溫室效應

溫室效應

溫室效應,又稱“花房效應”,是大氣保溫效應的俗稱。大氣能使太陽短波輻射到達地面,但地表受熱後向外放出的大量長波熱輻射線卻被大氣吸收,這樣就使地表與低層大氣溫作用類似於栽培農作物的溫室,故名溫室效應。自工業革命以來,人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加,大氣的溫室效應也隨之增強,其引發了一系列問題已引起了世界各國的關注。

基本信息

簡介

溫室效應如果沒有大氣的保護,地表平均溫度就會下降到-18℃,而實際地表平均溫度為15℃

溫室效應(Greenhouseeffect),又俗稱“花房效應”,是指大氣中的溫室氣體對地球的保溫作用。

太陽短波輻射可以透過大氣射入地面,而地面增暖後放出的長波輻射卻被大氣中的二氧化碳等物質所吸收,從而使地表和低層大氣變暖,如果大氣不存在這種效應,那么地表溫度將會下降約30或更多。反之,若溫室效應不斷加強,全球溫度也必將逐年持續升高。因其作用類似於栽培農作物的溫室,故名溫室效應。溫室效應被很多科學家認為是全球變暖的原因。

形成因素

溫室效應溫室效應

溫室效應源自溫室氣體,由於像二氧化碳等氣體吸收熱能氣體的功用是只允許太陽光進,而阻止其反射,進而實現保溫、升溫作用,因此被稱為溫室氣體。

二氧化碳

溫室效應主要是由於現代化工業社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣,這些燃料燃燒後放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。
二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無形的玻璃罩,使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發散,其結果是地球表面變熱起來。二氧化碳是數量最多的溫室氣體,約占大氣總容量的0.03%。

其他溫室氣體

人類活動和大自然還排放其他溫室氣體,它們是:氯氟烴(CFC〕、甲烷、低空臭氧和氮氧化物氣體。許多其它限量氣體也會產生溫室效應,其中有的溫室效應比二氧化碳還強。如,每分子甲烷的吸熱量是二氧化碳的21倍,一氧化氮(N2O)更高,是二氧化碳的270倍。

原理

溫室效應溫室效應

太陽輻射主要是短波輻射,而地面輻射和大氣輻射則是長波輻射。大氣對長波輻射的吸收力較強,對短波輻射的吸收力較弱。

白天:太陽光照射到地球上,部分能量被大氣吸收,部分被反射回宇宙,大約47%的能量被地球表面吸收。

夜晚:晚上地球表面以紅外線的方式向宇宙散發白天吸收的熱量,其中也有部分被大氣吸收。

大氣層如同覆蓋玻璃的溫室一樣,保存了一定的熱量,使得地球不至於像沒有大氣層的月球一樣,被太陽照射時溫度急劇升高,不受太陽照射時溫度急劇下降。一些理論認為,由於溫室氣體的增加,使地球整體所保留的熱能增加,導致全球暖化。

由來

溫室效應溫室效應

溫室效應主要是由於現代化工業社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣,大量排放尾氣,這些燃料燃燒後放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。

人類活動和大自然還排放其他溫室氣體,它們是:氯氟烴(CFC〕、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物氣體、地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陸地上的森林,尤其是熱帶雨林

分類

自然溫室效應
溫室效應簡略圖溫室效應簡略圖
大氣輻射向所有方向發射,包括向下方的地球表面的放射。而溫室氣體有效地吸收地球表面、大氣本身相同氣體和雲所發射出的紅外輻射。溫室氣體將熱量捕獲於地面-對流層系統之內,被稱為“自然溫室效應”。增強的溫室效應

