温室气体排放与全球气候变暖

——  尹红 国家气候中心研究员

大家好，我今天要分享的内容是温室气体的排放与全球气候变暖，过去几十年地球的气候发生了巨大的变化，表现为气温在上升，全球许多地区都发生了因为温室气体排放增加而导致的气象灾害和极端天气。从全球地表平均温度变化我们也可以看出，2020年全球平均温度较工业化前1850年到1990年平均值水平高出约1.2度，是有完整气象记录以来第二暖的年份，全球气候变暖的增加主要是由于人类排放的温室气体导致温室效应的结果。那么，什么是温室效应呢？

温室效应就是由于太阳发射的短波辐射到达地面，被地面吸收以后，发射的长波辐射却被大气中的二氧化碳等温室气体所吸收，导致气候变暖的一个过程。那么地球当中的温室气体就像一个大暖房，使地球温度不断的升加，但是大气中的温室效应也有好的一面，若无大气中的温室保温效应，地球表面的温度应该是零下18摄氏度，而非现在适宜生存的15摄氏度。工业革命前的几千年时间里大气中的二氧化碳浓度平均约为280ppm，然而，随着工业革命以来。人类的排放不断增加，2022年全球大气中二氧化碳浓度达到了418ppm。

那么地球当中有哪些温室气体呢？人类活动主要造成了四类温室气体的增加，分别是，二氧化碳，甲烷、氧化亚氮、还有一类就是卤代气体，它主要是一个氟氯碳化物，那么从工业化前温室气体的含量与2019年的比较，我们也发现了这类温室气体随着时间的增加。这些年都是在不断增加的，那么这些温室气体主要来源有哪些呢？像二氧化碳浓度的升高主要是由于工业革命以来，人类燃烧的石油、煤炭、天然气、毁林，不但造成了二氧化碳浓度的排放，也影响了植被对于二氧化碳浓度的吸收。

甲烷也是一类重要的温室气体，它是天然气，沼气和煤气的主要成分，它的含量虽然不如二氧化碳浓度高。但是它的温室效应却是二氧化碳的20-60倍，那么甲烷的排放源于我们生活密切相关的，像我们日常的生活垃圾，他在垃圾填埋的时候就会释放大量的甲烷，像我们常吃的水稻，它稻田根部也是一个甲烷的排放源。像一些反刍动物，像骆驼，长颈鹿，牛羊，它的胃部也会释放大量的甲烷。在煤炭，石油，天然气开采过程当中，它不但释放二氧化碳，也会释放甲烷。另外，城市污水的排放也是一个甲烷的主要释放源，所以说甲烷的排放与我们的生活是密切相关的。

氧化亚氮也是一个重要的温室气体，它的含量虽然在温室气体的百分之四左右，但是它在大气当中却是非常稳定的温室气体，像我们农业土壤，它会排放氧化亚氮，另外我们氮肥的使用也会排放氧化亚氮。另外生物质的燃烧，用火清除森林草地秸秆就会排放氧化亚氮。一些化石燃料的燃烧也会排放氧化亚氮。卤代烃气体，它在自然过程当中是一个非常小的的源，它的增长主要来源于人类活动，它这种温室气体在大气中的寿命非常长，是一种非常稳定的气体。那么这种卤代烃气体的增加与我们的生活是密切相关的，像我们工业生产的断桥铝门窗以及我们装修，还有工业当中使用的制冷剂、发泡剂、喷雾剂以及清洗剂的使用，都会释放卤代烃气体，这种卤代烃气体的释放，对我们的的危害还是很大的。向人类排放的卤代烃气体在平流层损耗，臭氧已经在南极上空造成了臭氧层空洞。

那我们前面讲的几种温室气体主要造成了全球的气候变暖，而气溶胶，它是以这个固体颗粒和液体颗粒的总称，它可以抵消部分由于温室气体造成的全球气候变暖。它也有一个自然排放和人类排放两种来源，在没有人类活动的时候，自然当中也会排放气溶胶。干旱地区陆地表面的沙尘，以及火山爆发时候会产生硫酸盐以及灰尘气溶胶。那么人类排放的气溶胶，主要是人类燃烧的煤炭，石油，都会产生大量的硫酸气溶胶。那么硫酸气溶胶对于全球气候降温的一个作用，它主要有两方面的作用，一个是气溶胶的直接效应。它是通过吸收散射短波和长波辐射起到一个降温的作用，另一方面，它有一个间接降温的作用，就是它可以作为云凝结合，改变云和降水的形成过程，。有气溶胶的时候，形成了较小的一个云颗粒，这样的云更容易反射太阳光的辐射，具有较高的反躁率。

那么像温室气体气溶胶这些不同因子对气候变化的影响，是怎样估计的呢？这里面要介绍一个物理量，就是辐射强迫，它是可以度量地气系统能量平衡是如何发生变化的。“辐射”是因为改变地球大气的入射的太阳辐射和出射的红外辐射之间的平衡。那么强迫呢？他就是表示地球辐射平衡正在被强制性的偏离其正常状态。那如果我们计算出来，发现是正的辐射，它就是地球温度上升导致全球气候变暖。而负的辐射强迫使全球气候变冷，科学家们通过计算也发现了像二氧化碳、均匀混合的温室气体甲烷，氧化氧氮，卤代烃等以及臭氧的变化，它主要是一个正的辐射强迫。那么这些因子使全球气候变暖。而像人类活动的土地利用的一个变化，还有排放的气溶胶，它以负的辐射强迫可以抵消部分全球气候变暖。而综合各种人类活动影响，那么人类活动主要造成了全球的一个正的温度增加。那么温室气体排放与全球气候变暖具有怎样的关系呢？政府间气候变化专家委员会IPCC每隔几年都会对全球的气候进行一定的评估，自工业化以来，人类影响已经使大气，海洋和陆地变暖，已经使我们的生态系统，粮食安全，日常生活都产生了非常大的影响，表现为冰川退缩、生物多样性减少、海平面上升、灾害性天气增多等等，所以我这里要呼吁一下。大家行动起来，减少温室气体的排放。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：中国气象学会
审核：钟鑫 中国气象学会秘书处科普部副研究员
出品：中国科协科普部
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来源: 科普中国创作培育计划

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