温室气体与温室效应

1、温室气体及温室效应温室气体及温室效应 大气中的大气中的co2、ch4等气体可以强烈地吸收红外等气体可以强烈地吸收红外辐射，因而它在大气中的存在对截留红外辐射能量辐射，因而它在大气中的存在对截留红外辐射能量影响较大。这些气体如同温室的玻璃一样，它允许影响较大。这些气体如同温室的玻璃一样，它允许来自太阳的可见光到达地面，但阻止地面重新辐射来自太阳的可见光到达地面，但阻止地面重新辐射出来的红外光返回外空间，因此，这些气体起到了出来的红外光返回外空间，因此，这些气体起到了单向过滤作用。单向过滤作用。 温室气体和温室效应温室气体和温室效应 大气中如大气中如co2等气体吸收了地面辐射出来的红等气体吸收了地

2、面辐射出来的红外光，把能量截留在大气之中，从而使大气温度升外光，把能量截留在大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。能够引起温室效应的高，这种现象称为温室效应。能够引起温室效应的气体，称为温室气体。气体，称为温室气体。 如果大气中温室气体增多，便可有过多的能量如果大气中温室气体增多，便可有过多的能量保留在大气中而不能正常地向外空间辐射，这样就保留在大气中而不能正常地向外空间辐射，这样就会使地面和大气的平衡温度升高，对整个地球的生会使地面和大气的平衡温度升高，对整个地球的生态平衡会有巨大的影响。态平衡会有巨大的影响。 温室气体和温室效应温室气体和温室效应 温室气体的种类温室气体的种类

3、 co2，co ，ch4，vocs； ch3chcl2，ccl4 ，氯氟碳化合物，氯氟碳化合物(cfcs) ，最重要的是最重要的是cfc-11(一氟三氯甲烷一氟三氯甲烷)和和cfc-12 (二氟二氯甲烷二氟二氯甲烷) ； o3； n2o ，nox； 水汽水汽(h2o)气气 体体 大气中体积分数大气中体积分数/10-9 年平均增长率（年平均增长率（%）二氧化碳二氧化碳 344 000 0.4甲甲 烷烷 1 650 1.0一氧化碳一氧化碳 304 0.25 二氯乙烷二氯乙烷 0.13 7.0cfc-11 0.23 5.0 cfc-12 0.4 5.0四氯化碳四氯化碳 0.125 1.0注：本表摘自

4、俊藤博俊，1990。 大气中具有温室效应的气体、浓度及增长率大气中具有温室效应的气体、浓度及增长率 温室气体和温室效应温室气体和温室效应 温室气体和温室效应温室气体和温室效应 地球长波辐射的能力绝大部分被低层大地球长波辐射的能力绝大部分被低层大气中的水汽、气中的水汽、co2、ch4、n2o、o3和和o2吸收。其中，水汽是最重要的温室气吸收。其中，水汽是最重要的温室气体，它在体，它在6 m附近有一个较强吸收带，附近有一个较强吸收带，在在2.74.3 m的波段也有较强吸收。的波段也有较强吸收。 温室气体和温室效应温室气体和温室效应 在在713 m的波段，地球本身辐射量很的波段，地球本身辐射量很大，

5、但大，但h2o和和co2对它的吸收很小。由对它的吸收很小。由于地气系统向外的长波辐射主要集中于于地气系统向外的长波辐射主要集中于此，被形象地称为此，被形象地称为“大气窗口大气窗口”。 在在“大气窗口大气窗口”强烈吸收的温室气体有强烈吸收的温室气体有o3，cfcs等，而等，而n2o，ch4在其附近也在其附近也有强烈的吸收，因此它们的浓度升高对有强烈的吸收，因此它们的浓度升高对温室效应的增强十分有效。温室效应的增强十分有效。判断一种物质是否为大气中重要的温室气判断一种物质是否为大气中重要的温室气体的主要参考标准：体的主要参考标准： 温室气体和温室效应温室气体和温室效应1.该气体必须有足够宽的红外吸

6、收带，在该气体必须有足够宽的红外吸收带，在大气中的浓度足够高，能显著吸收红外大气中的浓度足够高，能显著吸收红外辐射；辐射；2.该气体如果在该气体如果在713 m的大气辐射窗口的大气辐射窗口有吸收，对温室效应的增强最有效；有吸收，对温室效应的增强最有效；3.大气寿命长。大气寿命长。 温室气体和温室效应温室气体和温室效应 例如：例如： 大气中每增加大气中每增加1分子分子cfc-12，相当于增加，相当于增加约约104分子的分子的co2，主要因为，主要因为cfc-12的强的强吸收带位于大气窗口，其红外吸收量与吸收带位于大气窗口，其红外吸收量与浓度成正比，而浓度成正比，而co2的红外吸收量与浓度的红外吸

