuō)，這是因?yàn)橐郧暗念A(yù)測(cè)沒(méi)有考慮到冰川融化等的影響。 梅爾的研究小組用兩套數(shù)學(xué)模型，借助超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬了全球溫室氣體排放量分別為低、中、高時(shí)的氣候和海平面變化情況。 全球變暖

44、的條件 地球氣候變暖和人類大量排放溫室氣體導(dǎo)致溫室效應(yīng)有關(guān)。但日本和丹麥科研人員近日指出，溫室氣體增加并非導(dǎo)致氣候變暖的惟一原因，太陽(yáng)活動(dòng)變化在其中也起到了推動(dòng)作用。 據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》報(bào)道，日本橫濱國(guó)立大學(xué)環(huán)境信息研究院的伊藤公紀(jì)教授制作了一張圖表。從圖上看，過(guò)去200年間地球平均氣溫和太陽(yáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化曲線基本吻合。伊藤公紀(jì)由此推斷，太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)氣候變暖也有影響，僅用溫室氣體增加解釋氣候變暖可能不夠全面。 太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)地球氣溫的影響已被專家們關(guān)注了很長(zhǎng)時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)黑子多的時(shí)候，太陽(yáng)活動(dòng)劇烈。比如史料曾記載，公元17世紀(jì)時(shí)太陽(yáng)黑子很少出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)的地球氣候也相對(duì)寒

45、冷。但地面獲得的探測(cè)信息也顯示，太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)弱變化引起的太陽(yáng)輻射能量變化幅度僅為0.1%，如此微小的變化似乎不足以對(duì)氣候造成太大影響。 然而，最近國(guó)際空間科學(xué)界出現(xiàn)了一種假說(shuō)，認(rèn)為太陽(yáng)活動(dòng)的變化會(huì)改變地球上空的云量，“放大”太陽(yáng)對(duì)地球的影響，從而左右氣候變化。提出這種假說(shuō)的丹麥科學(xué)家推測(cè)，射向地球的宇宙射線可較穩(wěn)定地使部分大氣離子化，使云容易生成，從而吸收太陽(yáng)的大量輻射，降低地球溫度。但是，太陽(yáng)活動(dòng)高峰時(shí)釋放出的高速帶電粒子流，能干擾宇宙射線射向地球，使云不易形成，進(jìn)而導(dǎo)致地球溫度升高。目前，丹麥科研人員正在研究與云形成有關(guān)的各種因素，以論證上述假說(shuō)。 也有日本專家提出，雖然

46、太陽(yáng)輻射能量的變化幅度只有0.1%，但他們發(fā)現(xiàn)這種能量變化能使地球大氣對(duì)于太陽(yáng)紫外線的吸收量變化幅度達(dá)到百分之幾，這種吸收量的增加會(huì)使大氣臭氧層溫度升高。日本氣象研究所第二研究部負(fù)責(zé)人小寺邦彥表示，臭氧層溫度的變化會(huì)波及對(duì)流層，從而對(duì)寒流和季風(fēng)造成影響，但目前尚不清楚上述機(jī)制能對(duì)地球氣候變暖產(chǎn)生多大影響。為了繼續(xù)研究這個(gè)課題，小寺邦彥等人組成的國(guó)際研究小組已于去年開(kāi)始工作。 全球變暖的原因 全球變暖的原因很多，概括以后有以下幾點(diǎn)： 1.人口劇增因素 近年來(lái)人口的劇增是導(dǎo)致全球變暖的主要因素之一。同時(shí)，這也嚴(yán)重地危肋著自然生態(tài)環(huán)境間的平衡。這樣多的人口，每年僅自身排放

47、的二氧化碳就將是一驚人的數(shù)字，其結(jié)果就將直接導(dǎo)制大氣中二氧化碳的含量不斷地增加，這樣形成的二氧化碳“溫室效應(yīng)”將直接影響著地球表面氣候變化。 2.大氣環(huán)境污染因素 目前，環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重已構(gòu)成一全球性重大問(wèn)題，同時(shí)也是導(dǎo)致全球變暖的主要因素之一?，F(xiàn)在，關(guān)于全球氣候變化的研究已經(jīng)明確指出了自上個(gè)世紀(jì)末起地球表面的溫度就已經(jīng)開(kāi)始上升。 3.海洋生態(tài)環(huán)境惡化因素 目前，海平面的變化是呈不斷地上升趨勢(shì)，根據(jù)有關(guān)專家的預(yù)測(cè)到下個(gè)世紀(jì)中葉，海平面可能升高50cm。如不采取及對(duì)措施，將直接導(dǎo)致淡水資源的破壞和污染等不良后果。另外，陸地活動(dòng)場(chǎng)所產(chǎn)生的大量有毒性化學(xué)廢料和固體廢

