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量和地球散失的長波輻射熱量會達到平衡,形成地球上的平衡溫度。

在影響地球能量收支平衡的諸多因素中,最重要的因素是“溫室效應”。

什麼是“溫室效應”?玻璃花房在牆體的保護下室內溫度要高於室外溫度。地球的大氣也像玻璃牆體一樣部分地鎖定從地球表層反射而出的能量。可以說正是由於地球大氣的存在,地球的氣溫才得以維持生命體普遍能適應的溫度——平均為15攝氏度。假如沒有地球大氣,那麼地球的平均溫度可能保持在零下18攝氏度。那些保護地球適宜溫度的氣體被稱為“溫室氣體”。

那麼“溫室氣體”包括哪些?地球大氣的構成主體是氧氣和氫氣,它們在大氣中的含量高達99%(其中氧氣約佔21%,氮氣則佔78%左右)。它們都可以透過可見光與紅外輻射,對氣候變化卻幾乎沒有直接影響。真正能夠引發地球風雲變幻的只是大氣剩餘1%份額裡的其他氣體:二氧化碳、甲烷、臭氧、水蒸氣及滷烴等。別看這些氣體在大氣中所佔比重不大,它們卻能夠對氣候變化產生巨大影響。其中最主要的是二氧化碳。 二氧化碳不能透過紅外輻射,所以二氧化碳可以防止地表熱量輻射到太空中,具有調節地球氣溫的功能。如果沒有二氧化碳,地球的年平均氣溫會比目前降低33 ℃。但是,二氧化碳含量過高,就會使地球彷彿捂在一口鍋裡,溫度逐漸升高,就形成“溫室效應”。 形成溫室效應的氣體,除二氧化碳外,還有其他氣體。其中二氧化碳約佔75%、氯氟代烷約佔15%~20%,此外還有甲烷、一氧化氮等30多種。

近年來氣溫連續普遍升高,根據儀器記錄,相對於1860年至1900年期間,全球陸地與海洋溫度上升了攝氏度。自1979年,陸地溫度上升速度比海洋溫度快一倍(陸地溫度上升了攝氏度,而海洋溫度上升了攝氏3度)。根據衛星溫度探測,對流層的溫度每十年上升攝氏2度至度。據世界上許多科學家預測,未來50—100年人類將完全進入一個變暖的世界。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,已引起全球氣候變暖等一系列嚴重問題,引起了全世界各國的關注。 除二氧化碳以外,對產生溫室效應有重要作用的氣體還有甲烷、臭氧、氯氟烴以及水氣等。隨著人口的急劇增加,工業的迅速發展,排入大氣中的二氧化碳相應增多;又由於森林被大量砍伐,大氣中應被森林吸收的二氧化碳沒有被吸收,由於二氧化碳逐漸增加,溫室效應也不斷增強。據分析,在過去二百年中,二氧化碳濃度增加25%,地球平均氣溫上升℃。估計到下個世紀中葉,地球表面平均溫度將上升—℃,而在中高緯度地區溫度上升更多。

空氣中含有二氧化碳,而且在過去很長一段時期中,含量基本上保持恆定。這是由於大氣中的二氧化碳始終處於“邊增長、邊消耗” 的動態平衡狀態。大氣中的二氧化碳有80%來自人和動、植物的呼吸,20%來自燃料的燃燒。散佈在大氣中的二氧化碳有75%被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解於水中。還有5%的二氧化碳透過植物光合作用,轉化為有機物質貯藏起來。這就是多年來二氧化碳佔空氣成分(體積分數)始終保持不變的原因。 但是近幾十年來,由於人口急劇增加,工業迅猛發展,呼吸產生的二氧化碳及煤炭、石油、天然氣燃燒產生的二氧化碳,遠遠超過了過去的水平。而另一方面,由於對森林亂砍亂伐,大量農田建成城市和工廠,破壞了植被,減少了將二氧化碳轉化為有機物的條件。再加上地表水域逐漸縮小,降水量大大降低,減少了吸收溶解二氧化碳的條件,破壞了二氧化碳生成與轉化的動態平衡,就使大氣中的二氧化碳含量逐年增加。空氣中二氧化碳含量的增長,就使地球氣溫發生了改變。但是有樂觀派科學家聲稱,人類活動所排放的二氧化碳遠不及火山等地質活動釋放的二氧化碳多。他們認為,最近地球處於活躍狀態,諸如喀拉喀托火山和聖海倫斯火山接連大爆發就是例證。地球正在把它腹內的二氧化碳釋放出來。所以溫室效應並不全是人類的過錯。這種看法有一定道理,但是無法解釋工業革命之後二氧化碳含量的直線上升,難道全是火山噴出的?

根據在南極提取的冰芯,以及近代對大氣中二氧化碳含量直接測定的結果,顯示二氧化碳在不斷升高。下表為測試結果。

測定冰核值

冰芯深度(米) 年度 CO2(ppm)

16 1806 

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