7、收量与浓度的对数值成正比。的对数值成正比。 19世纪初，大气中世纪初，大气中co2浓度为浓度为290 ppm； 1988年上升到年上升到350 ppm；2001年为年为370 ppmv。 大气中大气中co2浓度急剧增加的原因主要有两个：浓度急剧增加的原因主要有两个：首先，随着工业化的发展人口的剧增，人类消耗的首先，随着工业化的发展人口的剧增，人类消耗的矿物燃料迅速增加燃烧产生的矿物燃料迅速增加燃烧产生的co2释放进入大气层，释放进入大气层，使大气中使大气中co2浓度增加；其次，森林、植被的减少，浓度增加；其次，森林、植被的减少，使全球总的光合作用减小，从而增加了使全球总的光合作用减小，从而增加

8、了co2在大气中在大气中的积累。的积累。二氧化碳（二氧化碳（ co2 ） i) 气候转变全球变暖气候转变全球变暖 大气中温室气体浓度的增加，引起了全球平均气温升高； 过去的100年是过去1000年中气候最暖的； 过去100年，我国平均气温升高0.5-0.8度； 1986年到2005年，我国连续出现了20个全国性暖冬； 2000到2020年我国气温可能上升1.3-2.1度，其中西北海青藏高原温升更高，温升加速。“温室效应温室效应”增强后的影响增强后的影响ii) 海平面升高海平面升高 有两种过程会导致海平面升高： 第一种是海水受热膨胀令水平面上升；第一种是海水受热膨胀令水平面上升； 第二种是冰川和

9、格陵兰及南极洲上的冰块第二种是冰川和格陵兰及南极洲上的冰块溶解使海洋水份增加。溶解使海洋水份增加。 “温室效应温室效应”增强后的影响增强后的影响冰川融化冰川融化：全球变暖可能产生的影响全球变暖可能产生的影响喜玛拉雅喜玛拉雅地区冰川以目前融化速度地区冰川以目前融化速度 将在将在2035年消失年消失 海平面上升海平面上升：低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅，：低地被淹，海岸被冲蚀，排洪不畅， 土地盐渍化，海水倒灌等。土地盐渍化，海水倒灌等。2、对动植物的影响：、对动植物的影响：一些地区某些物种将会消失，而一些地区某些物种将会消失，而 有些则从气候变暖中得到益处。有些则从气候变暖中得到益处。3、对农业的

10、影响：、对农业的影响：世界粮食生产的稳定性和分布状况世界粮食生产的稳定性和分布状况 的改变，农产品贸易模式的变化。的改变，农产品贸易模式的变化。全球变暖可能产生的影响全球变暖可能产生的影响未来海平面变化的预测未来海平面变化的预测预测者预测者预测年份预测年份上升量（上升量（cm）世界气象组织（世界气象组织（wmo）202520140mercer2030500日本环境厅日本环境厅203026165bloom2030100欧洲共同体欧洲共同体21世纪世纪20165barth&titus20251355联合国环境规划署（联合国环境规划署（unep）21世纪末世纪末65政府呼吁当地人节约用电、注

11、重回收垃圾，政府呼吁当地人节约用电、注重回收垃圾，放弃近些年来购买的汽车或摩托车，恢复放弃近些年来购买的汽车或摩托车，恢复步行或骑自行车的习惯步行或骑自行车的习惯 太平洋岛国太平洋岛国图瓦卢图瓦卢将面临将面临“灭顶之灾灭顶之灾”以现在的速度，以现在的速度，2050年，年，纽约，纽约，上海上海，东京和悉尼将淹于水中，东京和悉尼将淹于水中i) 经济的影响经济的影响 全球有超过一半人口居住在沿海100公里的范围以内，其中大部份住在海港附近的城市区域。所以，海平面的显著上升对沿岸低洼地区及海岛会造成严重的经济损害，例如：加速沿岸沙滩被海水的冲蚀、 地下淡水被上升的海水推向更远的内陆地方。ii) 农业的影响农业的影响 实验证明在co2高浓度的环境下，植物会生长得更快速和高大。但是，全球变暖的结果可会影响大气环流，继 而改变全球的雨量分布与及各大洲表面土壤的含水量。由于未能清楚了解全球变暖对各地区性气候的影响，以致对植物生态所 生成的转变亦未能确定。 对人类生活的潜在影响对人类生活的潜在影响iii) 海洋生态的影响海洋生态的影响 沿岸沼泽地区消失肯定会令鱼类，尤其是贝壳类的数量减少。河口水