48、物等不斷地排入海洋；發(fā)生在海水中的重大泄(漏)油事件等以及由人類活動(dòng)而引發(fā)的沿海地區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞等都是導(dǎo)致海水生態(tài)環(huán)境遭破壞的主要因素。 4.土地遭侵蝕、沙化等破壞因素 5.森林資源銳減因素 在世界范圍內(nèi)，由于受自然或人為的因素而造成森林面積正在大幅度地銳減。 6.酸雨危害因素 酸雨給生態(tài)環(huán)境所帶來(lái)的影響已越來(lái)越受到全世界的關(guān)注。酸雨能毀壞森林，酸化湖泊，危及生物等。目前，世界上酸雨多集中在歐洲和北美洲，多數(shù)酸雨發(fā)生在發(fā)達(dá)國(guó)家，一些發(fā)展中國(guó)家，酸雨也在迅速發(fā)生、發(fā)展。 7.物種加速絕滅因素 地球上的生物是人類的一項(xiàng)寶貴資源，而生物的多樣性是

49、人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。但是目前地球上的生物物種正在以前所未有的速度消失。 8.水污染因素 據(jù)全球環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表明，全球大約有10%的監(jiān)測(cè)河水受到污染，本世紀(jì)以來(lái)，人類的用水量正在急劇地增加，同時(shí)水污染規(guī)模也正在不斷地?cái)U(kuò)大，這就形成了新鮮淡水的供與需的一對(duì)矛盾。由此可見(jiàn)，水污染的處理將是非常地迫切和重要。 9.有毒廢料污染因素 不斷增長(zhǎng)的有毒化學(xué)品不僅對(duì)人類的生存構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，而且對(duì)地球表面的生態(tài)環(huán)境也將帶來(lái)危害。 全球持續(xù)變暖 中國(guó)氣象局國(guó)家氣候中心副主任羅勇表示，據(jù)世界上許多科學(xué)家預(yù)測(cè)，未來(lái)50—100年人類將完全進(jìn)入一個(gè)變暖的世

50、界。由于人類活動(dòng)的影響，21世紀(jì)溫室氣體和硫化物氣溶膠的濃度增加很快，使未來(lái)100年全球、東亞地區(qū)和我國(guó)的溫度迅速上升，全球平均地表溫度將上升1.4℃-5.8℃。到2050年，我國(guó)平均氣溫將上升2.2℃。 “入冬以來(lái)罕見(jiàn)大霧天氣頻發(fā)也是暖冬的一個(gè)征兆?！绷_勇說(shuō)，大霧天氣系“暖冬”造成強(qiáng)冷空氣非常弱所致。全球變暖的現(xiàn)實(shí)正不斷地向世界各國(guó)敲響警鐘，氣候變暖已經(jīng)嚴(yán)重影響到人類的生存和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，它不僅是一個(gè)科學(xué)問(wèn)題，而且是一個(gè)涵蓋政治、經(jīng)濟(jì)、能源等方面的綜合性問(wèn)題，全球變暖的事實(shí)已經(jīng)上升到國(guó)家安全的高度 全球變暖的溫度預(yù)測(cè) 德國(guó)研究人員表示，未來(lái)全球氣溫可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一些

51、科學(xué)家此前所做的預(yù)測(cè)，如果新的計(jì)算機(jī)模型關(guān)于氣候變化所做的預(yù)測(cè)是正確的話。 據(jù)路透社報(bào)道，政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)(IPCC，由各國(guó)氣象專家組成，研究全球氣候趨勢(shì))此前預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)末，隨著二氧化碳的成倍增加，全球氣溫將升高1.5至4.5攝氏度。但德國(guó)美因茲馬普化學(xué)研究所的邁因拉特安德烈埃教授及其研究小組的最新測(cè)算方法卻表明，全球氣溫上升的最高幅度可達(dá)到6攝氏度。 安德烈埃教授表示，這種新的方法是將懸浮微粒、溫室氣體和生物圈效應(yīng)統(tǒng)一在一起，改變了以往關(guān)于氣候變化的預(yù)測(cè)，即使之從人們可以容忍的程度發(fā)展到更迅速變化的危險(xiǎn)境地。 安德烈埃教授將溫室氣體比作是導(dǎo)致全球變暖