大氣輻射與其氣體排放的溫度水平強烈耦合。在對流層中,溫度一般隨高度的增加而降低。從某一高度射向空間的紅外輻射一般產生於平均溫度在-19℃的高度,並通過太陽輻射的收入來平衡,從而使地球表面的溫度能保持在平均14 ℃。溫室氣體濃度的增加導致大氣對紅外輻射不透明性能力的增強,從而引起由溫度較低、高度較高處向空間發射有效輻射。這就造成了一種輻射強迫,這種不平衡只能通過地面-對流層系統溫度的升高來補償。這就是“增強的溫室效應”。

危害後果

氣候變暖
溫室效應影響溫室效應影響

觀測數據表明,自19世紀以來,全球平均氣溫升高了0.3~0.6℃,1990年以來溫度升高幅度更大。全球氣候變暖主要是溫室效應引起的,工業革命以來,大量化石能源被開採用作工業生產、交通運輸和居民生活,導致大氣中的二氧化碳濃度上升,加劇了溫室效應,打破了原有的平衡,使地球接收來自太陽的熱多於地球散放到太空的熱量,從而導致全球氣候變暖。

溫室效應就是由於大氣中二氧化碳等氣體含量增加,使全球氣溫升高的現象。如果二氧化碳含量增加一倍,全球氣溫將升高3 ℃~5 ℃,兩極地區可能升高10 ℃,氣候將明顯變暖。

其他影響

1、地球上的病蟲害增加;
2、海平面上升;
3、氣候反常,海洋風暴增多;
4、土地乾旱,沙漠化面積增大。

應對措施

減少大氣中的CO₂
二氧化碳含量逐年增加,尤其自60年代後二氧化碳含量逐年增加,尤其自60年代後

廣泛植樹造林,加強綠化;停止濫伐森林。用太陽光的光合作用大量吸收和固定大氣中的二氧化碳。其他還有利用化學反應來吸收二氧化碳的辦法,但在技術上都不成熟,經濟上更難大規模實行。

適應氣候

建設海岸防護堤壩等工程技術措施防止海水入侵外,有計畫地逐步改變當地農作物的種類和品種,適應逐步變化的氣候。

日本北部因為夏季過涼,過去並不種植水稻,或者產量很低。但是由於培育出了抗寒抗逆品種,連最北的北海道不僅也能長水稻,而且產量還很高。氣候變化是一個相對緩慢的過程,只要能及早預測出氣候變化趨勢,適應對策能夠找到並順利實施的。

削減CO₂的排放量

削減CO₂的排放量,是1992年巴西里約熱內盧世界環境與發展大會,各國領導人共同簽字的《氣候變化框架公約》的主要目的。公約要求在2000年已開發國家應把CO2排放量降回到1990年水平,並向開發中國家提供資金,轉讓技術,以幫助開發中國家減少CO₂的排放量。

加強溫室氣體監測

溫室氣體指的是大氣中的一些微量氣體,能夠使太陽的短波輻射透過大氣層,到達地面使地表升溫;阻擋地球表面向宇宙空間發射的長波輻射,使之無法透過大氣層,從而繼續保持地面的溫度,如大氣中的二氧化碳、甲烷、二氧化氮等均屬於溫室氣體。 溫室氣體在大氣中停留的時間較長會產生的溫室效應,因此摸清溫室氣體排放現狀,檢驗溫室氣體清單編制結果,合理分配溫室氣體減排指標,幫助尋找溫室氣體減排的依據,可以為應對溫室效應提供必要的基礎數據。

溫室氣體監測所使用的設備主要有溫室氣體監測儀器和反應性氣體監測儀器、顆粒物監測儀器、黑碳觀測儀器、太陽光度計和濁度儀等。

溫室氣體種類

溫室效應溫室效應

溫室氣體占大氣層不足1%。其總濃度需視乎各‘源’和‘匯’的平衡結果。‘源’是指某些化學或物理過程使到溫室氣體濃度增加,相反‘匯’是令其減少。人類的活動可直接影響各種溫室氣體的‘源’和‘匯’而因此改變了其濃度。
大氣層中主要的溫室氣體有二氧化碳(CO2),甲烷(CH4),一氧化二氮(N2O),氯氟碳化合物(CFCs)及臭氧(O3)。大氣層中的水氣(H2O)雖然是‘天然溫室效應’的主要原因,但普遍認為它的成份並不直接受人類活動所影響。表一顯示了一些溫室氣體的特性。

