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浅谈二氧化碳与温室效应（第1页）

浅谈二氧化碳与温室效应

曹跟华1，李玉杰2，张素云1

1。河北省气象科技服务中心，石家庄0500211．

2。军械工程学院基础部理化教研室，石家庄050003；

摘要：在全球变暖背景下我国面临二氧化碳的减排压力。本文首先介绍了温室效应的定义，以及温室效应增强与全球变暖的关系，最后分析了温室气体二氧化碳是否是引起全球变暖的主要原因，得出以下结论：温室气体只能对升温起加剧作用，自然因素才是全球变暖的主要原因。

关键词：全球变暖二氧化碳温室效应温室气体

1引言

八国集团峰会于酷暑7月在日本北海道拉开了序幕，本次峰会讨论的焦点之一就是气候变化，温室效应的问题。人类为了免受气候变暖的威胁，早在1997年12月，于日本京都召开的《联合国气候变化框架》公约缔约方第三次会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以拟制全球变暖的《京都议定书》。并且美国曾经于1998年5月签署了《京都议定书》，但2001年，布什政府以“减少温室气体排放将会影响美国经济发展”和“发展中国家也应承担减排和限排温室气体的义务”为借口，宣布拒绝批准《京都议定书》。目前美国是拒签《京都议定书》的唯一的主要工业化国家。为期三天的会议关于温室效应的问题最后八国承诺在2050年前将全球温室气体排放量减少一半。但是减排的规模并未量化，因为与会领导人没有就比较排放量的基准年份取得共识，也没有就许多人所希望的中期减排达成一致，减排困局未消。下面我们就温室效应，以及导致温室效应的温室气体二氧化碳与全球变暖的关系做以分析。

2温室效应和全球变暖

自然界中的一切物体都以电磁波的形式向周围辐射能量，通常高温物体向外发出短波辐射，而低温物体则发射长波辐射，地球表面的大气层，允许太阳辐射的短波部分通过，但是却阻挡地面的长波辐射，地球表面的大气层和地表组成的这一系统就好像一个巨大的“玻璃温室”，使地表始终维持着一定的温度，产生了适于人类和其他生物生存的环境。我们将大气对地面的这种保护作用称为大气的温室效应。温室效应的存在保存了地球的热量，使地球温度适宜人类生活。人们通常把正常情况下的温室效应称为自然的温室效应[1]。

通过最新分析表明，过去100多年中，全球地表温度平均上升了0。6℃[2]。而且，政府间气候变化委员会（IPCC）利用有关气候模式模拟结果还说明，本世纪内全球平均气温将以每10年0。2~0。5℃的速率持续升高[3]。这样的升温将给地球上各种类型的生态系统形成巨大威胁，对人类生活也产生直接和间接的影响，因此对全球变暖的趋势必须进行遏制。虽然导致全球变暖的真正原因，说法不一，但是温室效应增强肯定是其中原因之一，而导致温室效应发生的气体称为“温室气体”，这些气体让太阳短波辐射自由通过，同时又能吸收地表发出的长波辐射。这些气体有二氧化碳、甲烷、氟利昂、臭氧、氮氧化物和水蒸气等，近几十年的观测研究表明，大气中的温室气体浓度正在不断增加，其中CO2在大气中的浓度由工业化前的280ppmv上升到了2004年的379ppmv。近一个多世纪以来，全球大气中CO2浓度增长率大约为每年0。4%[4]。目前学界认为导致温室效应增强的主要罪魁祸首就是二氧化碳浓度的增大。由于人口的急剧增加，现代生活对能源的需求也日益增加，且各国都加快了工业化的进程，这样就必须大量地使用燃料来获取内能，从全球来看，从1975年至1995年，能源生产就增长了50%，二氧化碳排放量相应有了巨大增长。另外，石灰岩被制成水泥的过程也释放出二氧化碳；土地的开发利用减少了植物吸收二氧化碳的量，又由于森林被大量砍伐，大气中应被森林吸收的二氧化碳没有被吸收，这些都导致排放至大气中的CO2浓度迅速增加。因此1997年12月，于日本京都召开的《联合国气候变化框架》公约缔约方第三次会议通过了旨在限制发达国家温室气体（主要为二氧化碳）排放量以拟制全球变暖的《京都议定书》。

