温室效应与全球变暖.ppt

温室效应与全球变暖 温室效应与全球变暖 一. 温室效应基本知识介绍 二. 温室效应的影响及危害 三. 温室效应与全球变暖的关系 四. 减缓温室效应的措施与对策 一. 温室效应基本知识介绍 温室效应的含义 地球大气层中的ＣＯ2和水蒸气等允许部分太阳辐射(短波辐射)透过并达到地面，使地球表面温度升高。同时，由于ＣＯ2和Ｈ2Ｏ分子可以产生分子偶极矩改变的振动，故能吸收太阳和地球表面发出波长在2000nm以上的长波辐射，仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙空间。由于大气吸收的辐射热量多于散失的，最终导致地球和外层空间保持某种热量平衡，使地球维持相对稳定的气温，这种现象称为温室效应 。 温室气体 大气中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O) 、臭氧(O3)和氟氯烷烃(CFCs)等可以使太阳辐射的短波几乎无衰减地通过，但对地球的长波辐射的波段却有很强的吸收能力，这些气体为温室气体。 温室气体吸收地球红外辐射线的谱带范围为7000-18000ｎｍ，二氧化碳吸收辐射线的范围为12500-17000ｎｍ，透射到大气中的红外辐射约70-90%都是7000-13000ｎｍ范围内，所以二氧化碳对吸收红外辐射起了主要作用 ，其它具有温室效应的痕量气体也可吸收部分红外辐射 。 大气对地表辐射的吸收 地表辐射主要集中在 λ=10μm数量级的红外波段内。从右图 可以看出，大气中的 CO2 和水汽等恰好是这波段的强吸收体。 只需 2m厚一层含 0.03% CO2的大气，就可以将λ=15μm 的全部红外辐射吸收掉。对于 18μm以上和 8.5 μm以下的辐射，水汽是最主要的吸收体。 在8.5-12μm 之间，有一个可让大部分地球辐射通过的“窗口”。 温室气体的源与汇 温室气体的源是指温室气体成分从地球表面进入大气(如地面燃烧过程向大气中排放ＣＯ2)或者在大气中由 其他物种经化学过程转化为某种气体成分(如大气中的ＣＯ被氧化成ＣＯ2，对于ＣＯ2来说也叫源)。 温室气体的汇则是指一种温室气体移出大气到达地面或逃逸到外部空间(如大气ＣＯ2被地表植物光合作用吸收)或者是在大气中经化学过程不可逆转地转化为其他物种成分(如Ｎ2Ｏ在大气中发生光化学反应，即只有在一定波长的光的照射下才能发生的化学反应，而转化ＮＯｘ,对Ｎ2Ｏ就构成了汇)。 CO2 源：植物呼吸作用，海洋的非生物物理化学过程， 化石燃料 燃烧（全世界每年燃烧煤炭、石油和天然气等化石燃料排放到大气中的ＣＯ2总量折合成碳大约是6Gt；每年由于土地利用变化和森林被破坏释放约1 .5Gt碳。） 汇：植物光合作用，海洋的非生物物理化学过程（ 每年3.7Gt碳被海洋和陆地生物圈吸收） CH4 人为源：天然气泄漏、石油煤矿开采及其他生产活动，热带生 物质燃烧、反刍动物、城市垃圾处理场、稻田等。 自然源：天然沼泽、湿地、河流湖泊、海洋、热带森林、苔 原、白蚁等。 汇：(1)在对流层大气中与ＯＨ反应而被氧化掉，约445Ｔｇ/ａ (360～530Ｔｇ/ａ)； (2)一部分ＣＨ4输送到平流层，在那儿发生光解和被ＯＨ、Ｃｌ和Ｏ(1Ｄ)等氧化，约40Ｔｇ/ａ(32～48Ｔｇ/ａ)； (3)被土壤吸收，约30Ｔｇ/ａ(15～45Ｔｇ/ａ)。 Ｎ2Ｏ 自然源：包括海洋以及温带、热带的草原和森林生态系统 人为源：农田生态系统、生物质燃烧和化石燃烧、己二酸以及硝 酸的生产过程 汇：在平流层被光解成ＮＯｘ，进而转化成硝酸或硝酸盐而通过 干、湿沉降过程被清除出大气 HFCs(氢氟碳化物) 源：工业生产 汇：对流层与ＯＨ反应以及在平流层光化分解 二. 温室效应的影响与危害 主要温室气体浓度及增长趋势 CO2 从1959年到1998年，大气CO2浓度从315.83×10 -6(体积含量，下同)，增加到366.7×10-6，增加了16.1%(表1)。大气CO2浓度与工业CO2排放量之间有近似的比例关系，1959～1979年间这一关系非常明显。20世纪80年代大气CO2浓度以1.5×10-6/a的速率高速增加，1988年以后增加速率明显下降，但1993年以后增长速率又恢复到80年代的平均水平。值得一提的是，1997～1998年度的增加速率2.9×10-6/a是有记录以来最大的一次。 自工业革命以来，由于石化燃料燃烧，大气中的CO2浓度上升了约70/cm3·m-3。1995年全球CO2总排放量为220/亿t。世界上CO2排放量最多的前15个国家见表2。到下世纪中叶，世界能源消耗的总格局不会出现根本性的变化，人类将继续以石化燃料