溫室效應(yīng)變化(溫室效應(yīng)變化趨勢圖)

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每當(dāng)冬天到來時(shí)，我們都會穿厚衣服，以減少身體熱量散失的速度，以抵御寒冷。那么地球是如何在溫度接近絕對零的空間中保持平均15攝氏度的表面溫度的呢？

溫室效應(yīng)、地球供暖

答案很簡單，就是地球的大氣層（大氣層的溫室效應(yīng)起了主要作用）。與人類冬天穿的厚衣服相比，大氣層是地球天然的保暖衣物。然而，近幾十年來，大氣的溫室效應(yīng)幾乎成為眾矢之的。似乎所有的異常都是它造成的。事實(shí)真的如此嗎？

首先我們先來簡單了解一下現(xiàn)場氣氛

很多朋友認(rèn)為大氣層離我們很遠(yuǎn)，是天上的一個“東西”。比如新聞報(bào)道中常說：宇航員乘坐返回艙進(jìn)入大氣層，返回艙會因大氣摩擦而發(fā)光發(fā)熱，最后降落在地面上。所以很多人都覺得氣氛很高，離我們很遠(yuǎn)。

但事實(shí)上，大氣層的范圍非常廣泛。地球表面以上數(shù)千公里以內(nèi)的空間范圍，就是大氣層存在的地方。此外，大氣層的高度沒有精確的值。它與宇宙的界限比較模糊。是的，原因很簡單。大氣中氣體的密度基本上隨著高度的增加而減小。一般1000公里就被認(rèn)為是大氣層的厚度（但并不代表上去就沒有大氣層，只是密度極低）。

那么這樣一層厚度達(dá)千公里的大氣層是如何成為地球的保暖服的呢？（溫室效應(yīng)就是這樣產(chǎn)生的）

首先，我們需要了解地球表面的熱量來源。顯然這個來源就是我們的太陽。作為太陽系的老大，它的質(zhì)量占據(jù)了整個太陽系的99.86%，可以說是絕對的地位。而作為一顆恒星，它的核心部分無時(shí)無刻不在進(jìn)行核聚變，輻射出大量的光和熱，無時(shí)無刻不在向周圍的行星“送溫暖”。（有的朋友會問地核的熱量如何？是的，地核確實(shí)非常熱，內(nèi)部溫度甚至可以與太陽表面溫度相媲美。但是，由于成分和結(jié)構(gòu)的原因?qū)Φ厍騺碚f，內(nèi)部隔熱效果很強(qiáng)，因?yàn)楹诵臏囟葘Ρ砻嬗绊懞苄。?/p>

太陽表面的溫度約為5500攝氏度，光輻射的能量通過太陽與地球平均1.5億公里的距離到達(dá)地球。并且從太陽光譜中我們可以看出，大部分光輻射都是短波輻射（波長小于3微米），其中能量最集中在可見光波段（波長400~760納米），所以太陽輻射可以比較順利的通過。大氣（通過的光輻射的波長帶主要集中在295納米到2.5微米之間，1微米=1000納米，其余被大氣吸收或反射），到達(dá)地表。

當(dāng)太陽輻射到達(dá)地球表面時(shí)，會對地球表面產(chǎn)生變暖效應(yīng)，但我們也知道，除非物體的溫度達(dá)到絕對零，否則任何時(shí)候都會有熱輻射，地球表面也不例外，所以太陽輻射不可能被地球表面完全吸收，一部分以熱輻射的形式發(fā)射到太空。

但遺憾的是，由于地球表面的溫度遠(yuǎn)低于太陽表面，所以它的熱輻射主要是長波輻射（這個很容易理解，不然的話，我們就會在晚上看到地面發(fā)出可見光），而長波輻射輻射主要是指波長在4到120微米之間的電磁波，但這些長波輻射卻正中大氣溫室氣體的下懷，因?yàn)闇厥覛怏w強(qiáng)烈吸收長波輻射（大氣中的溫室氣體主要是二氧化碳、甲烷、一氧化碳等）氮?dú)狻⑺魵獾葰怏w）

