溫室气体和温室效应.docVIP

九、温室气体和温室效应 前言： （1）地球温室效应形成南极大峡谷 冰块全部融化的南极东部冰川地区露出了迷宫一样的巨大峡谷。长达45公里的这个迷宫大峡谷是因为1200万年至1400 万年前横亘在欧洲腹地的阿尔卑斯山，已经被深入开发利用了数个世纪，现在只有17％作为公园被保护起来，可利用的空间极为有限。阿尔卑斯山的雪，正在慢慢消融。　　在法国温泉城埃维昂，人们将矿泉水成瓶灌装，每天将600万升阿尔卑斯山的水送出工厂。在他们推销产品的广告中，有浪漫的雪峰，雪峰上方的文字非常简单：“欢迎来到我们的工厂。”他们说对了：阿尔卑斯山就仿佛是一个工厂。山区出产数百万立方米的木材，几十万吨的铁和盐，更不要说数量惊人的奶酪、葡萄酒和苹果，此外还有运动上的挑战、艺术上的灵感、精神上的启示以及各种昂贵、危险的娱乐。采矿业和伐木业正在滑坡，但在大约140年前冬季旅游业出现之后，阿尔卑斯山就变成一座巨大的娱乐工厂。　　我们总惊叹高山的壮丽，但真正滋养一切的是水，水滋养了雪绒花、野山羊，甚至高山本身。白雪、冰川、永冻层、汩汩涌动的温泉、碧色的冰壁，连岩石的“微血管”里流动的都是水。水顺着黑色岩面滑下，滴入幽深的山洞水潭。如果阿尔卑斯山有自己的声音，那就是潺潺水声。是水把高山连在一起。如果冰和冰冻层开始失去凝结力(现在已经发生)，山体就会开始崩解。　　瑞士弗里堡大学气候专家马丁·贝尼斯顿说：“高海拔地区似乎对气候变暖更为敏感，冰川消退就是一个征兆。现在最令我们担忧的就是气候变暖的速度，非常快！”有多快呢?科学家估计，在过去100年中，阿尔卑斯山失去了一半的冰川冰，其中20％是从上个世纪80年代开始丧失的。在过去15年中，瑞士境内的冰川表面面积减少了五分之一。　　随着气温升高，雪线也升高了。一些滑雪中心迟早会面临没有雪的困境，它们的城镇也会萎缩。以前，落石仅仅是偶尔才发生的危险，现在则越来越多，威胁着通讯塔和无线电设施，更不要说偶尔在场的人员了。　　这就是为什么皮茨滑雪场和其他滑雪场的业主们要花费巨资把他们的冰川盖上(光是皮茨冰川，一年就要花大约12.1万美元)。他们预计，有朝一日，只有高海拔的冰川滑雪地区才可能指望有足够的降雪来维持开放。50%以直接方式或被云、颗粒物和气体散射的方式到达地球表面；另外的50%被直接反射回去或被大气吸收。来自太阳的各种波长的辐射 一部分在到达地面之前被大气反射回外空间或者被大气吸收后再次反射回外空间； 一部分直接达到地面或者通过大气散射到达地面。 达到地面的辐射有少量的紫外光、大量的可见光和长波红外光； 这些辐射在被地面吸收之后，除了地表存留一部分用于维持地表生态系统热量需要，其余最终都以长波辐射的形式返回外空间，从而维持地球的热平衡。地球表面能量返回大气由传导、对流和辐射三种能量传输机制来完成。 被地面反射回外空间的长波辐射，被大气中能够吸收长波辐射的气体如二氧化碳、甲烷等吸收后再次反射回地面，从而保证了地球热量不大量散失，如果该过程过强，就会造成温室效应。 温室效应：可以用人们熟悉的花园种草的温室来说明。 花园温室一般由塑料或玻璃隔开外界空气形成一个相对封闭的室内空间，以保持室内、花草生长所需要的温度。 决大多数来自太阳的相对波长较短的辐射线能够透过玻璃，达到温室内的地面和花草上，并被他们吸收。 被温室内物体吸收后的太阳辐射转换成能够致热的长波辐射，再次从地面向上空反射，欲要通过玻璃或塑料顶棚辐射出去。 但是玻璃或透明塑料就像大气中的一些气体（H2O、CO2、CH4、N2O、CFCs、O3等）一样，只允许短波辐射通过，而不允许长波辐射通过，所以温室内的这些致热长波辐射被“禁闭”在里面，导致温室内的温度要比外面的高，这个过程就是“温室效应”形成过程。 1.大气中自然发生的温室效应：一般主要是由于水分子的吸收红外辐射引起的，H2O吸收的红外光线的波长700-850nm和1100-1400nm，而且吸收微弱，所以自然条件下的温室效应不是很强烈。 ★★ 地球与大气的能量平衡 ??? 地球吸收了太阳辐射能量，为保持其热平衡，必须将这部分能量辐射回太空，这一过程称为地球辐射。地球辐射波长都在4μm以上，辐射极大值位于10μm处，即主要是红外长波辐射。地球表面辐射的能量主要被低层大气中的CO2和水汽吸收。地球辐射的波长在4～8μm 和13～20μm部分能量很容易被大气中水汽和二氧化碳所吸收；而8～13μm的辐射被吸收很少，这种现象称为“大气窗”，这部分长波辐射可以穿过大气到达宇宙空间。 ??????CO2和H2O吸收地面辐射的能量后，又以长波辐射的形式将能量放出。这种辐射是向四面八方的，而在垂直方向上则有向上和向下两部分，向下的部分因与地面辐射方向相反，称为“大气逆辐射”。由于大气逆辐射的作用，一部分地球辐射又被返回地