52、的加速器，懸浮微粒的存在則可以減緩氣溫的上升。懸浮微粒是空氣中產(chǎn)生于燃燒、化學(xué)制品和煙塵之中的細(xì)小微粒。隨著新的空氣凈化調(diào)節(jié)裝置的使用，懸浮微粒的數(shù)量將會(huì)減少，因而其冷卻功效也就隨之變小。相反，全球氣溫卻會(huì)隨之上升。 懸浮微粒只能在大氣中停留一周的時(shí)間，而溫室氣體則能停留大約50多年的時(shí)間。也就是說(shuō)，懸浮微粒的冷卻作用減少得快，而溫室氣體減少得慢。這樣，在長(zhǎng)期的競(jìng)賽中，溫室氣體最終必將戰(zhàn)勝懸浮微粒，隨之而來(lái)的就是灼熱的高溫天氣。 然而，安德烈埃教授也同時(shí)承認(rèn)，這種情況具有高度的科學(xué)不確定性，氣候的變化也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)理解所能達(dá)到的范疇。如果他的計(jì)算是正確的，21世紀(jì)氣候的

53、變化就會(huì)超過(guò)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)的預(yù)測(cè)。 有資料說(shuō)，再過(guò)七年，全球氣候?qū)⒉豢赡孓D(zhuǎn)的變暖。 全球升溫的后果 據(jù)新華社電美國(guó)世界觀察研究所的研究人員近期警告說(shuō)，全球氣候升溫將致全球農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，或許在下個(gè)世紀(jì)出現(xiàn)食品匱乏的局面。研究人員在分析聯(lián)合國(guó)和美國(guó)國(guó)立科學(xué)院發(fā)布的信息以及世界稻米市場(chǎng)趨勢(shì)后得出了這一看法。 世界觀察研究認(rèn)為，全球氣候升溫和地下水水位下降將成為全球糧食供應(yīng)緊張的直接誘因，全球稻米價(jià)格上漲趨勢(shì)體現(xiàn)了這一點(diǎn)。 全球升溫還會(huì)造成海平面升高，沿海地區(qū)會(huì)被淹沒(méi)，以前所說(shuō)的大西洲就是這樣被淹沒(méi)的。 美國(guó)政府發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，即使是在去年全球糧食大豐收

54、、小麥和玉米價(jià)格下降的情況下，稻米價(jià)格依然上漲了30%，達(dá)到每噸260美元。 美國(guó)國(guó)立科學(xué)院去年發(fā)表的一份研究報(bào)告顯示，水稻生長(zhǎng)季節(jié)氣溫異常上升將使收成減少。另外，全球許多地區(qū)出現(xiàn)地下水水位下降、水井枯竭問(wèn)題，也將對(duì)糧食產(chǎn)量構(gòu)成影響。 如何減緩全球變暖 地球升溫使地球在多個(gè)方面發(fā)生了變化，其中的一些變化本身也會(huì)抑制地球升溫的趨勢(shì)。 其一，地球升溫使地球上的部分冰雪消融，全球液態(tài)水總量增加。而液態(tài)水的比熱高于冰雪，因溫室效應(yīng)而增加的熱量因?yàn)榈厍蛏弦簯B(tài)水總量增加而未使水的溫度顯著上升，因溫室效應(yīng)而增加的熱量雖然使地球上的巖石、土地等溫度顯著上升，但由于其與地球

55、上的液態(tài)水發(fā)生熱交換，使整個(gè)地球不再顯著升溫，一定程度上抵消了溫室效應(yīng)，延緩了地球上冰雪的融化。 其二，地球升溫使地球上的綠色植物生長(zhǎng)旺盛，其光合作用比地球升溫前吸收了更多的二氧化碳(溫室氣體的主要部分)，固定了一部分溫室氣體，使這部分溫室氣體不再阻止地球上的熱量向外輻射，也在一定程度上抵消了溫室效應(yīng)。 地球升溫使地球上液態(tài)水總量增加，綠色植物吸收更多溫室氣體，反過(guò)來(lái)延緩了地球升溫的趨勢(shì)，有利于達(dá)到均衡。當(dāng)然，隨著地球升溫趨勢(shì)的緩解，地球上液態(tài)水增量和被吸收的主要溫室氣體增量越來(lái)越小，如果不減少二氧化碳等溫室氣體的排放量，地球又會(huì)升溫，在地球上引起新一輪的液態(tài)水總量增加和綠色植

