温室效应

温室效应（Greenhouse effect），又俗称“花房效应”，是指大气中的温室气体对地球的保温作用。

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，从而使地表和低层大气变暖，如果大气不存在这种效应，那么地表温度将会下降约30或更多。反之，若温室效应不断加强，全球温度也必将逐年持续升高。因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。温室效应被很多科学家认为是全球变暖的原因。

温室效应源自温室气体，由于像二氧化碳等气体吸收热能气体的功用是只允许太阳光进，而阻止其反射，进而实现保温、升温作用，因此被称为温室气体。

二氧化碳

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气体进入大气造成的。

二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，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起来。二氧化碳是数量最多的温室气体，约占大气总容量的0.03%。

其他温室气体

人类活动和大自然还排放其他温室气体，它们是：氯氟烃（CFC〕、甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体。许多其它限量气体也会产生温室效应，其中有的温室效应比二氧化碳还强。如，每分子甲烷的吸热量是二氧化碳的21倍，一氧化氮(N2O)更高，是二氧化碳的270倍。

太阳辐射主要是短波辐射，而地面辐射和大气辐射则是长波辐射。大气对长波辐射的吸收力较强，对短波辐射的吸收力较弱。

白天：太阳光照射到地球上，部分能量被大气吸收，部分被反射回宇宙，大约47%的能量被地球表面吸收。

夜晚：晚上地球表面以红外线的方式向宇宙散发白天吸收的热量，其中也有部分被大气吸收。

大气层如同覆盖玻璃的温室一样，保存了一定的热量，使得地球不至于像没有大气层的月球一样，被太阳照射时温度急剧升高，不受太阳照射时温度急剧下降。一些理论认为，由于温室气体的增加，使地球整体所保留的热能增加，导致全球暖化。

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，大量排放尾气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。

人类活动和大自然还排放其他温室气体，它们是：氯氟烃（CFC〕、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物气体、地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上的森林，尤其是热带雨林。

自然温室效应

大气辐射向所有方向发射，包括向下方的地球表面的放射。而温室气体有效地吸收地球表面、大气本身相同气体和云所发射出的红外辐射。温室气体将热量捕获于地面－对流层系统之内，被称为“自然温室效应”。

增强的温室效应

大气辐射与其气体排放的温度水平强烈耦合。在对流层中，温度一般随高度的增加而降低。从某一高度射向空间的红外辐射一般产生于平均温度在-19℃的高度，并通过太阳辐射的收入来平衡，从而使地球表面的温度能保持在平均14 ℃。温室气体浓度的增加导致大气对红外辐射不透明性能力的增强，从而引起由温度较低、高度较高处向空间发射有效辐射。这就造成了一种辐射强迫，这种不平衡只能通过地面－对流层系统温度的升高来补偿。这就是“增强的温室效应”。

温室气体有效地吸收地球表面、大气本身相同气体和云所发射出的红外辐射。大气辐射向所有方向发射，包括向下方的地球表面的放射。温室气体则将热量捕获于地面- - 对流层系统之内。这被称为“自然温室效应”。大气辐射与其气体排放的温度水平强烈耦合。在对流层中，温度一般随高度的增加而降低。从某一高度射向空间的红外辐射一般产生于平均温度在-19℃的高度，并通过太阳辐射的收入来平衡，从而使地球表面的温度能保持在平均1 4 ℃。温室气体浓度的增加导致大气对红外辐射不透明性能力的增强，从而引起由温度较低、高度较高处向空间发射有效辐射。这就造成了一种辐射强迫，这种不平衡只能通过地面 对流层系统温度的升高来补偿。这就是“增强的温室效应”。如果大气不存在这种效应，那么地表温度将会下降约3度或更多。反之，若温室效应不断加剧，全球温度也必将逐年持续升高。

在2006年公布的气候变化经济学报告中显示，如果我们仅以2006年的生活方式，到2100年全球气温将有50%的可能会上升4摄氏度多。同时，英国《卫报》表示，气温如果这样升高就会打乱全球数百万人的生活，甚至全球的生态平衡，最终导致全球发生大规模的迁移和冲突。