3二氧化碳与全球变暖的关系

在漫长的地球历史中，气候始终是动态变化的，引起地球系统气候变化的原因有很多，但可以将其归结为两点，即:天文原因和人为原因。

天文原因只要包括太阳活动、地球轨道参数的改变、地外物体的碰撞等。其中人们对于太阳黑子活动影响的研究较多。有人认为近100年以来太阳黑子相对数呈现一个增强的趋势，与大气中二氧化碳的浓度值和全球变暖的趋势基本吻合。但是地球轨道特征的改变对气候变化的影响在时间尺度上较长；地外天体的撞击对气候变化的影响比较偶然。研究较少。

人为因素主要包括两个方面，一方面，人们在日常生产和生活中通过燃烧化石燃料释放出大量的温室气体。近年来主要温室气体的排放量不断增加，引起温室效应增强，另一方面，森林的砍伐，耕地的减少等也间接导致大气中温室气体的浓度的增加。

现在的研究重点集中在人为因素上，对天文影响的研究还比较少。这也是在气候变暖机理分析时，人们更倾向于温室效应增强的原因之一[5]。20世纪的气温在波动中上升，这一事实是同期稳定上升的温室气体含量变化不能完全解释的[6]，而且目前的任何检测研究尚不能说明，仪器观测到的近百年来大气中温室气体浓度的增加与全球气候变暖两个现象之间存在因果联系[7]。那么二氧化碳浓度增加是不是全球气候变暖主要原因呢？我们来看以下分析。

⑴而现有的温度观测记录最长不超过150年，根据这个记录可以看到现代气候逐渐变暖，但是仅仅从这个记录本身却无法判断气候变暖是19世纪中后期寒冷气候的回暖，还是超出了自然气候变化率的范围。

⑵通过南极东方站附近钻探冰岩芯得到的数据，科学家们发现在距今42万年之内，地球一共有四个高温期，其中距今33万年附近和13万年附近的两个高温期的平均气温都明显高于近一万年来高温期的平均气温。这一发现有力挑战了温室效应理论，关于地球气温升高缘于人类和工业活动的观点。

⑶IPCC第3次评估报告，自从20世纪50年代以来，全天最高和最低气温测量已覆盖50％以上的全球陆地面积，这些数据显示日平均最低气温的增温速率是最高气温的两倍，全天温度范围减小0。8℃。对全球2000个观测站不足40年的观测资料所进行的分析，夜间与白天的增温幅度分别为0。84K和0。28K，这意味着几乎所有地面探测的增温都是由于夜间增温的缘故。如果二氧化碳等温室气体对长波的吸收特性是气候变暖的主要原因，则由此造成大气增暖理应与太阳的短波辐射无关，即白天和夜晚的增温幅度理应相同，但事实是夜间的增温幅度总是高于白天。人们尝试着用云及云的覆盖进行解释，但所阐述的理由缺乏说服力。夜间的增温也不能简单地归因于城市热岛效应，因为即使在没被开发且人口不足10000人的乡村也会有这种趋势。

