温室气体和温室效应

1、温室气体和温室效应温室气体和温室效应地球热平衡 进入大气的太阳辐射约进入大气的太阳辐射约50以以直接方式直接方式或被云、或被云、颗粒物和气体颗粒物和气体散射散射的方式到达地球表面；的方式到达地球表面； 另外的另外的50被被直接反射回去直接反射回去或或被大气吸收被大气吸收。 到达地面的太阳能到达地面的太阳能大部分被吸收大部分被吸收，而地面受热，而地面受热后，再后，再以辐射的方式以辐射的方式使能量返回太空，以维持使能量返回太空，以维持热量平衡。热量平衡。全球变暖，也即温室效应全球变暖，也即温室效应什么是温室效应呢? 这可以用入们熟悉的花园种植花草的温室来说明：这可以用入们熟悉的花园种植花草的温室来

2、说明： 花园温室一般由玻璃隔开外界空气使室内形成一个相对封闭的花园温室一般由玻璃隔开外界空气使室内形成一个相对封闭的空间，以保持室内的花草生长所需的温度。绝大多数来自太阳空间，以保持室内的花草生长所需的温度。绝大多数来自太阳光的短波辐射能透过玻璃墙和天花板，被温室内的地面和物体光的短波辐射能透过玻璃墙和天花板，被温室内的地面和物体吸收；而一旦辐射被吸收，就转换成能致热的长波吸收；而一旦辐射被吸收，就转换成能致热的长波(红外红外)辐射，辐射，再从温室内辐射出去。但是，玻璃不允许长波辐射逃出去，而再从温室内辐射出去。但是，玻璃不允许长波辐射逃出去，而是对其进行吸收。由于热量被禁闭在里面，温室里比外

3、界温暖是对其进行吸收。由于热量被禁闭在里面，温室里比外界温暖得多。以上现象就是所谓的得多。以上现象就是所谓的“温室效应温室效应”(Green house effects)。 大气中许多组分对不同波长的辐射都有其特征吸收光谱，大气中许多组分对不同波长的辐射都有其特征吸收光谱，其中能够吸收长波长的主要有其中能够吸收长波长的主要有CO2和和水蒸气分子水蒸气分子。水分子。水分子只能吸收波长为只能吸收波长为700850nm和和11001400nm的红外辐射，的红外辐射，且吸收极弱，而对且吸收极弱，而对8501100nm的辐射全无吸收。也就是的辐射全无吸收。也就是说水分子只能吸收一部分红外辐射，而且较弱。

4、大气中的说水分子只能吸收一部分红外辐射，而且较弱。大气中的CO2虽然含量比水分子低的多，但它可强烈地吸收波长为虽然含量比水分子低的多，但它可强烈地吸收波长为12001630nm的红外辐射，因而它在大气中的存在对截的红外辐射，因而它在大气中的存在对截留红外辐射能量影响较大。留红外辐射能量影响较大。 在大气中，在大气中，CO2如温室的玻璃一样，它允许来自太阳的可如温室的玻璃一样，它允许来自太阳的可见光射到地面，也能阻止地面重新辐射出来的红外光返回见光射到地面，也能阻止地面重新辐射出来的红外光返回外空间，因此，外空间，因此， CO2起着单向过滤器的作用起着单向过滤器的作用政府间气候变化专门委员会 （

5、 IPCC ）报告术语表中 温室气体温室气体是指大气中自然或人为产生的的气体成分，它们能够吸收和释放地球表面、大气和云发出的热红外辐射光谱内特定波长的辐射。该特性导致温室效应。水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和臭氧(O3)是地球大气中主要的温室气体。此外，大气中还有许多完全人为产生的温室气体，如蒙特利尔议定书所涉及的卤烃和其它含氯和含溴的物质。除CO2、N2O和CH4外，京都议定书将六氟化硫(SF6)、氢氟碳化物(HFC)和全氟化碳(PFC)定为温室气体。温室气体温室气体 引起温室效应增强的温室气体主要包括两种：一种能吸收和发射红外辐射，称为辐射活性气体辐

6、射活性气体，包括CO2，CH4，N2O和卤代烃等寿命长、在对流层大气中均匀混合的气体，也包括时空分布差异很大的O3；另一种不能或只能微弱的吸收和发射红外辐射，但可以通过化学转化来影响辐射活性气体的浓度水平，称为反应活性气体反应活性气体，包括NOx，CO和VOCs。 一类在对流层混合均匀，如一类在对流层混合均匀，如CO2、CH4、NOx、CFCs等，其温室效应具有全球性特征。等，其温室效应具有全球性特征。 一类在对流层混合不均匀，如一类在对流层混合不均匀，如O3和和NMHCs， 其温室效应具有区域性特征其温室效应具有区域性特征 。辐射强迫 气候系统总体趋于平衡状态，即地气系统所吸收的太阳辐气候系

7、统总体趋于平衡状态，即地气系统所吸收的太阳辐射应等于向外发射的红外长波辐射。如果某种扰动打破了射应等于向外发射的红外长波辐射。如果某种扰动打破了这个平衡，气候系统会通过调整地表温度来形成新的平衡。这个平衡，气候系统会通过调整地表温度来形成新的平衡。为了评估地球气候系统辐射收支的外加扰动，为了评估地球气候系统辐射收支的外加扰动，IPCC（1990）引入了辐射强迫的概念。）引入了辐射强迫的概念。 一般用某因素（辐射强迫因子）改变引起的单位面积发生一般用某因素（辐射强迫因子）改变引起的单位面积发生的能量的能量(功率功率)变化来表示辐射强迫，单位变化来表示辐射强迫，单位wm-2，正值为，正值为增温效应

8、，负值为降温效应。增温效应，负值为降温效应。温室气体的增量温室气体的增量 CO2：1750年以来，大气中年以来，大气中CO2浓度增加了浓度增加了31。 CH4：1975年以来上升了年以来上升了1060ppb（151%） N2O：1750年以来，大气中的年以来，大气中的N2O增加了增加了46ppb（17%） 卤烃：卤烃：20世纪以前不存在合成的卤烃化合世纪以前不存在合成的卤烃化合 物，它完全来自于人为排放。物，它完全来自于人为排放。1995年起，年起， 氟氯烃化合物的大气浓度增长很慢甚至下降。氟氯烃化合物的大气浓度增长很慢甚至下降。 对流层对流层O3：1750年以来，对流层年以来，对流层O3总量

9、增加了总量增加了36%。二氧化碳含量增多二氧化碳含量增多自然原因：自然原因：人为原因：人为原因：燃烧矿物燃料产生燃烧矿物燃料产生毁林毁林氟氯烃化合物等其他温室气体氟氯烃化合物等其他温室气体太阳活动、大气环流、火山活动、地壳运动等太阳活动、大气环流、火山活动、地壳运动等全球变暖潜势 全球变暖潜势全球变暖潜势(GWP), Global warming potential, 定义为：在现在到将来的某个时定义为：在现在到将来的某个时间范围，单位质量现在排放的某气体累计间范围，单位质量现在排放的某气体累计辐射强迫，相对于某一参考气体辐射强迫，相对于某一参考气体(一般是一般是CO2)同一时间累计辐射强迫的比值。同一时间累计辐射强迫的比值。1）海平面上升，威胁沿海低地国家、地区；）海平面上升，威胁沿海低地国家、地区； 2）引起各地降水和干湿状况变化，）引起各地降水和干湿状况变化，导致各国经济结构变化。导致各国经济结构变化。1