1、全球变暖

温室气体浓度的增加会减少红外线辐射放射到太空外，地球的气候因此需要转变来使吸取和释放辐射的份量达至新的平衡。这转变可包括‘全球性’的地球表面及大气低层变暖，因为这样可以将过剩的辐射排放出外。虽然如此，地球表面温度的少许 上升可能会引发其他的变动，例如：大气层云量及环流的转变。当中某些转变可使地面变暖加剧（正反馈），某些则可令变暖过程减慢（负反馈）。利用复杂的气候模式，‘政府间气候变化专门委员会’在第三份评估报告估计全球的地面平均气温会在2100年上升1.4至5.8℃。这预计已考虑到大气 层中悬浮粒子倾于对地球气候降温的效应与及海洋吸收热能的作用 （海洋有较大的热容量）。但是，还有很多未确定的因素会影响 这个推算结果，例如：未来温室气体排放量的预计、对气候转变的各种反馈过程和海洋吸热的幅度等等。

2、地球上的病虫害增加

温室效应可使史前致命病毒威胁人类，美国科学家发出警告，由于全球气温上升令北极冰层溶化，被冰封十几万年的史前致命病毒可能会重见天日，导致全球陷入疫症恐慌，人类生命受到严重威胁。

纽约锡拉丘兹大学的科学家在最新一期《科学家杂志》中指出，早前他们发现一种植物病毒TOMV，由于该病毒在大气中广泛扩散，推断在北极冰层也有其踪迹。于是研究员从格陵兰抽取 4块年龄由 500至14万年的冰块，结果在冰层中发现TOMV病毒（Tomato Masaic Virus 番茄花叶病毒纽）。研究员指该病毒表层被坚固的蛋白质包围，因此可在逆境生存。

这项新发现令研究员相信，一系列的流行性感冒、小儿麻痹症和天花等疫症病毒可能藏在冰块深处，人类对这些原始病毒尚无抵抗能力，当全球气温上升令冰层溶化时，这些埋藏在冰层千年或更长的病毒便可能会复活，形成疫症。科学家表示，虽然他们不知道这些病毒的生存希望，或者其再次适应地面环境的机会，但肯定不能抹煞病毒卷土重来的可能性。

3、海平面上升

假若‘全球变暖’正在发生，有两种过程会导致海平面升高。第一种是海水受热膨胀令水平面上升。第二种是冰川和格陵兰及南 极洲上的冰块溶解使海洋水份增加。预期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09米至0.88米之间。

全球暖化南太小岛即将没顶，全球暖化使南北极的冰层迅速融化，海平面上升对岛屿国家和沿海低洼地区带来的灾害是显而易见的，突出的是：淹没土地，侵蚀海岸。全世界岛屿国家有40多个，大多分布在太平洋和加勒比海地区，地理面积总和约为77万平方公里，人口总和约为4300万，依据《联合国海洋法公约》有关规定，这些岛国将负责管理占地球表面1/5的海洋环境，其重要战略地位是不言而喻的。尽管这些岛国人均国民产值普遍较高，但极易遭受海洋灾害毁灭性的打击，特别是全球气候变暖海平面上升的威胁最为严重，很多岛国的国土仅在海平面上几米，有的甚至在海平面以下，靠海堤围护国土，海平面上升将使这些国家面临淹没的危险。

沿海区域是各国经济社会发展最迅速的地区，也是世界人口最集中的地区，约占全世界60%以上的人口生活在这里。各洲的海岸线约有35万公里，其中近万公里为城镇海岸线，海平面上升这些地区将是首当其冲的重灾区。据有关研究结果表明，当海平面上升1米以上，一些世界级大城市，如纽约、伦敦、威尼斯、曼谷、悉尼、上海等将面临浸没的灾难；而一些人口集中的河口三角洲地区更是最大的受害者，特别是印度和孟加拉间的恒河三角洲、越南和柬埔寨间的湄公河三角洲，以及我国的长江三角洲、珠江三角洲和黄河三角洲等。据估算当海平面上升1米时，我国沿海将有12万平方公里土地被淹，7千万人口需要内迁；在孟加拉国将失去现有土地的12%，占人口总量的1/10将出走；占世界海岸线15%的印度尼西亚，将有40%的国土受灾；而工业比较集中的北美和欧洲一些沿海城市也难幸免。

4、气候反常

气候反常，极端天气多是因为全球性温室效应，即二氧化碳这种温室气体浓度增加，使热量不能发散到外太空，使地球变成一个保温瓶，而且还是不断加温的保温瓶.全球温度升高，使得南北极冰川大量融化，海平面上升，导致海啸，台风，夏天非常热，冬天非常冷的气候反常，极端天气多。