56、物生長(zhǎng)峰值，再次延緩地球升溫的趨勢(shì)。所以，在不減少二氧化碳等溫室氣體排放量的情況下，上述均衡會(huì)交替地形成和打破，如此循環(huán)使地球氣溫較之以前發(fā)生更大的波動(dòng)，而不是單調(diào)遞增；而如果減少二氧化碳等溫室氣體的排放或?qū)⑴欧诺臏厥覛怏w固定，可平復(fù)地球氣溫的波動(dòng)。 科學(xué)家們提出了一個(gè)大膽的想法，要圍繞地球建立一個(gè)由小微?；蛱诊w船組成的人工太空環(huán)，遮蔽熱帶陽(yáng)光，調(diào)節(jié)地球溫度。 不過(guò)，一些反對(duì)者認(rèn)為，這種想法肯定會(huì)有一些副作用，一個(gè)能夠?qū)μ?yáng)光進(jìn)行有效散射的粒子帶將會(huì)使我們的每個(gè)夜空都變成和滿月時(shí)一樣明亮；而且這一計(jì)劃的預(yù)算將高得驚人，可能達(dá)到6萬(wàn)億到200萬(wàn)億美元，就連全球資金最為充足的科研

57、機(jī)構(gòu)美國(guó)航空航天局也無(wú)法承擔(dān)，如果把散射粒子改為太空飛船的話，預(yù)算額可能會(huì)少一些，估計(jì)能降到5000億美元左右。 地球誕生以來(lái)，大氣溫度曾經(jīng)幾度升降，太陽(yáng)輻射、云層遮蔽和溫室氣體等各種因素都曾經(jīng)或正在影響著我們的氣候。如果給地球圍上一個(gè)粒子或飛船組成的“腰帶”的話，赤道上空就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)陰影，要部署這些粒子，就必須使用一些專門(mén)的控制飛船，像牧羊犬一樣照看粒子群。 過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)，地球溫度明顯上升，未來(lái)一百年間這一趨勢(shì)還會(huì)繼續(xù)下去，很多研究都證實(shí)地球氣溫將在未來(lái)幾個(gè)世紀(jì)里提高1到20華氏度，海平面明顯上升，一些海濱城市將不復(fù)存在。有科學(xué)家指出，減少太陽(yáng)光照射，地球溫度就會(huì)降低，

58、而一些地面或太空系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)這一目的。不過(guò)，有科學(xué)家指出，人們目前還無(wú)法計(jì)算出地球到底能吸收多少陽(yáng)光，又有多少陽(yáng)光被反射回太空，而這正是實(shí)施上述計(jì)劃的關(guān)鍵一步。 美國(guó)科學(xué)家的研究顯示，古代農(nóng)民的活動(dòng)曾使世界避免進(jìn)入新冰川期。這一結(jié)果說(shuō)明，人類活動(dòng)引起的全球氣候變暖不是新現(xiàn)象，它可能持續(xù)了數(shù)千年。英國(guó)《觀察家報(bào)》最近援引研究人員的話說(shuō)，砍倒大樹(shù)并開(kāi)墾第一片田地的史前農(nóng)民使地球大氣中甲烷和二氧化碳等溫室氣體含量發(fā)生了很大變化，全球氣溫因此逐漸回升。美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)教授威謙拉迪曼說(shuō)：“要不是早期農(nóng)業(yè)活動(dòng)帶來(lái)的溫室氣體，目前地球氣溫很可能還是冰川時(shí)期的氣溫?！毖芯勘砻鳎绻麤](méi)有人類干預(yù)，地球

59、會(huì)比現(xiàn)在低2攝氏度，蔓延的冰蓋和冰川會(huì)影響世界很多地區(qū)。人類排放的一些氣體如二氧化碳、甲烷、氯氟烴等具有吸收紅外線輻射的功能，這些氣體被稱為“溫室氣體”。它們?cè)诖髿庵写罅看嬖?，如同一個(gè)罩子，把地面上散發(fā)的熱量阻擋。就像“暖房”一樣，造成地表溫度的上升?？茖W(xué)家把這種現(xiàn)象稱為“溫室效應(yīng)”。有一種說(shuō)法：認(rèn)為溫室效應(yīng)是造成全球氣候變暖的主要原因。這是科學(xué)家考察了近一百年來(lái)二氧化碳排放量的增加與氣溫上升相關(guān)性而提出的。認(rèn)為控制溫室氣體的排放，可能會(huì)控制全球氣候變暖，防止生態(tài)平衡破壞，農(nóng)業(yè)變異，冰川融化等災(zāi)害發(fā)生。當(dāng)然，根據(jù)現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)研究，對(duì)溫室效應(yīng)和全球候氣變暖的相關(guān)程度，還在進(jìn)一步探索。但人們確實(shí)已

