地质历史中的温室效应.doc

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1、地质历史中的温室效应王亚伟地质学基地班摘要：在近20年里温室效应越来越受到人们的关注，在全球工业化进程加快的今天，向大气中排放的温室气体越来也多，很多人认为由于温室气体排放量的增加，会引发给人类带来毁灭性的灾害。可近两年来，由于雪灾，冻雨等的出现，人们开始再次讨论我们之前认为的暖冬是否真的出现，是全球变暖了，还是第四纪冰川间期的气温回升。我们开始从温室效应的形成机理出发，在地质历史时期中寻找答案。关键词：地质历史温室效应温室气体人类活动温室效应简介和温室效应的原理温室效应(Greenhouseeffect)，又称“花房效应”，是地球大气保温效应的俗称.大气能使太阳辐射中的短波成分到达地面并被

2、吸收.长波成分被大气吸收，同时地表向外辐射中的长波成分即红外辐射(Infraredradiation，简称IR)也被大气吸收.长波成分具有热效应，这就使地表与低层的大气温度升高，其作用类似于栽培反季节花木的人造小环境—温室，故称之为温室效应。众所周知，地球大气的99%是氮气和氧气，而这两种气体都不吸收长波成分的红外辐射.但不同的是大气中的温室气体却能有效地吸收地球表面、大气本身所辐射出的IR，并产生同样的辐射.温室气体将吸收的热量贮藏于地面及对流层系统之内.温室气体浓度的增加将导致大气对IR吸收能力的增强，从而引起大气向空间的有效IR,增加了地球表面的额外吸收，原来地球辐射收支平衡的状态被打

3、破，这种收支不平衡的状态只能通过地面及对流层系统温度的升高来补偿，引起温室效应。温室气体在大气中增多的结果如同形成一种无形的“玻璃”罩，使太阳辐射到地球上的热量及大气反射回地球上的热量难以向外层空间发散，其结果是地球表面升温，破坏了天然的温室效应，导致出现所谓的温室效应，即全球气候变暖等一系列严重问题(图1).重要的温室气体有哪些大气中含量最高、温室效应最强的气体成分是水汽。水汽在大气中浓度介于千分之一到百分之几之间，因其变化无常，而目对于大气来说，存在一个巨大的自然源—占地表70%的海洋。所以，大气水汽的变化对人为影响很不敏感，所以人们在讨论温室效应增强时把水汽排除在外。除水汽以外的温室气

4、体成分包括二氧化碳(CO2、甲烷CH4)、一氧化亚氮(N2O)、臭氧(O3)、氟利昂或氯氟烃类化合物(CFCS}、氢代氯氟烃类化合物(HCFCs)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。其中，CO2、CH4和N2O是自然界中本来就存在的成分，由于人类活动而增加，而CFCs,HCFCs,HFCs,PFCs和SF6则完全是人类活动的产物。由于各种温室气体吸收的辐射波长不同，它们在大气中的浓度也各不相同，因此，它们的增加对温室效应的相对贡献也不同。通常用增温潜势(GWP-GlobalWarmingPotentials，以CO2的GWP为1)来表小相同质量的不同温室气体

5、对温室效应增强的相对辐射效应，一种气体的GWP值取决于它的红外辐射吸收带的强度和它在大气中的寿命。所以，同一种气体，对不同时间尺度的气候变化而言，GWP是不同的。对于100年时间尺度的气候变化，CH4和N2O的GWP分别为21和290,HFCs,PFCS、和SF6的GWP值达到103-104，就是说，对于100年时间尺度的气候变化，加到大气中的一个二氧化碳分子所引起的温室效应比加上一个一氧化碳分子的大6000-9000倍。因此，尽管它门的浓度与其他温室气体(如CO2)相比，是很低的，但是却具有重要的温室效应，目它们在大气中寿命极长，必须引起足够的重视。IPCC(1994)主要考虑了CO2,C

6、H4,N2O,HCFCs,HFCS、和SF6六种温室气体。导致变化的因素工业化以来，尤其20世纪50年代以来，人为产生的温室气体排放量不断增加，同时，随着大量化石燃料被开采利用，人工合成化学氮肥的产量和用量日益增加以及土地利用状况急剧变化，打破了原来各种天然温室气体成分的源和汇自然平衡，使大气中的温室气体浓度呈现不断增长趋势，如CO2,CH2和N2O的大气浓度分别比工业化以前增加了大约26%,148%和8%，乡村地区的地面O3浓度大约比上个世纪增加了1倍。大气温室气体浓度逐渐增加，使得工业化以来的大气温室效应比工业化以前处于自然平衡态时更强。原来地球上的人类生存环境是在处于自然平衡态的温室效

7、应条件下长期演变形成的，一旦这种自然平衡态被破坏，取代以更强温室效应条件下的新的平衡态，地表生态环境也必然要发生相应变化，以适应新的平衡态，而这种变化有可能在一定程度上威胁人类及其他生物物种的生存。人类活动造成的影响地球诞生以来，大气温度曾经几度升降，太阳辐射、云层遮蔽和温室气体等各种因素都曾经或正在影响着我们的气候。美国科学家的研究显示，古代农民的活动曾使世界避免进入新冰川期。这一结果说明，人类活动引起的全