专题温室效应

温室效应——专题讨论温室效应概述•温室效应是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长短辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。•据估计，如果没有大气，地表平均温度就会下降到——23℃，而实际地表平均温度为15℃，这就是说温室效应使地表温度提高38℃。•温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应”。破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系，吸收地球释放出来的红外线辐射，就像“温室”一样，促使地球气温升高的气体称为“温室气体”。二氧化碳是数量最多的温室气体，约占大气总容量的0.03%，许多其它痕量气体也会产生温室效应，其中有的温室效应比二氧化碳还强。•大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。如果大气不存在这种效应，那么地表温度将会下降约330℃或更多。反之，若温室效应不断加强，全球温度也必将逐年持续升高。自工业革命以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全世界各国的关注。温室效应特点•温室有两个特点：温度较室外高，不散热。生活中我们可以见到的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型的温室。使用玻璃或透明塑料薄膜来做温室，是让太阳光能够直接照射进温室，加热室内空气，而玻璃或透明塑料薄膜又可以不让室内的热空气向外散发，使室内的温度保持高于外界的状态，以提供有利于植物快速生长的条件。（允许太阳热辐射透过，阻止热量和水分散失）温室气体与全球气候变化•全球气候变化问题–大气中CO2含量•1750年以前280ppm•目前360ppm•预计21世纪中叶540～970ppm–气温•20世纪增加了0.60.2oC–海平面•20世纪上升了10～20cm全球气候变化问题近代南北半球及全球平均温度的变化温室效应（GreenhouseEffect）机理温室效应机理反射太阳辐射：107W/m2云、气溶胶和大气反射入射太阳辐射：342W/m2大气放射出射长波辐射：107W/m2大气吸收温室气体大气窗口地表辐射地表吸收地表反射反辐射地表吸收暖气流蒸发蒸腾作用潜热全球能量平衡示意图。图中给出了基于地球表面区域的平均能量（单位W/m2）流动。大约有49％的入射太阳辐射被地表直接吸收，但是温室气体效应增加了流向地表的能量。（资料来源：IPCC,1996a）温室效应机理温室具有与大气类似的对入射太阳辐射和射出热辐射的作用人类活动的影响CO2CH4N2OCFC-11HCFC-22CF4工业化前的浓度280ppmv700ppbv275ppbv0001994年的浓度358ppmv1720ppbv312ppbv268pptv110pptv72pptv最近的浓度变化率1.5ppmv/yr(0.4%/yr)10ppbv/yr(0.6%/yr)0.8ppbv/yr(0.25%/yr)0ppvb/yr(0%/yr)5pptv/yr(0%/yr)1.2pptv/yr(2%/yr)大气寿命中的（年）b50-200c12120501250000appmv＝每百万体积中的份额；ppbv＝每十亿体积中的份额；pptv＝每万亿体积中的份额。b初始质量以指数形式衰减到其初始值的1/e＝0.368所需的时间。c对于CO2，不能确定其唯一的大气寿命。因为不同的汇，其吸收速率不同。资料来源：IPCC，1996a。1850年以来大气中温室气体浓度的增加人类活动的影响大气中CO2、CH4、N2O和CFCs的浓度变化趋势。在过去的一个世纪里，人类活动导致所有温室气体的浓度迅速增加。（资料来源：IPCC,1990）人类活动的影响人类活动的影响温室气体年排放量(Mt/yr)a全世界美国二氧化碳（CO2）298005300甲烷（CH4）37531一氧化二氮（N2O）5.70.5CFC-11,-12,-1130.70.1HCFC-220.20.1HFCs,PFCs,SF6n/a0.034主要温室气体的年排放量人类活动的影响人类活动的影响CO2年排放量（MtC/年）（a）人均CO2排放量（tC/人）（a）美国中国俄罗斯日本印度德国英国加拿大意大利韩国美国加拿大俄罗斯德国英国日本南韩意大利世界平均中国印度1997年10个CO2排放量最大的国家的总年排放量（a）和各国人均年排放量（b）（资料来源：Marlandetal.,1999）人类活动的影响以单位GDP（$）的总能量消耗表示的各国的能源强度。