這些氣體吸收輻射能量后，會再次產(chǎn)生長波輻射并向四周擴(kuò)散。顯然，它的一部分將再次到達(dá)表面。這個過程稱為大氣反向輻射，也是地表熱量的主要來源。（即溫室效應(yīng)）

說到這里，大部分朋友可能就明白為什么人類需要控制溫室氣體排放了，因?yàn)闇厥覛怏w會增強(qiáng)大氣逆向輻射，直接后果就是地表溫度升高，進(jìn)而對人類造成一些有害影響。人類。

當(dāng)然，溫室氣體是無法消除的，否則大氣的隔熱效果會大大降低，地表溫度下降的后果會比上升更可怕。

發(fā)生什么了？我們簡單解釋一下，如果地球失去溫室效應(yīng)，地表溫度會是多少？零下19攝氏度！

是的，你沒聽錯。這樣的溫度會對地球生態(tài)造成很大的破壞。別的不說，首先，地球上幾乎不會有液態(tài)水。這足以完成第六次物種大滅絕。（從宜居帶的角度來看，沒有液態(tài)水的地球就不適合生命生存）

有的朋友會疑惑，這是真的嗎？溫室效應(yīng)會導(dǎo)致地表溫差超過30攝氏度嗎？為此，我們簡單介紹一下這個溫度是怎么來的。

首先，從熱平衡的角度來看，當(dāng)表面吸收的太陽熱輻射能等于表面本身發(fā)出的熱輻射能時(shí)，那么此時(shí)的溫度就可以稱為平均表面溫度。只要抓住了這一點(diǎn)，接下來的工作就會水到渠成。譚老師地理工作室綜合整理，最終得到了地表平均溫度的公式。

Te為地表溫度，I為太陽常數(shù)（說是常數(shù)，但到了其他行星就不一樣了，主要和行星到太陽的距離有關(guān)）；a為反射率，地球約為0.3；是斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)。

據(jù)此計(jì)算，如果地球失去溫室效應(yīng)，地表溫度將只有-19攝氏度，可見溫室效應(yīng)對地球生命的重要性。

但走得太遠(yuǎn)也不好。看看隔壁的金星。由于嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，其表面溫度約為475攝氏度。這里還是人們居住的地方嗎？

金星

當(dāng)然，上面我只是從極端的角度分析了溫室效應(yīng)存在的必要性以及過度嚴(yán)重造成的危害，但足以定性地解釋這個問題。

不過，正常情況下，溫室效應(yīng)是不可能消失的，只是我們需要將其控制在人類可以接受的范圍內(nèi)，否則氣溫上升的負(fù)面影響會讓人類承受后果。

溫室效應(yīng)是指傳輸陽光的封閉空間由于缺乏與外界的熱交換而產(chǎn)生的隔熱效應(yīng)。即太陽的短波輻射可以通過大氣層穿透到地面，而地面變暖后釋放的長波輻射則被大氣中的二氧化碳等物質(zhì)吸收。吸收，從而產(chǎn)生大氣變暖效應(yīng)。大氣中的二氧化碳就像一層厚厚的玻璃，把地球變成了一個大溫室。如果沒有大氣層，平均表面溫度將降至-23，而實(shí)際平均表面溫度為15。這意味著溫室效應(yīng)使地表溫度升高了38C。大氣中二氧化碳濃度的增加阻止了地球熱量的散發(fā)，導(dǎo)致地球溫度明顯升高。這就是著名的“溫室效應(yīng)”。

破壞大氣與地面之間紅外輻射的正常關(guān)系，吸收地球釋放的紅外輻射，像“溫室”一樣，導(dǎo)致地球溫度升高的氣體，稱為“溫室氣體”。二氧化碳是最豐富的溫室氣體，約占大氣總體積的0.03%。許多其他微量氣體也會產(chǎn)生溫室效應(yīng)，其中一些氣體的溫室效應(yīng)比二氧化碳更強(qiáng)。

大氣可以使短波太陽輻射到達(dá)地面，但從地表發(fā)出的長波熱輻射被大氣吸收，使地表和低層大氣的溫度升高。由于它的作用就像培育農(nóng)作物的溫室，所以被稱為溫室效應(yīng)。如果大氣中不存在這種效應(yīng)，表面溫度將下降約330C或更多。相反，如果溫室效應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)，全球氣溫將繼續(xù)逐年上升。