⑷科学家们通过对更长时间内的气候变化进行的研究发现，温度变化记录与大气中二氧化碳含量变化并不完全一致[8]。尽管大气中二氧化碳的含量仍在不断增加，但这种趋势却被寒冷期中断了三次（最近的一次寒冷期在20世纪60年代末70年代初）。例如，从19世纪末到20世纪初，全球气温的变暖并不是持续的，其中从20世纪40年代到70年代气温约下降0。05℃；然而这段时间正是第一次世界大战及战后恢复时期，大气中二氧化碳浓度迅速增加，显然这时期气温变化的特征与温室效应的加剧是背道而驰的。另外，从我国有较准确的气象资料记录显示，自唐朝至今的一千多年中，我国气温经历了高温-低温-高温的变化过程，其最大温差达3℃，而近些年来高温天气与上世纪的低温时期相比，其温差未超过1℃。Fiseher[9]等研究了最近三次大冰期结束时的情况，发现大冰期结束后全球温度的上升超前二氧化碳的增加。与此相类似，冰期开始时，二氧化碳的减少也落后温度的下降数千年[10]。

⑸对流层通常被看做充分混合的气层，整个气层中从低空到高空的温度变化有很好的一致性，但事实却不完全是这样的。从1979年1月开始，NOAA卫星搭载的微波探测仪（MSU）可以精确地遥感对流层低层（1000～8000m）的大气温度，精度可以达到0。01℃，而且可以完整覆盖整个地球。MSU探测的全球对流层底层平均气温从1979年到1999年期间的线性趋势只有+0。06℃a，几乎没有变暖的趋势。这就是说，最近几十年全球气温的变暖并非如以前认为的那样整个对流层都迅速升温，而是只出现在近地面非常薄的一层大气中。这对主流观点关于全球变暖原因的论断提出了质疑。因为如果升温是由于二氧化碳等温室气体的增温效应，大气层本身的增温应该比地球表面增温快。

⑹如果真的是由于二氧化碳过量排放导致全球温度升高，则同时也会导致云量增加，那么这种增温很容易因到达地球表面阳光量的减少而抵消，云量只要增加2%就能抵消大气中二氧化碳增加一倍所产生的增温效果[11]。

气候变化是一个极其复杂的系统过程，它与整个宇宙的环境都有密切关系，并不是二氧化碳能单独左右的。两位来自德国和以色列的科学家通过研究海底化石中氧的同位素，计算出地球表面温度的变化，之后他们又用宇宙射线活动的变化与此同位素作对比，又通过观察宇宙射线怎样作用于陨星中的铁的同位素最终做出测定。结论表明，气候波动在过去的5。5亿年间和宇宙射线有关，而与二氧化碳无关。

以上这些分析表明二氧化碳对气候变化的作用在认识上还有一定的差距，根据分析，目前把气候变暖完全归因于二氧化碳等温室气体是片面的。我们有必要加强对温室效应增强与气候变化之间相互关系的深层次的研究。

参考文献：

[1]Houghton。J。T。Gl。LionPublishing

[2]ZwiersF。W。andAndrewJ。Weaver。2000。Thecausesof2。Sce，290:2133~2137

[3]IPCC。Climatege1995:Thesatege。tributiroupItotheSdAssessmeheIPCC（Houghton，J。T。eds。）。CambridgeUyPress。1996

[4]丁一汇，孙颖．国际气候变化研究新进展．气候变化研究进展，2006年7月，第2卷，第4期，161～166

[5]任振球。全球变化：地球四大圈层异常变化及其天文原因。科学出版社。1990

[6]龚道溢，王绍武．全球气候变暖研究中的不确定性．地学前缘（中国地质大学，北京），2002年4月，第9卷，第2期，371～375

[7]王绍武，谢志辉，蔡静宁等．近千年全球平均气温变化的研究．自然科学进展，2002年11月，第12卷，第11期，1145～1148

[8]陈子俭，汪呈理．“温室效应”与气候变暖．安庆师范学院学报，1999年2月，第5卷，第1期，62～64

[9]FISCHERH，WAHLENM，**ITHJ，etal．Icecorereospheridthelastthreeglacialterminations[J]。Sce，1999，283：1712～1714

[10]PETITJR，JOUZELJ，RAYal．datmospheric：historyofthepast420000yearsfromtheVostokitarature，1999，292：699～702

[11][美]丹尼尔·科恩著．气候之谜．北京：中国环境出版社，1989年

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