所有数据均为1998年的，GDP以1990的US$表示。（资料来源：USDOE,2000）人类活动的影响某些国家初级能量供应的碳强度。表明了过去几十年，单位能量的碳排放下降速率。（资料来源：PCAST，1997）人类活动的影响•CO2emissionbyenergytypeinChina,199604008001200160020002400CoalCokeOil,etc.N.Gas,etc.Mt-CO2Thermalpower&heatOtherenergyindustryIndustrResidentialCommerce,service,etc.Transport&communiAgriculture,etc.Construction74.9%8.3%13.1%3.6%气候变化的影响•雪盖和冰川面积减少–雪盖20世纪60年代以来减少10％–冰川20世纪50年代以来减少10～15％•海平面上升–过去100年10～20cm–1990～21008～9cm气候变化的影响•降水格局变化–中高纬降雨量增大–北半球亚热带降雨量增大，南半球减少•气候灾害–过多降水、大范围干旱、持续高温•影响人体健康•影响农业生产和生态系统气候变化的影响与1982-1983年厄尔尼诺时间相关的旱涝分布区影响气候变化的大气成分CO2地球上的碳库：生物圈，海洋和大气，以及各碳库之间的二氧化碳年交换（Gt）CO2CH4气溶胶各成分的贡献各成分的贡献•预计到2030年全球气温大约平均升高3°C应对措施与策略•1.控制温室气体的排放–改变能源结构–提高能源转换效率–提高能源使用效率–减少森林植被的破坏–控制水田和垃圾填埋场的甲烷排放应对措施与策略•不同燃料燃烧单位GJ的CO2排放量不同燃料燃烧单位GJ的CO2排放量9574645700102030405060708090100煤油液化气天然气生物质CO2排放量/kg/GJ应对措施与策略•2.增加温室气体的吸收–植树造林–采用固碳技术•CO2分离、回收，注入深海或地下•化学、物理、生物方法固定–适应气候变化•培养新农作物品种，调整产业结构等国际行动•1992年，联合国环境与发展大会《气候变化框架公约》–20世纪90年代末，发达国家温室气体年排放量控制在1990年水平•1997年，《京都议定书》–明确各发达国家削减温室气体排放的比例国际行动国家2008－2012年的排放限值a保加利亚，捷克，爱沙尼亚，欧盟（15个国家），拉脱维亚，列支敦士登，摩纳哥，罗马尼亚，斯洛伐克，斯洛文尼亚，瑞士削减8％美国削减7％加拿大，匈牙利，日本，波兰削减6%克罗地亚削减5％新西兰，俄罗斯，乌克兰不变挪威增加1％澳大利亚增加8%冰岛增加10％a相对于CO2、CH4和N2O的1990年的排放量，和相对于PFCs、HFCs和SF6的1995年的排放量。《京都议定书》规定的温室气体排放限值•哥本哈根世界气候大会全称《联合国气候变化框架公约》第15次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议，于2009年12月7－18日在丹麦首都哥本哈根召开。来自192个国家的谈判代表召开峰会，商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，即2012年至2020年的全球减排协议。这是一次被喻为“拯救人类的最后一次机会”的会议。•中国—到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％－45％。•美国—尽管美国的承诺仅相当于在1990年基础上减排温室气体4%左右，与发展中国家期望的仍有巨大差距。•俄罗斯—到2020年俄罗斯的温室气体排放量将下降百分之25%。也就是说，在1990年至2020年期间，俄罗斯将保证温室气体的总排放量减少逾三百亿吨。•欧盟：承诺于2050年减排95%，在2020年前减少30%。•印度：印度将在2020年前将其单位国内生产总值(GDP)二氧化碳排放量在2005年的基础上削减20%～25%。•澳大利亚：提议未来十年内温室气体排放量将较2000年减少5%到15%。•会议达成无约束力协议—《哥本哈根协议》