气候变化与温室效应的影响分析

2023-08-23 理论教育版权反馈

【摘要】：由于较少的热量逃逸到太空，这就是增强的温室效应。在工业革命之前的1000年里，大气中温室气体的浓度保持相对稳定。表14.2列出了几种重要的温室气体，在1750年和1998年的浓度，1990～1999年期间浓度的变化，和它们在大气中的存留时间。导致某些地区的季节至年际变化显著气候波动的现象有很多，其中厄尔尼诺和南方涛动事件是全球许多地区年际变化的最重要的自然现象。

地球从太阳吸收的辐射主要集中在地球表面，然后这种能量又通过大气和海洋环流重新分配，并且以长波（红外）方式辐射回太空。从年平均和把地球作为一个整体来考虑，进入的太阳辐射能量和出去的陆地辐射大致平衡。任何改变接受太阳辐射或失去辐射到太空的因子或改变大气、陆地与海洋中的能量重新分布的因子，都会影响气候。

温室气体浓度的增加将降低地球表面到太空的辐射效率，因为来自地球表面向大气的辐射多数被大气所吸收，并在高纬度和低温下重新射出，导致正的辐射强迫使低层大气和地表增温。由于较少的热量逃逸到太空，这就是增强的温室效应。辐射强迫值依赖于每种温室气体浓度增加的大小、相关气体的辐射特性以及业已存在在大气中的其他温室气体的浓度。另外，很多温室气体排放后，能在大气中停留几百年，真正的辐射强迫将影响很长时间。

当辐射强迫发生改变，使地球辐射平衡变化，气候系统会作出响应，全球水循环和大气海洋环流改变，由此影响天气系统以及区域温度和降水。任何人类引起的气候变化都将与全时间和空间尺度范围的自然气候变化背景相融合。由于气候系统各自成分间的相互作用，如大气和海洋、海洋和陆地的耦合，自然的气候变化在外部强迫不发生变化时也会出现。厄尔尼诺和南方涛动（ENSO）现象，即是年际时间尺度的这类自然的内部变化例子。因此，气候变化分析需要从自然变化中区分和识别人类引起的气候变化。

在工业革命之前的1000年里，大气中温室气体的浓度保持相对稳定。然而，自工业革命以来，由于人类活动的直接或间接影响，许多温室气体的浓度都明显增加。

表14.2列出了几种重要的温室气体，在1750年（工业革命前）和1998年的浓度，1990～1999年期间浓度的变化，和它们在大气中的存留时间。一种成分对气候变化辐射强迫的贡献，取决于该气体的分子辐射特性，大气中浓度增加量以及释放后在大气中的存留时间等。温室气体在大气中的存留时间是与社会经济密切相关的参数。也就是说，若自然过程不能把排放到大气中的温室气体清除掉，则具有长寿命的温室气体在大气中存留至少几十年，几百年，甚至几千年，在此期间，它们都对维持大气辐射强迫具有准不可逆的贡献。

表14.2　几种受人类活动影响的温室气体

①　在1990～1999年期间，二氧化碳的速率在0.9～2.8ppm／a之间变化，甲烷的速率在0.13ppb／a之间变化。
②　只计算1990～1999期间的速率。
③　CO2的生命期长短不一，这是由于不同的清除过程其更新速率不同。

据地质考古资料、历史文献记载和气候观测记录分析，世界气候经历着长度以几十年到几亿年为周期的变化，包括自然波动和人类活动影响两个方面。气候自然波动至少包含3种不同的周期：①数千年至万年以上的时间尺度的古气候变化，研究它有助于提示气候变化的机理，并为预测未来的气候变化提供依据；②数十至数百年时间尺度的气候变化，它直接决定着人类生存的气候环境；③季节至年际的气候波动，是检测长期气候变化的关键。导致某些地区的季节至年际变化显著气候波动的现象有很多，其中厄尔尼诺和南方涛动事件是全球许多地区年际变化的最重要的自然现象。人为因素的影响，其中最显著的是全球大气化学组成的改变，主要是温室气体的增加和臭氧耗减。过去100年来人为引起的变化已经可以与自然变化区分开来，且有人认为其影响的结果已大于过去1000年来的气候自然变化的结果。气候变化必将导致光照、热量、水分、风速等气候要素的量值和时空分布发生变化，因而势必对生态系统和自然环境产生全方位、多层次的影响。

气候变化与温室效应的影响分析

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