全球變暖潛能’(GlobalWarmingPotential)
各種溫室氣體對地球的能量平衡有不同程度的影響。為了幫助決策者能量度各種溫室氣體對地球變暖的影響,‘跨政府氣候轉變委員會’(IntergovernmentalPanelonClimateChange,IPCC)在1990年的報告中引入‘全球變暖潛能’的概念。‘全球變暖潛能’是反映溫室氣體的相對強度,其定義是指某一單位質量的溫室氣體在一定時間內相對於CO2累積輻射力*。表二列出‘跨政府氣候轉變委員會’報告內一些溫室氣體的‘全球變暖潛能’。對氣候轉變的影響來說,‘全球變暖潛能’的指數已考慮到各溫室氣體在大氣層中的存留時間與及其吸收輻射的能力。在計算‘全球變暖潛能’的時候,是需要明瞭各溫室氣體在大氣層中的演變情況(通常不太了解)和它們在大氣層的餘量所產生的輻射力(比較清楚知道)。因此,‘全球變暖潛能’含有一些不確定因素,以CO2為相對比較,一般約在±35%。
*輻射力的定義是由於太陽或紅外線輻射份量的轉變而引致對流層頂部的平均輻射改變。輻射力影響了地球吸收和釋放輻射的平衡。正值的輻射力會使地球表面變暖,負值的輻射力使地球表面變涼。

溫室氣體濃度的轉變
i)二氧化碳(CO2)
夏威夷的冒納羅亞觀象台在1958年已開始對大氣層中的CO2濃度作仔細測量。表二顯示CO2在大氣層中平均濃度由1958年約315ppmv(百萬份之一體積)升至1997年約363ppmv。冒納羅亞觀象台的數據亦反映了每年在北半球因為植物呼吸作用而產生的周期變化:CO2濃度在秋、冬季時增加而在春、夏季時減少。與北半球相比,這種隨著植物生長及凋萎的CO2濃度周年變化在南半球的出現時間是剛剛相反,而且變化幅度較小,這種現象在赤度附近地區則完全看不到。

ii)甲烷(CH4)
CH4在大氣層中的增長速度已在近十年減少下來,尤其在1991至1992年間有明顯的下降,但在1993年後期亦有些增長。1980至1990的平均增長速度是每年13ppbv(十億份之一體積)。

iv)氯氟碳化合物(CFCs)
在各種氯氟碳化合物中,以CFC-11及CFC-12較為重要,因為其濃度比較高與及它們對平流層內的O有很大影響。在多種人造的氯氟碳化合物中,以CFC-11及CFC-12的濃度最高,分別約為0.27及0.55ppbv(量度於冒納羅亞觀象台,1997,見圖五和六)。從它們的‘全球變暖潛能’數值,顯示這兩種氣體吸收紅外線輻射的能力相當高,估計在八十年代期間除了CO以外,CFC-11及CFC-12在所有溫室氣體中對輻射力的影響已占了三份之一。

神奇的“效應”

世間充滿著無窮的奧妙,誘惑著求知慾旺盛的人們去不斷探索揭秘,一些效應每天正在你的身邊悄然發生,也許是實驗室里的一次偶然發現,讓你驚嘆於它們的奇妙。通過本任務的科學介紹,各種各樣奇妙的效應從此不再神秘莫測。

氣候效應

氣候效應 更多森林百科知識,詳見微百科:森林百科
地球表面上由於各種原因引起的大氣物理作用所表現出的氣候效果叫做氣候“效應”。大自然氣象萬千,氣候“效應”繁多,有一些是大自然本身就存在,有一些卻是人為造成的。
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