温室气体的作用

2.4.1温室效应

的温室效应是气候系统的自然特征。raybet雷竞技最新事实上，如果没有大气(以及温室效应)，地球的平均温度将比现在低33°C左右。地球/大气系统平衡了太阳辐射的吸收和辐射长波红外()对太空的辐射。地球表面主要吸收大部分短波太阳能来自太阳的辐射，但它也会以长波辐射的形式再辐射部分辐射(图2.3)。能量在到达地球表面之前就通过云层和大气的反射而损失掉了大气中的气溶胶．由于大气对短波辐射相对透明，几乎没有辐射被大气直接吸收。此外，平均约有30%的光线从地球表面反射回来。

大气吸收长波辐射的效率更高，长波辐射向上向太空发射，向下向地球发射。这种向下的排放使地球进一步升温。这种由大气的长波辐射再辐射引起的进一步变暖被称为温室效应。被吸收的长波辐射量

图2.3。地球的辐射和能量平衡。342 W m-2的净入射辐射被云层和大气或地表部分反射。在地球表面吸收的一些热量返回到大气中感潜热．其余部分辐射为热红外辐射，其中大部分被大气吸收，而大气又向上下发射辐射;这就产生了温室效应。(资料来源:Kiehl and Trenberth, 1997。)

图2.3。地球的辐射和能量平衡。342 W m-2的净入射辐射被云层和大气或地表部分反射。地球表面吸收的一些热量作为感热和潜热返回大气层。剩余的辐射为热红外辐射，其中大部分被大气吸收，大气又向上下发射辐射;这就产生了温室效应。(资料来源:Kiehl and Trenberth, 1997。)

然后向下再辐射是大气成分的一个函数。大气中的某些气体特别擅长吸收长波辐射，被称为温室气体。其中包括水蒸气、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一些氯氟烃(cfc)和一氧化二氮(N2O)(见本卷第3章)。

如果大气的构成变化的结果是温室气体浓度的增加，然后更多来自地球的红外辐射将被大气吸收，然后再辐射回地球。这改变了气候系统的辐射强迫，导致地球表面温度升高。raybet雷竞技最新地球系统辐射平衡中的这种扰动被称为辐射强迫的变化，而影响这种平衡的因素被称为辐射迫使代理(Shine et al.， 1990)。其中一种方式温室气体的影响是通过测定它们的辐射强迫来测量的。这可以被看作是它们改变气候的相对能力的衡量标准。raybet雷竞技最新

2.4.2当前温室气体浓度

本节讨论了主要温室气体及其对当前大气辐射强迫的相对贡献(图2.4)

图2.4。对1850-1990年温室气体和气溶胶变化以及太阳通量造成的全球和年平均辐射强迫(W m-2)的估计。矩形条的高度表示力的最佳或中值估计;柱状中的垂直线表示不确定度范围。(资料来源:Schimel et al.， 1996。)

图2.4。对1850-1990年温室气体和气溶胶变化以及太阳通量造成的全球和年平均辐射强迫(W m-2)的估计。矩形条的高度表示力的最佳或中值估计;柱状中的垂直线表示不确定度范围。(资料来源:Schimel et al.， 1996。)

前工业时代(1850年)。由于人类活动，大气中温室气体(水蒸气除外)的浓度自2000年以来已显著增加工业革命的开端．这些气体的来源包括化石燃料燃烧，热带森林砍伐、生物质燃烧、化学工业活动，以及农业活动。

二氧化碳是温室气体中最丰富的一种。二氧化碳的浓度已经从大约280上升百万分之一体积(ppmv)在前工业时期至358 ppmv，以每年1.6 ppmv的速度增长(图2.2)。1998年年中浓度为368 ppmv。主要二氧化碳源排放包括燃烧化石燃料和水泥生产．热带森林砍伐通过移除植被导致[CO2]增加，植被是CO2的主要汇之一(Weubbles和Rosenberg, 1998)。

就每分子而言，甲烷是一种比二氧化碳更有效的温室气体。目前全球平均浓度为1.72 ppmv，并以每年1%的速度增长。由于尚不完全了解的原因，甲烷浓度的增长率在1990年代初有所下降，但在过去几年中又恢复到较高的增长水平。甲烷产生于水稻栽培、反刍动物发酵、垃圾填埋场以及天然气生产和分配以及煤矿开采过程中的损失。

一氧化二氮在吸收长波辐射方面甚至比甲烷更有效。1990年的平均浓度约为311十亿分之一按体积(ppbv)计算，每年增长约0.2-0.3%。它的前工业水平大约是275 ppbv。增长的来源包括用于作物生产、生物质燃烧、工业过程和饲料场的肥沃土壤。因此，这是温室气体，以及甲烷，与农业活动最密切相关(Schimel et al.， 1996;参见本卷第三章)。

氯氟烃(cfc)是非常高效的温室气体，其寿命相对较长，约为100年。它们主要用作推进剂和制冷剂，可能更广为人知的是它们在破坏平流层臭氧方面的作用，而不是温室气体。目前，氟氯化碳11和12在大气中的浓度最高(分别为0.27和0.50 ppbv)。它们的浓度有所增加，但在20世纪90年代后期呈下降趋势。然而，自1900年以来，这些氯氟烃和其他氯氟烃占辐射强迫增量的15%，在20世纪80年代贡献了近25%的辐射强迫增量(Houghton et al.， 1990)。根据《蒙特利尔议定书》，氯氟烃的逐步淘汰表明，随着时间的推移，这些温室气体将变得不那么重要。它们正被卤化碳氢化合物(hcfc)所取代，尽管卤代碳氢化合物仍具有一定的温室气体能力，但其容量却小于它们所取代的氟氯化碳。这些变化在未来是否显著取决于它们的排放量有多大。

的平流层臭氧消耗一直是一个问题，因为它使越来越多的紫外线辐射到达地球表面。然而，对流层臭氧的增加也是一个问题，因为对流层臭氧是一种温室气体，也是一种影响人类、植物和动物的污染物。对流层臭氧的贡献大于N2O正迫使20世纪的气候raybet雷竞技最新系统。

这些不同气体对前工业时代到现在辐射强迫变化的相对贡献，以及其他一些外部强迫因素，如太阳活动的变化，如图2.4所示。显然，正面力量的最大贡献者是温室气体增加．按重要性排序，它们是CO2、CH4、卤化碳和N2O(见本卷第12章和第18章)。

继续阅读:IPCC第三次评估报告

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