温室效应原因陈佳琦,李亮,王孟,章艺2.docVIP

原因 根据物理学原理，自然界的任何物体都在向外辐射能量，一般物体热辐射的波长由该物体的绝对温度决定。温度越高，热辐射的强度越大，短波所占的比重越大;温度越低，热辐射的强度越低，长波所占的比例越大。太阳表面温度约为绝对温度6000K，热辐射的最强波段为可见光部分；地球表面的温度约为288K，地表热辐射的最强波段位于红外区。太阳辐射透过大气层到达地球表面后，被岩石土壤等吸收，地球表面温度上升；与此同时，地球表面物质向大气发射出红外辐射。大气层中的二氧化碳和水蒸汽等气体允许绝大部分太阳辐射透过并达到地面，使地球表面温度升高。同时，由于二氧化碳和水蒸汽分子可以产生分子偶极矩改变的振动，故能吸收太阳和地球表面发出的波长在2000纳米以上的长波辐射，仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙空间。同时，大气本身也向外辐射波长更长的长波辐射，其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受逆辐射后就会升温，所以大气对地面起了保温作用。这就是“大气的温室效应”。-14-另一种重要的温室气体CH4在过去的15000年中，其浓度一直保持在500～750ppbv，只是到了近一百年才出现大幅度的上升。CH4在大气中的浓度变化从1750年的750ppbv增加到1998年的1745ppbv，即增加了151%，平均每年以大约1.1%的比率增长(IPCC,1996)。大气中的痕量气体N2O是一种公认的温室气体。N2O在大气中的存留时间长，并可以输送到平流层，同时，N2O也是导致臭氧层消耗的气体之一。研究表明，自工业革命以来，大气中N2O的浓度急剧增加，从1750年的270 ppb增加到1998年的314ppb，即增加了17%，而且还以每年0.2%～0.3%的速度增加[22]。 有关研究结果表明，全球近百年来水蒸汽的浓度是增加的。大气中能够最有效地吸收地面辐射的成分是水蒸汽。空气湿度增加时，大气吸收的地面辐射就增多；空气干燥时，大气吸收的地面辐射就减少。另外，水蒸汽对温室效应的影响还要考虑其凝结（凝华）过程释放的巨大潜热量。由大气层中二氧化碳、甲烷、臭氧和一氧化二氮温室气体浓度升高所导致的总的温室效应的增强量为2.43W/m2。而在这些温室气体所导致的温室效应增强之中，CO2的贡献约占60%，即1.46 W/m2；CH4的贡献占20%，即0.48 W/m2；N2O的贡献是0.15 W/m 2[22]。但这些数据只是根据温室气体的辐射吸收特性得来的结果，明显没有考虑水蒸汽凝结释放的潜热对温室效应的影响，这样得出的数据不能正确地反映温室效应增强对气候变化的影响。对于二氧化碳以外的其他温室气体，含量虽然不多，但它们的作用不可低估，有关文献对此做了总结，具体特性如下[24]：①含量增加快。大气中甲烷浓度每年递增约1～2%，一氧化二氮平均每年递增0.5～1%，CFBS为5.7～6%，它们都超过了二氧化碳的增长率②存留时间长。二氧化碳在空气中存留只有几十年的时间，一氧化二氮在大空气中存留的时间可达170年，而碳氯化合物的存留时间却可长达5万年之久。所以即使微量气体的排放量不变，其浓度也会因逐年积累而不断提高。华北电力大学硕士学位论文-15-③吸热能力强。温室气体的重要性不在于它们的浓度，而是取决于它们吸收红外辐射的温度。因此，尽管有些温室气体的浓度与二氧化碳相比很低，但它们却具有很强的温室效应，必需引起足够的重视。例如，单位甲烷的吸热量是二氧化碳的21倍，一氧化氮是二氧化碳的270倍。通过对资料的分析发现，几乎所有的文献都只是从温室气体的物理特性方面分析它们对温室效应的贡献，没有更深入地考虑过水蒸汽对温室效应的影响，这些文献的理由是水蒸汽含量不稳定且地区间分布不平衡，不易被人们测量和控制[25]。但是，水蒸汽对温室效应的贡献可能并不主要取决于其浓度的多少，而且，这种理由并没有考虑水蒸汽凝结（凝华）释放的大量潜热对气候变化的影响。 2.2对二氧化碳浓度增加与全球气候变暖关系的质疑 2.2.1目前关于全球气候变暖原因的一些主要观点 大气中温室气体含量的增加将会减少地面红外辐射放射到太空，地球的气候系统因此需要调整以使吸收和释放辐射的份额达到新的平衡，这个调整主要是地球表面及大气低层的变暖。“当二氧化碳含量升高时，会增强大气对太阳光中红外线辐射的吸收，阻止地球表面的热量向外散发，从而使地球表面的平均气温上升。”（上海教育出版社2001年版初中义务教育教材化学上册第37页），这是目前关于全球气候变暖原因的主流观点，这种观点认为人为因素是造成全球气候变暖的主要原因。除此之外，关于全球气候变暖的原因还有一些别的观点。其中一种观点认为目前全球温度升高是由于太阳射线能量的长期变化造成的[22]。宇宙射线随太阳周期发生变化，并与太阳风相互作用，太阳风直接影响地球上空云层的形成，从而对气候产生影响。另一种观