9.1.1　温室效应

温室效应是大气保温效应的俗称,它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波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,从产生大气变暖的效应。因其作用类似于栽培农作物的温室,故名“温室效应”。

9.1.1.1　温室效应的特点

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。

在空气中,氮和氧所占的比例是最高的,它们都可以透过可见光与红外辐射。但是,二氧化碳不能透过红外辐射,因此二氧化碳可以防止地表热量辐射会比目前降低20℃。然而,二氧化碳含量过高,又会使地球仿佛捂在一口锅里,温度逐渐升高,形成温室效应。

形成温室效应的气体中,二氧化碳约占75%,氯氟代烷约占15%～20%,此外还有甲烷、一氧化氮等30多种气体。

温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气,这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳进入大气造成的。二氧化碳具有吸热和隔热的功能,它在大气中增多的结果是形成一个无形的玻璃罩,使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散,其结果是地球表面变热。因此,二氧化碳也被称为温室气体。

9.1.1.2　温室效应的后果

空气中的二氧化碳在过去很长一个时期中含量基本上保持恒定,这是由于大气中的二氧化碳始终处于边增长、边消耗的动态平衡状态。大气中的二氧化碳有80%来自人和动植物的呼吸,20%来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75%被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中；还有5%的二氧化碳通过植物光合作用,转化为有机物质贮藏起来,这就是多年来二氧化碳始终保持占空气成分0.03%(体积分数)不变的原因。

一方面,随着人口的急剧增加,工业的迅速发展,呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳远远超过了过去的水平,再加上地表水域逐渐缩小,降水量大大降低,减少了吸收溶解二氧化碳的条件,破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡,就使大气中的二氧化碳含量逐年增加；另一方面,由于对森林乱砍滥伐,大气中应被森林吸收的二氧化碳没有被吸收,加之大量农田建成城市和工厂,破坏了植被,减少了将二氧化碳转化为有机物的条件,二氧化碳逐渐增加,就使地球气温发生了改变,温室效应也不断增强。

温室效应会带来以下几种严重恶果：①地球上的病虫害和传染疾病增加；②海平面上升；③气候反常,海洋风暴增多；④土地干旱,沙漠化面积增大。

据分析,在过去的200年中,大气中二氧化碳浓度增加了25%,地球平均气温上升了0.5℃。估计到21世纪中叶,地球表面平均温度将上升1.5～4.5℃,在中高纬度地区温度上升更多。如果二氧化碳含量比现在增加一倍,全球气温将升高3～5℃,两极地区可能升高10℃,气候将明显变暖,不可避免地使极地冰层部分融解,引起海平面上升,许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁,甚至被海水吞没。如果海平面升高1m,则直接受影响的土地约有500万km2,人口约10亿,占世界耕地总量的l/3。如果考虑到特大风暴潮和盐水侵入,沿海海拔5m以下地区都将受到影响,而这些地区的人口和粮食产量约占世界的1/2。一部分沿海城市可能要迁入内地,大部分沿海平原将发生盐渍化或沼泽化,不适于粮食生产。同时,江河中下游地带也将造成灾害,当海水入侵后,会造成江水水位抬高,泥加速,洪水威胁加剧,使江河下游的环境急剧恶化。气温升高,将导致某些地区雨量增加,某些地区出现干旱,飓风力量增强,出现频率也将提高,自然灾害加剧。20世纪60年代末,非洲下撒哈拉牧区曾发生持续6年的干旱,由于缺少粮食和牧草,牲畜被宰杀,饥饿致死者超过150万人。这是温室效应给人类带来灾害的典型事例。因此,必须有效地控制二氧化碳含量的增加,控制人口增长,科学使用燃料,加强植树造林,绿化大地,防止温室效应给全球带来的巨大灾难。

科学家预测：如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展,到2050年,全球温度将上升2～4℃,南北极地冰山将大幅度融化,导致海平面大大上升,一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中,其中包括几个著名的国际大城市：纽约、上海、东京和悉尼。

9.1.1.3　抑制温室效应的对策

虽然迄今为止,我们无法提出有效的解决对策,但是退而求其次,至少应该想尽办法努力抑制二氧化碳排放量的增长,不可听天由命、任其发展。首先,暂定2050年为目标。如果按照目前这种情势发展下去,综合各种温室效应气体的影响,预计地球的平均气温届时将要提升2℃以上。一旦气温发生如此大幅提升,地球的气候将会引起重大变化。因此,为今之计,莫过于竭尽所能采取对策,尽量抑制气温上升的趋势。目前国际舆论也在朝此方向不断进行呼吁,而各国的研究机构亦已提出各种具体的对策。

(1)全面禁用氟氯碳化物。这个方案最具实现可能性,倘若此方案能够实现,对于2050年为止的地球温暖化,估计可以发挥3%左右的抑制效果。

(2)保护森林的对策方案。今日以热带雨林为主的全球森林正在遭到人为持续不断的急剧破坏,有效的对策便是赶快停止这种毫无节制的森林破坏,同时实施大规模的造林工作,努力促进森林再生。倘若各国认真推动节制砍伐与森林再生计划,到了2050年,可能会使整个生物圈每年吸收的二氧化碳降低7%左右的温室效应。

(3)汽车使用燃料状况的改善。此项努力所导致的结果是化石燃料消费削减,到2050年,可使温室效应降低5%左右。

(4)改善其他各种场合的能源使用效率。今日人类生活到处都在大量使用能源,其中尤以住宅和办公室的冷暖气设备为最。因此,对于提升能源使用效率方面仍然具有大幅改善余地,这对2050年的地球温暖化,预计可以达到8%左右的抑制效果。

(5)对石化燃料的生产与消费按比例征税。这个办法可以促使生产厂商及消费者在使用能源时有所警惕,避免无谓的浪费,而其税收可用于森林保护和替代能源的开发。

(6)鼓励使用天然瓦斯作为当前的主要能源。天然瓦斯较少排放二氧化碳,但其抑制温室效应的效果并不太大,只有1%左右。

(7)汽油机车的排气限制。由于汽油机车的排气中含有大量的氮氧化物与一氧化碳,因此希望减少其排放量。这种做法虽然无法达到直接削减二氧化碳的目的,但却能够产生抑制臭氧和甲烷等其他温室效应气体的效果。预计到2050年,可使温室效应降低2%左右。

(8)鼓励使用太阳能。推动太阳能利用的“阳光计划”。这个办法能使化石燃料用量相对减少,因此对于降低温室效应具备直接效果。到2050年,有4%左右的抑制温室效应的效果。

(9)开发替代能源。利用生物能源作为新的干净能源,以取代石油等既有的高污染性能源。

(10)使用生物能源。燃烧生物能源也会产生二氧化碳,这点和化石燃料相同,不过生物能源是从大自然中不断吸取二氧化碳作为原料,故可成为重复循环的再生能源,达到抑制二氧化碳浓度增长的效果。

温室效应和全球气候变暖已经引起了世界各国的普遍关注,目前正在推进制定国际气候变化公约,减少二氧化碳的排放已经成为大势所趋。