60、經(jīng)感受到全球氣候變暖和異常，在這方面，科學(xué)家提出控制溫室氣體排放量也許是防患于未然吧。 全球氣候變暖的原因有兩方面：大量燃燒煤炭、天然氣等產(chǎn)生大量溫室氣體；肆意砍伐原始森林，使得吸收二氧化碳的能力下降。大氣層和地表這一系統(tǒng)就如同一個(gè)巨大的“玻璃溫室”，使地表始終維持著一定的溫度，產(chǎn)生了適于人類和其他生物生存的環(huán)境。在這一系統(tǒng)中，大氣既能讓太陽(yáng)輻射透過(guò)而達(dá)到地面，同時(shí)又能阻止地面輻射的散失，我們把大氣對(duì)地面的這種保護(hù)作用稱為大氣的溫室效應(yīng)。造成溫室效應(yīng)的氣體稱為“溫室氣體”，它們可以讓太陽(yáng)短波輻射自由通過(guò)，同時(shí)又能吸收地表發(fā)出的長(zhǎng)波輻射。這些氣體有二氧化碳、甲烷、氯氟化碳、臭氧、氮的氧化

61、物和水蒸氣等，其中最主要的是二氧化碳。近百年來(lái)全球的氣候正在逐漸變暖，與之同時(shí)，大氣中的溫室氣體的含量也在急劇地增加。許多科學(xué)家都認(rèn)為，溫室氣體的大量排放所造成溫室效應(yīng)的加劇可能是全球變暖的基本原因。 排放溫室氣體的人類活動(dòng)包括：所有的化石能源燃燒活動(dòng)排放二氧化碳。在化石能源中，煤含碳量最高，石油次之，天然氣較低；化石能源開(kāi)采過(guò)程中的煤炭瓦斯、天然氣泄漏排放二氧化碳和甲烷；水泥、石灰、化工等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放二氧化碳；水稻田、牛羊等反芻動(dòng)物消化過(guò)程排放甲烷；土地利用變化減少對(duì)二氧化碳的吸收；廢棄物排放甲烷和氧化亞氮。人類燃燒煤、油、天然氣和樹(shù)木，產(chǎn)生大量二氧化碳和甲烷進(jìn)入大氣層后使地球升

62、溫，使碳循環(huán)失衡，改變了地球生物圈的能量轉(zhuǎn)換形式。自工業(yè)革命以來(lái)，大氣中二氧化碳含量增加了25%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)科學(xué)家可能勘測(cè)出來(lái)的過(guò)去16萬(wàn)年的全部歷史紀(jì)錄，而且目前尚無(wú)減緩的跡象。 導(dǎo)致全球變暖的主要原因是人類在近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)大量使用礦物燃料（如煤、石油等），排放出大量的二氧化碳等多種溫室氣體。由于這些溫室氣體對(duì)來(lái)自太陽(yáng)輻射的短波具有高度的透過(guò)性，而對(duì)地球反射出來(lái)的長(zhǎng)波輻射具有高度的吸收性，，還包括看不見(jiàn)摸不著的電磁污染，也就是常說(shuō)的“溫室效應(yīng)”，導(dǎo)致全球氣候變暖。 世界上的森林主要分為寒帶(北方)森林、溫帶森林和熱帶森林三類。據(jù)專家介紹，今天的森林生態(tài)系統(tǒng)，是大自然經(jīng)過(guò)8000

63、年的進(jìn)化才逐漸形成的。今天，所有的原始森林都淪為伐木業(yè)大規(guī)模開(kāi)采利用的目標(biāo)。在熱帶地區(qū)，許多現(xiàn)在已蕩然無(wú)存的森林就是在過(guò)去的50年被砍伐一空的。僅1960年至1990年，就有超過(guò)4.5億公頃的熱帶森林被吞噬，占世界熱帶森林總面積的20%；還有數(shù)百萬(wàn)公頃的熱帶森林在砍伐、農(nóng)田開(kāi)墾和礦產(chǎn)開(kāi)采中退化。 而且，全球的非法砍伐和非法木材產(chǎn)品交易還在繼續(xù)加劇，尤其是在擁有熱帶森林的發(fā)展中國(guó)家和政府執(zhí)法不力的俄羅斯等國(guó)。而國(guó)際市場(chǎng)對(duì)廉價(jià)木產(chǎn)品的需求，又進(jìn)一步惡化了這一狀況。 政府間氣候變化問(wèn)題小組根據(jù)氣候模型預(yù)測(cè)，到2100年為止，全球氣溫估計(jì)將上升大約1.4～5.8攝氏度(2.5～10.4華氏度)。根據(jù)這一預(yù)測(cè)，全球氣溫將出現(xiàn)過(guò)去10,000年中從未有過(guò)的巨大變化，從而給全球環(huán)境帶來(lái)潛在的重大影響。 126