近年來，相信大家對全球變暖這個詞已經(jīng)很熟悉了，無論是網(wǎng)上還是教科書中都有介紹。中國等負(fù)責(zé)任的大國也積極的簽訂和履行著各種應(yīng)對氣候變化進(jìn)行節(jié)能減排的協(xié)議，關(guān)于全球變暖等氣候話題從上個世紀(jì)已經(jīng)多次拿到了聯(lián)合國大會進(jìn)行討論。
●關(guān)于氣候
氣候與天氣不同，天氣預(yù)報可以精確到分鐘級別，而氣候的研究是以年為單位的。按照世界氣象組織的規(guī)定，每30年就是一個標(biāo)準(zhǔn)的氣候計量時間段。簡單來說，氣候?qū)W研究的是全球范圍內(nèi)多年來的平均天氣狀況。
氣溫、降水等氣候要素及各種均值、極值等統(tǒng)計量是表述氣候的基本依據(jù)。比如二十四節(jié)氣表，就是中國古人依據(jù)長期的經(jīng)驗對氣候做出的總結(jié)。影響地球氣候的因素很多，包括：太陽活動、地表植被、大氣環(huán)流、洋流、海陸分布、地勢地形、地球的運動等，如今還要加上一個人類活動。因為隨著人類的全球擴張以及工業(yè)化進(jìn)程，人類已經(jīng)擁有了能夠影響地球氣候的能力。
上圖為不同地理區(qū)域?qū)?yīng)的氣候帶
太陽活動是影響氣候的關(guān)鍵因素，比如在某一個時期節(jié)點，太陽的活動比較活躍，地球上的氣候就會產(chǎn)生較大波動。
不過從短時間內(nèi)來看，比如100年，人類對地球局部氣候的影響已經(jīng)超過了上面的其它因素。在當(dāng)代，人類文明的能力已經(jīng)能夠影響到地球表面植被的分布情況，能夠使曾經(jīng)的綠洲變成荒漠。在大規(guī)模人口聚居的城市，由于人類活動所產(chǎn)生的熱量堆積起來，使市區(qū)的溫度比郊區(qū)高上好幾度，這被稱之為熱島效應(yīng)。
熱島效應(yīng)示意圖
人類活動除了會在局部地區(qū)產(chǎn)生熱島效應(yīng)，還會使地球平均氣溫上升，而導(dǎo)致地球平均氣溫上升的主要原因就是大量的溫室氣體排放。全球變暖是人為因素導(dǎo)致的，這并不是騙局或者謊言，這是多國科學(xué)家經(jīng)過長時間的研究得出的結(jié)論。從上世紀(jì)末，聯(lián)合國等國際組織都為全球變暖表達(dá)了憂慮，并采取了具體行動，比如達(dá)成了《京都議定書》等協(xié)議。
●什么是溫室氣體？
溫室氣體具有保溫的作用。溫室氣體對太陽光中的可見光（波長較短）具有高度的穿透性，而對地面反射的紅外光（波長較長）具有高度的吸收性。它們能大量吸收太陽光中的紅外線輻射，并將之釋放到大氣中，還能攔截地球表面反射回太空中的輻射。
當(dāng)太陽光照射到地球表面時，會使地表升溫，地球表面同樣會將大量的太陽光再次輻射回外太空，而大氣中的溫室氣體能夠截留地球表面的輻射，阻止了地球散熱，使地球表面變得更暖，就像給地球蓋了一層棉被。這種溫室氣體使地球表面溫度上升的效應(yīng)，就被稱之為溫室效應(yīng)。世界上最早論述相關(guān)問題的是法國科學(xué)家及數(shù)學(xué)家傅里葉。
目前地球大氣中主要的溫室氣體有水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等。不同溫室氣體吸收紅外線的能力與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。
《聯(lián)合國氣候變化框架公約的京都議定書》中規(guī)定要控制6種溫室氣體，它們是二氧化碳、甲烷、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化合物（HFCs） 、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。其中，后三類氣體產(chǎn)生溫室效應(yīng)的能力最強，但由于二氧化碳在空氣中的含量較多，對地球升溫的貢獻(xiàn)占了近一半。
●二氧化碳是主要的溫室氣體
地球大氣是混合物，主要由78%的氮氣、21%的氧氣、0.94%的稀有氣體、0.03%~0.04%的二氧化碳構(gòu)成，余下0.03%則是水蒸氣、臭氧、甲烷和其它大氣懸浮微粒?？梢园l(fā)現(xiàn)，地球大氣中二氧化碳含量其實很少，連0.1%都不到。不過就是這小小的二氧化碳增幅，就足以使全球平均氣溫上升。
古氣候?qū)W家綜合多方面的測量數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在工業(yè)革命以前大氣中的二氧化碳含量大約為0.0275%。據(jù)科學(xué)家統(tǒng)計，在上世紀(jì)50年代，那時地球大氣中的二氧化碳含量達(dá)到了0.0315%，而到了70年代就增加至0.0325%，并且二氧化碳濃度的增長速率還在加快。