5、土地沙漠化

土地沙漠化是一个全球性的环境问题。有历史记载以来，中国已有1200万公顷的土地变成了沙漠，特别是近50年来形成的“现代沙漠化土地”就有500万公顷。据联合国环境规划署（UNEP）调查，在撒哈拉沙漠的南部，沙漠每年大约向外扩展150万公顷。全世界每年有600万公顷的土地发生沙漠化。每年给农业生产造成的损失达260亿美元。从1968年到1984年，非洲撒哈拉沙漠的南缘地区发生了震惊世界的持续17年的大旱，给这些国家造成了巨大经济损失和灾难，死亡人数达200多万。沙漠化使生物界的生存空间不断缩小，已引起科学界和各国政府的高度重视。之前我们提出，气候变冷和构造活动变弱是沙漠化的主要原因，人类活动加速了沙漠化的进程。中国科学家对罗布泊的科学考察提供了不可辩驳的证据。

6、缺氧

温室气体的摩尔质量总之都大于氧气，世界各国尽管放心地把地球内部所有的能量都开采出来使用了，然后地球上最终的环境的状态是跟地球在10亿年以前的情况差不多，到时候不光是野生动物呼吸不到氧气，甚至连到人类也是无法生存的。

全球有超过一半人口居住在沿海100公里的范围以内，其中大部分住在海港 附近的城市区域。所以，海平面的显著上升对沿岸低洼地区及海岛会造成严重的经济损害，例如：加速沿岸沙滩被海水的冲蚀、 地下淡水被上升的海水推向更远的内陆地方。

1、农业

实验证明在CO2高浓度的环境下，植物会生长得更快速和高大。但是，‘全球变暖’的结果可能会影响大气环流，继 而改变全球的雨量分布与及各大洲表面土壤的含水量。由于未能清楚了解‘全球变暖’对各地区性气候的影响，以致对植物生态所产生的转变亦未能确定。

2011年5月，美国史丹福大学（Stanford University）发表由洛克菲勒基金会（RockefellerFoundation）赞助的温室效应（GlobalWarming）研究指出，美国、加拿大及墨西哥的农产品，在全球气温上升之中，自1980年到2011年为止所受到影响不大。这是美国首次发表大气温度对农作物生产相关的研究报告。报告刊登在最新一Science Express杂志。

史丹福大学地球环境系统助教罗贝尔（David Lobell）表示，研究从1980年开始监看温室效应与农作物生产之间的关系。研究指出，自1980年以来，全球小麦生产下降了5.5%，玉米生产下降4%，全球稻米和黄豆则没有受到太大影响。
罗贝尔指出，美国是全球最大的玉米及黄豆生产国，约占全球生产的40%，过去30年间并没有受到太大的温室效应影响。罗贝尔强调，「到目前为止没受到影响，未来十年则很难说。」

罗贝尔表示，美国之外的地区如俄罗斯、法国、印度等国家的小麦；中国和巴西的玉米产量，在过去30年间的生产都下降。美国生产玉米及黄豆地区没有受到温室效果的影响，引起气候学家高度的兴趣，研究为何会不受到影响。「科学家重新检讨温室效应在全世界不同地区造成的影响，探讨是否有其它原因造成温室效应。」

罗贝尔指出，根据「全球政府互联气候研究」（IPCC）自1950年开始的研究，地球气温平均每十年上升摄氏0.13度。IPCC预测未来20到30年间，气温上升的更快，「如果这项预测属实，美加地区的农作物生产也将受到影响。」

报告同时指出，因温室效应影响而减少的生产，使全球农作物价格自1980年到2011年为止上升了20%。

2、海洋生态

沿岸沼泽地区消失肯定会令鱼类，尤其是贝壳类的数量减少。河口水质变咸可会减少淡水鱼的品种数目，相反该地区海洋鱼类的 品种也可能相对增多。至于整体海洋生态所受的影响仍未能清楚知道。

3、水循环

全球降雨量可能会增加。但是，地区性降雨量的改变则仍未知道。某些地区可有更多雨量，但有些地区的雨量可能会减少。此外 ，温度的提高会增加水份的蒸发，这对地面上水源的运用带来压力。

