3 为什么温室气体会使地球变暖？

地球变暖是由温室气体产生的温室效应造成的。温室气体之所以能够使地球产生温室效应，是因为当不同波长的热辐射通过温室气体时，其吸收程度大不相同。

地球的热量来自太阳。太阳表面温度高达6000℃，它不间断地向宇宙辐射能量。由于太阳表面的高温度，地球接收到的太阳辐射主要为可见光，系短波辐射，其最大能量在600nm左右。地球被太阳加热后，地球表面的温度为摄氏零上或零下几十度，比太阳的温度低得很多。温度这样低的地球表面也向宇宙发出热辐射，这种辐射为红外线，系长波辐射，其最大能量在 16000nm左右。太阳射向地球的光和热，大约有 63 %被云层、大气层和地面反射出去，其余大约有37 %被地球表面吸收。由于地球表面围绕着一层大气，大气中的二氧化碳等温室气体可以使由太阳辐射进来的短波容易通过，但能吸收地球表面向宇宙发出的长波辐射。这些温室气体大约能捕捉住 90 %的外逸热辐射，并能在很长的时间内保留下来，这对地球就形成了温室效应（见图3.1）。

温室气体对地球产生的温室效应，对地球上的生命来说是不可或缺的。如果没有温室气体的阻隔和温室效应的影响，外逸热辐射全都逃出了地球，地球表面的平均温度不会是现在的 15℃，而将是-18℃，地球会是一个冰球。所以温室气体对于地球上的生物是极为重要的。今天，地球已经经过了几十亿年的演化，使温室气体的浓度正好能适应人体和生物界生存的需要。现在的问题是，大气中的温室气体浓度越来越高，温室效应越来越强，使得地球越来越暖热，地球“发烧”了（见图 3.2）。如果不及早采取有效措施加以控制，就将要“发高烧”了。

多少亿年以来，煤、石油和天然气一直埋藏在地下。在工业化开始以后，特别是最近几十年，这些能源被人们大量发掘出来，燃烧后变成二氧化碳进入大气，成为温室气体。因此，这些温室气体在大气中的浓度迅速提高。在大气中，氮和氧占的比例最大，不经历几百万年，人类活动要对其含量产生重大变化是不可能的。但是，由于温室气体在地球大气中所占的比例特别小，像二氧化碳小到只占到万分之几，因而其比例有可能被人类所改变。由于人类大量燃烧能源以及进行的其他活动，正在使这些微量气体所占的比例发生飞快的变化。

大量温室气体排放到大气中，使温室气体的浓度更高，阻挡地球表面向外辐射短波红外线的能力更强，因而截留在地球上的热量就更多，滞留的时间也更长。这样，地球通过自身加热达到越来越高的温度。

地球变暖本身又会产生一系列叠加效应，即由于地球变暖还会使地球变得越来越暖，其中有许多原因，如：

地球上的冰雪会把光和热反射出去，而气候变暖会使冰雪融化，以致地球上冰雪面积减少，这就减少了向宇宙的反射，增加了地面的吸热量，使地球变暖。

森林会吸收大气中的二氧化碳。地球变暖、酸雨及其他因素正在增加森林火灾的频率和范围，破坏森林，从而减少了森林对二氧化碳的吸收量，使地球进一步变暖。

土壤中贮藏的碳超过大气中所含的碳的4～5 倍。这种碳是以过去死亡的有机物的形式贮存着的，也就是以往的草木、昆虫等等。当这些有机物分解时，往往会把所含的碳以二氧化碳和甲烷的形式排放到大气中。温度变暖会增加分解的速度，结果又会使全球进一步变暖。

在北极冰冻的冻土之下封存着大量的甲烷，随着气候变暖，冻土逐步融化，甲烷这种影响很大的温室气体就会被释放出来，从而使地球变暖更快。

由此可见，地球变暖的连锁反应是十分广泛的，必须引起重视。

图3.1 温室气体造成温室效应

图3.2 温室气体浓度增高使地球变暖

（涂逢祥）