大氣中二氧化碳濃度增加的主要原因有兩方面。一是工業(yè)革命以來化石燃料的廣泛使用。19世紀(jì)中葉以來，隨著化石燃料的廣泛使用，二氧化碳的排放量逐年升高，平均每年的增長率估計在4%左右。過去一個世紀(jì)的二氧化碳排放量超過了人類上千年的二氧化碳排放總量，不僅是全球人口的暴漲，還在于個人的碳排放量需求增加了數(shù)倍。
二是人類對植被的破壞速度大大增加。地球表面的綠色植物就是一個巨大的造氧工廠，還具有固定碳的作用。據(jù)估計，每平方米的森林可以轉(zhuǎn)化1~2公斤的二氧化碳。由于人類的居住以及農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)需要，大量的森林被砍伐。上世紀(jì)70年代每年約有24億立方米的木材被采伐，其中有一半都被燒掉了，使空氣中的二氧化碳含量增加了很多。植物的減少將使大氣中的二氧化碳得不到及時轉(zhuǎn)化。
研究表明，自工業(yè)革命以來，地球表面的平均溫度就一直在上升，特別是最近半個世紀(jì)，地球表面平均溫度的增幅與大氣中二氧化碳濃度的增幅幾乎同步。
上圖為地球表面溫度和二氧化碳濃度的趨勢變化
●溫室效應(yīng)的危害
由此可見，如果不采取行動，人類的二氧化碳排放量遲早會打破自然界中的碳循環(huán)平衡。
如果按照現(xiàn)有二氧化碳濃度的增長水平，到了2050年，大氣中高濃度的二氧化碳會使地球表面平均氣溫上升好幾度?？赡苡械娜擞X得沒什么，平均氣溫不就上升幾度嗎？沒什么大驚小怪的。要知道，平均氣溫上升會導(dǎo)致某一時刻的極端氣溫出現(xiàn)大幅度波動。比如，全球平均氣溫雖然上升了1℃，夏天就要比過去熱好幾度。
上圖為最近100多年的全球平均氣溫變化示意圖
氣溫的急劇變化，會使全球各地出現(xiàn)極端氣候的頻率增加。除了全球降水量將會重新分配，全球變暖會使高山及兩極地區(qū)的冰蓋融化，海平面上升，許多海撥較低的地方會變成澤國，世界地圖會因此而改變。此外，高濃度的二氧化碳還有可能使海水中的二氧化碳含量上升，讓海水酸度增加，危害海洋生物的生存，不過考慮到冰川融化，具體情況還有待考量。另外，全球溫度急劇上升，絕對會加速地球上的物種滅絕速度。全球變暖帶來的危害還不止這些，就不細(xì)說了。
如圖所示，由于全球變暖，北極圈的冰蓋開始融化，北極熊失去了賴以生存的家園，以后我們也許就只能在動物園看到北極熊了。
從上世紀(jì)70年代開始，美國科學(xué)家就利用衛(wèi)星研究北冰洋的海冰覆蓋情況，那時北冰洋的海冰覆蓋率在50%以上，而到了2007年海冰覆蓋率最低時只有29%，2012年最低值達(dá)到了24%?？赡苓^不了多久，當(dāng)北半球到了夏季，北冰洋上就完全沒有冰了。
上圖為北極圈衛(wèi)星照片
●金星就是最好的例子
如果人類現(xiàn)在盡快采取行動，扼制大氣中二氧化碳含量的增長趨勢，上面描述的場景可能就不會出現(xiàn)。不過我們可以從別的星球上感受一下溫室效應(yīng)的可怕。
金星是位于水星和地球之間的一顆行星，表面平均溫度高達(dá)475℃。更靠近太陽的水星，其表面溫度在白天最高也才427攝氏度。為何離太陽遠(yuǎn)的行星表面溫度反而比離太陽近的行星的表面溫度更高呢？關(guān)于金星表面高溫的成因，美國科學(xué)家卡爾·薩根最先給出了解釋，他認(rèn)為這是金星大氣產(chǎn)生的溫室效應(yīng)造成的。
上圖為金星表面火山噴發(fā)模擬圖，圖片來源于歐洲宇航局。
通過金星探測器傳回的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)金星上的大氣主要由二氧化碳構(gòu)成，還含有少量的氮氣。金星與地球的大小差不多，但金星表面的大氣比地球濃密，表面大氣壓大約是地球表面大氣壓的92倍。正是因為大量二氧化碳的存在，才使得金星表面的溫室效應(yīng)異?？植溃绻麤]有二氧化碳，金星表面的平均溫度將下降300多度。
地球大氣中的二氧化碳含量若繼續(xù)升高，地球表面的平均溫度必然會持續(xù)攀升，雖然達(dá)不到金星那樣的恐怖程度，但對人類以及地球上面的生命將會是個嚴(yán)重的威脅。
●結(jié)語
綜上所述，地球大氣中二氧化碳含量雖然不到0.1%，但因為二氧化碳是重要的溫室氣體，所以才會對地球氣候產(chǎn)生巨大的影響。二氧化碳濃度的上升是全球升溫的主要助力，這已經(jīng)成為了科學(xué)界的共識。
正因為如此，世界各國才大力倡導(dǎo)低碳生活、減少碳排放。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與減少碳排放這個兩難問題面前，終究還是要依靠技術(shù)變革來打破僵局，新能源無疑是發(fā)展的重點。
為了應(yīng)對全球變暖，給地球降溫，科學(xué)家們給出了各種奇思妙想。無非兩種途徑，一種是降低大氣中的二氧化碳含量，一種是直接利用物理方法減少太陽輻射到地球表面的熱能。顯然第一種途徑更切實可行。植樹造林、提高植被覆蓋率，還有就是在生產(chǎn)生活中減少二氧化碳排放，這正是負(fù)責(zé)任的大國正在做的事。
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