科学家预测：如果地球表面温度继续升高，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。

4、男女比例失调

高温环境容易创造男宝宝，低温环境容易创造女宝宝。研究人员比较担心的是，在全球温度日益增高的温室效应下，男宝宝出生的机率会越来越高，可能会造成男女比例的失衡。

过去的研究早就发现，小老鼠和小蝙蝠的性别、出生时间、与环境温度有相当密切的关连性。为了找出人类宝宝的性别与环境温度的关系，德国研究人员则是针对1946-1995年间的出生记录进行追踪，并且对照当地的温度变化。结果发现，当地的四月到六月是男宝宝出生最多的月份，十月则是男宝宝出生最少的月份。

进一步的分析显示，受精卵结合前一个月的环境温度，也就是男生与女生在性行为发生前的一个月所处环境的温度，是影响宝宝性别的重要因素。高温环境容易创造男宝宝，低温环境容易创造女宝宝。

温度之所以会影响宝宝性别，研究人员的假设是：高温会影响精子的X染色体，让女宝宝不容易出生；低温会影响精子的Y染色体，让男宝宝不容易出生。

另一个假设则是：温度越高、******的欲望越强。高温的环境会刺激男女性行为频率的增加，也使得女性更容易受孕。

其它的研究则是认为，带有Y染色体的精子，游得比较快；但是带有X染色体的精子，比较强壮。所以在性行为频繁的状况下，带有Y染色体的精子比较容易与卵子结合，生出男宝宝。但是在性行为减少的状况下，带有X染色体的精子比较容易等到与卵子结合的机会，更容易生出女宝宝。

5、农地积水疟疾肆虐

穿着传统服饰向来乐天知命的卡特瑞岛人，几百年来遗世独立，始终保持着传统生活模式，但他们却因人类对环境的破坏造成全球暖化，令他们将面临被海水淹没的命运。卡特瑞岛环保人士保罗塔巴锡说：‘他们已经持续被海洋力量攻击，还有持续不断的洪水，原有的地区都被改变了，被破坏殆尽，几乎所有的地方都被海水淹没了。’

不堪的是，招致蚊子苍蝇丛生，疟疾肆虐。

6、亚马逊雨林逐渐消失

而位于南美洲、全世界面积最大的热带雨林——亚马逊雨林正渐渐消失，让全球暖化危机雪上加霜。

号称地球之肺的亚马逊雨林涵盖了地球表面5%的面积，制造了全世界20%的氧气及30%的生物物种，由于遭到盗伐和滥垦，亚马逊雨林正以每年7700平方英里的面积消退，相当于一个新泽西州的大小，雨林的消退除了会让全球暖化加剧之外，更让许多只能够生存在雨林内的生物，面临灭种的危机，在过去的40年，雨林已经消失了两成。

7、新的冰川期来临

全球暖化还有个非常严重的后果，就是导致冰川期来临。

南极冰盖的融化导致大量淡水注入海洋，海水浓度降低。“大洋输送带”因此而逐渐停止：暖流不能到达寒冷海域；寒流不能到达温暖海域。全球温度降低，另一个冰河时代来临。北半球大部被冰封，一阵接着一阵的暴风雪和龙卷风将横扫大陆。

最终危害：可能会造成恐龙时代的再次降临。

8、温室气体排放达临界值

据国际能源机构估计，2010年有将近306亿吨二氧化碳被“灌入”大气中，在2009年时二氧化碳的含量就已经达到另人担忧的1.6Gt，按照2010年的二氧化碳生产率，不久将会达到“危险气候变化”临界值，到时候全球气温将会上升2摄氏度，从现在看来，这种趋势是不可避免的了。据国际能源署（IEA）的权威经济学者表示，保持温度上升低于2摄氏度已经成为一个十分具有挑战性的事情，而且前景非常令人担忧。

减少大气中的二氧化碳

广泛植树造林，加强绿化；停止滥伐森林。用太阳光的光合作用大量吸收和固定大气中的二氧化碳。其他还有利用化学反应来吸收二氧化碳的办法，但在技术上都不成熟，经济上更难大规模实行。

适应气候

建设海岸防护堤坝等工程技术措施防止海水入侵外，有计划地逐步改变当地农作物的种类和品种，适应逐步变化的气候。

日本北部因为夏季过凉，过去并不种植水稻，或者产量很低。但是由于培育出了抗寒抗逆品种，连最北的北海道不仅也能长水稻，而且产量还很高。气候变化是一个相对缓慢的过程，只要能及早预测出气候变化趋势，适应对策能够找到并顺利实施的。