工業(yè)革命以來，人類排放到大氣中的二氧化碳等吸熱溫室氣體量逐年增加，大氣的溫室效應(yīng)也隨之增強(qiáng)。這引發(fā)了全球變暖等一系列嚴(yán)重問題，引起了世界各國的擔(dān)憂。的擔(dān)憂。除二氧化碳外，對產(chǎn)生溫室效應(yīng)起重要作用的氣體還包括甲烷、臭氧、氯氟烴和水蒸氣。隨著人口的快速增加和工業(yè)的快速發(fā)展，排放到大氣中的二氧化碳量也相應(yīng)增加；而且由于森林被大量砍伐，大氣中本應(yīng)被森林吸收的二氧化碳并沒有被吸收。隨著二氧化碳逐漸增加，溫室效應(yīng)不斷加劇。

氮?dú)夂脱鯕庠诳諝庵兴急壤罡撸鼈兌伎梢酝干淇梢姽夂图t外輻射。但二氧化碳不能穿過紅外線輻射。因此，二氧化碳可以阻止地表熱量輻射到太空，具有調(diào)節(jié)地球溫度的功能。如果沒有二氧化碳，地球年平均氣溫將下降20C。但如果二氧化碳含量過高，地球就會像在一個鍋里，溫度會逐漸升高，形成“溫室效應(yīng)”。

除了二氧化碳之外，還有其他氣體會形成溫室效應(yīng)。其中二氧化碳約占75%，氯氟烷烴約占15%20%，還有甲烷、一氧化氮等30多種。

如果二氧化碳含量增加一倍，全球氣溫將上升3至5，極地地區(qū)可能上升10，氣候?qū)⒚黠@變暖。氣溫升高將導(dǎo)致部分地區(qū)降雨量增加、部分地區(qū)干旱、颶風(fēng)更強(qiáng)更頻繁、自然災(zāi)害加劇。更令人擔(dān)憂的是，隨著氣溫升高，極地地區(qū)的冰川將會融化，海平面將會上升。許多沿海城市、島嶼或低洼地區(qū)將面臨海水上升的威脅，甚至被海水吞沒。20世紀(jì)60年代末，非洲撒哈拉牧區(qū)遭遇了長達(dá)六年的干旱。由于缺乏食物和牧場，牲畜被屠宰，超過150萬人餓死。

科學(xué)家預(yù)測，未來大氣中的二氧化碳每增加一倍，全球平均氣溫就會上升1.5至4.5攝氏度，極地地區(qū)的氣溫上升幅度將比平均水平高出約3倍。因此，氣溫上升不可避免地會部分融化極地冰層，導(dǎo)致海平面上升。海平面上升對人類社會的影響是非常嚴(yán)重的。如果海平面上升1m，直接受影響土地約5106km2，人口約10億，耕地面積約占世界總耕地面積的1/3。如果考慮到特大風(fēng)暴潮和海水入侵，海拔5m以下的沿海地區(qū)將受到影響。這些地區(qū)的人口和糧食產(chǎn)量約占世界的一半。一些沿海城市可能不得不向內(nèi)陸遷移，大多數(shù)沿海平原將變得咸味或沼澤，使其不適合糧食生產(chǎn)。同時(shí)，也會給河流中下游帶來災(zāi)害。當(dāng)海水入侵時(shí)，會導(dǎo)致河流水位上升，加速沉積，加劇洪水威脅，使河流下游環(huán)境急劇惡化。溫室效應(yīng)和全球變暖引起了世界各國的廣泛關(guān)注。當(dāng)前，氣候變化國際公約正在推動制定，減少二氧化碳排放已成為大勢所趨。

科學(xué)家預(yù)測，如果現(xiàn)在以受控方式砍伐樹木，到2040年全球變暖將減少5%，從而減少全球變暖、冰川融化等現(xiàn)象。

適當(dāng)?shù)臏厥倚?yīng)是有益的。目前全球年平均氣溫約為15。如果沒有CO2，地球表面的平均溫度將下降至-23，這顯然不利于生物的生存。

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