温室气体排放及温室效应读书报告.docx
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温室气体排放及温室效应读书报告
温室气体排放及温室效应读书报告
一、全球气候变化
过去100年来,地球正在经历着一次显著的以全球变暖为主要特征的气候变化,其变化的速度与强度超出了人们的预料,成为当今影响最为深远的全球性环境问题之一,从全球平均气温和海温升高,大范围积雪和冰川融化,以及全球平均海平面上升的观测事实,可以看出地球气候系统变暖的趋势明显。
1、地表温度变化
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1000年至2100年地表温度变化
世界银行在《世界发展报告2010:
气候变化与发展》中给出了1000-2100
年全球温度变化曲线,从中可看出工业革命之前的1000年里,全球气候基本无
太大变化,但自1750年全球气温开始上升,到目前为止增幅超过1C,在未来
100年里有可能进一步上升2-5C。
近百年气候变化由自然气候波动与人类活动共同造成,而近50年的全球变暖主要是由人类活动所导致,尽管对此尚有争论,但总体上在科学界已达成共识。
随着联合国政府间气候变化委员会(IPCC)关
于气候变化成因的认识逐步深化,“最近50年的气候变化由人类活动所导致”的
结论可信度逐渐提高。
IPCC的第三次评估报告(2001年)指出,新的、更强的证据表明,过去50年观测到的大部分增暖可能归因于人类活动(66%以上的可能性);IPCC的第四次评估报告(2007年)也显示,人类活动很可能是气候变暖的主要原因(90%以上的可能性)。
地球气候在不断变化,但地质年代的气候变化总体是缓慢的,而现代气候变化则是快速的,比地质年代的气候变化速率要快1000—10000倍,变化速度是空前的。
气候变化已成为一个不争的事实,并影响到整个人类在21世纪的基本生存,且其影响还将越来越大。
2、陆地温度变化
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1500.045±0.012
上:
1979-2005年地球地表温度(左)和卫星观测的对流层温(右)的线性趋势
下:
全球平均气温及对应的线性拟和
图中的下图显示的是综合了陆地和海洋的全球平均气温变化情况。
从这个图
可以看到,在19世纪后半期一直到1910年代,全球表面气温有上下0.2-0.3摄
氏度的波动,但是整体变化不大。
很难说有什么趋势。
这里面有几个点超出正常范围不少,有可能是实际存在的,也有可能是因为当时测量站点的覆盖面太低造成的。
从1910年代开始,到1940年左右,全球温度有一个持续的上升过程,温升幅度达到了0.35摄氏度。
最近的一次温升,就是从1970年代开始,至少持续到2005年,温升幅度已经达到了0.55摄氏度。
由于从1980年代开始全球测量温度的站点数量众多,连续性系统性都已经很完善,这一段数据的可靠性是很高的,或者说,观测到的从1970年代开始的这一次大幅度温升过程,是非常可靠、明显的。
3、海洋温度变化
在全球范围内,不仅仅全球平均温度的变化有这个逐渐加快的趋势,陆地和
海洋都可以观察到这个变化趋势。
几组浅层海水温度历史变化数据
4、高空温度变化
地球表面的温度变化趋势有了,高空如何呢?
在对流层,也可以观察到一个每10年0.12-0.19摄氏度的变暖率。
对于平流层,则观察到了一个每10年0.3-0.6摄氏度的变冷,不过最近的十年变冷率在下降。
由于数据相对少很多,对于平流层的变冷有可能高估了。
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不同高度大气温度趋势
从上到下:
平流层底部,对流层中上,对流层底部,地表
5、天气极端事件
天气极端事件的频率或强度已发生了如下变化:
(1)大部分陆地的冷昼、冷夜和霜冻的发生和频率很可能减小,而热昼、热夜和热浪的发生频率已经增加。
(2)大部分地区的强降水事件(或强降水占总降雨的比例)发生频率可能有所上升。
(3)自从1975年以来,在全世界范围内的极端高海平面事件可能已增加。
全球变暖已引起了全世界的广泛关注,成为当今人类社会亟待解决的重大问
题。
6气候变暖的影响
最新研究显示,与工业化前期时代平均气温水平相比,如果全球平均温度升
高超过2摄氏度或更多,将会产生危险得不可逆转的影响,主要包括水资源、粮食安全、健康影响、社会经济影响、生态系统影响等方面。
有趣的是,研究人员担心温室效应将会导致生男比例上升。
二、温室效应和温室气体
1、温室效应
温室效应是指大气层使地球变暖的效应。
大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,故名温室效应。
温室效应说明图
地球表面的大气由于对表面的长波辐射吸收能力强,所以大气层如同覆盖玻璃的温室一样,可以透过大气短波辐射,吸收热能,并阻挡了地球表面向宇宙空间的长波辐射,让能多红外线辐射被折返到地面上。
如果地球上不存在大气,那么根据能量平衡方程式:
S
二Te行(1-A)
式中,c是Stefan-Boltzman常数,5.67xi0"8W/m2•K4;S是到达地球的太阳辐射通量,W/m2;A是地球平均反射率,约为0.3。
由公式计算出地球的有效辐射温度255K(-18C)。
而实际地标温度是15C,相差33C,其原因就是由于地球大气的存在。
温室效应使得地球在被太阳照射时温度不会急剧升高,不受太阳照射时温度不会急剧下降。
但因为大气层中温室气体的成分增加,便会促使地球的总体温度上升。
近年来引人关注的全球气温反常的快速攀升,主要是认为作用使大气中温室气体的浓度急剧上升导致的。
近年来引起人关注的全球气温反常的快速攀升,主要是认为作用使大气中温室气体的浓度急剧上升所致的。
2、温室气体
广义的角度,能产生温室效应的大气成分称为温室气体,包括水蒸气、二氧
化碳、甲烷、氧化亚氮等。
狭义下的温室气体,主要指人为排放的温室气体,《京都议定书》附件A给
出了如下6种:
二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化合物、全氟化碳和六氟化硫。
主要温室气体的特征
3、辐射强迫
“辐射强迫”是指对地球气候系统辐射能量平衡的外来辐射扰动,主要用来描述辐射扰动对气候系统影响程度的大小。
外来扰动可以是具有辐射活性的物质(如C02、气溶胶等)浓度长期改变;可以是到达地球的太阳辐射量得长期变化;也可以是其他可影响辐射能量吸收因素的长期改变,如地面反射率的改变。
辐射手指的不平衡可促使气候参数发生变化,最终使气候系统达到新的平衡。
正的辐射强迫会使地球表面和底层大气变暖,而负的辐射强迫使它们变冷。
温室气体浓度的增加将降低地球表面到太空的辐射效率,是一种正的辐射强迫。
它导致了底层大气和地表增温。
人类活动导致四种长生命周期温室气体的排放:
C02、CH4、N20和卤代烃。
当排放大于清除过程时,大气中温室气体浓度则增加。
寿命长的温室气体有足够时间进行充分混合,从而在对流层中达到均匀分布;而寿命短的温室气体在对流层中分布则不均匀。
从工业革命前到现在,所有充分混合的温室气体引起的辐射强迫大约为
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