削减二氧化碳的排放量

削减CO₂的排放量，是1992年巴西里约热内卢世界环境与发展大会，各国领导人共同签字的《气候变化框架公约》的主要目的。公约要求在2000年发达国家应把CO2排放量降回到1990年水平，并向发展中国家提供资金，转让技术，以帮助发展中国家减少CO₂的排放量。

加强温室气体监测

温室气体指的是大气中的一些微量气体，能够使太阳的短波辐射透过大气层，到达地面使地表升温；阻挡地球表面向宇宙空间发射的长波辐射，使之无法透过大气层，从而继续保持地面的温度，如大气中的二氧化碳、甲烷、二氧化氮等均属于温室气体。 温室气体在大气中停留的时间较长会产生的温室效应，因此摸清温室气体排放现状，检验温室气体清单编制结果，合理分配温室气体减排指标，帮助寻找温室气体减排的依据，可以为应对温室效应提供必要的基础数据。

温室气体监测所使用的设备主要有温室气体监测仪器和反应性气体监测仪器、颗粒物监测仪器、黑碳观测仪器、太阳光度计和浊度仪等。

温室气体占大气层不足1%。其总浓度需视乎各‘源’和‘汇’的平衡结果。‘源’是指某些化学或物理过程使到温室气体浓度增加，相反‘汇’是令其减少。人类的活动可直接影响各种温室气体的‘源’和‘汇’而因此改变了其浓度。

大气层中主要的温室气体可有二氧化碳(CO2），甲烷(CH4），一氧化二氮(N2O），氯氟碳 化合物（CFCs）及臭氧（O3）。大气层中的水气（H2O）虽然是‘天然温室效应’的主要原因，但普遍认为它 的成份并不直接受人类活动所影响。表一显示了一些温室气体的特性。

‘全球变暖潜能’（Global Warming Potential) 各种温室气体对地球的能量平衡有不同程度的影响。为了帮助决策者能量度各种温室气体对地球变暖的影响，‘跨政府气候转变委员会’ (Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC）在1990年的报告中引入‘全球变暖潜能’的概念。‘全球变暖潜能’ 是反映温室气体的相对强度，其定义是指某一单位质量的温室气体在一定时间内相对于CO2累积辐射力。表二列出 ‘跨政府气候转变委员会’报告内一些温室气体的‘全球变暖潜能’。对气候转变的影响来说，‘全球变暖潜能’的指数已考虑到 各温室气体在大气层中的存留时间与及其吸收辐射的能力。在计算‘全球变暖潜能’的时候，是需要明瞭各温室气体在大气层中的 演变情况（通常不太了解）和它们在大气层的馀量所产生的辐射力（比较清楚知道）。因此，‘全球变暖潜能’含有一些不确定因素， 以CO2为相对比较，一般约在±35%。

*辐射力的定义是由 于太阳或红外线辐射份量的转变而引致对流层顶部的平均辐射改变。辐射力影响了地球吸收和释放辐射的平衡。正值的辐射力会使地球 表面变暖，负值的辐射力使地球表面变凉。

温室气体浓度的转变

1、二氧化碳（CO2）

夏威夷的冒纳罗亚观象台在1958年已开始对大气层中的CO2浓度作仔细测量。表二显示CO2在大气层中平均浓度由1958年约315ppmv（百万份之一体积）升至1997年约363ppmv。冒纳罗亚观象台的数据亦反映了每年在北半球因为植物呼吸作用而产生的周期变化：CO2浓度在秋、冬季时增加而在春、夏季时减少。与北半球相比，这种随着植物生长及凋萎的CO2浓度周年变化在南半球的出现时间是刚刚相反，而且变化幅度较小，这种现象在赤度附近地区则完全看不到。

2、甲烷（CH4）

CH4在大气层中的增长速度已在近十年减少下来，尤其在1991至1992年间有明显的下降，但在1993年后期亦有些增长。1980至1990的平均增长速度是每年13ppbv（十亿份之一体积）。

3、氯氟碳化合物(CFCs)

在各种氯氟碳化合物中，以CFC-11及CFC-12较为重要，因为其浓度比较高与及它们对平流层内的O有很大影响。在多种人造的氯氟碳化合物中，以CFC-11及CFC-12的浓度最高，分别约为0.27及0.55ppbv（量度于冒纳罗亚观象台，1997）。从它们的‘全球变暖潜能’数值，显示这两种气体吸收红外线辐射的能力相当高，估计在八十年代期间除了CO以 外，CFC-11及CFC-12在所有温室气体中对辐射力的影响已占了三份之一。