温室气体浓度变化的气候效应
及其对我国的影响
11000班 王巧云
【摘要】 本文从影响温室气体浓度变化的因素出发，分析了温室气体的浓度变化趋势及其气候效应，探讨了气候效应对我国社会生活的影响。结果表明，温室气体浓度自工业革命以来迅速增长，增温效应更加明显，对我国的水资源分布及农业生产都产生了重要影响。
【关键词】 温室气体 浓度变化趋势 气候效应
一般地说，因大气中的co2、CH4、n2o、含氯氟烃和氢氟烃等微量和痕量气体可以部分吸收地表发射的热辐射，即让太阳短波辐射自由通过，同时强烈吸收地面和空气放出的长波辐射（红外线），从而造成地面附近增温的现象。我们称这些微量气体为温室气体，由它们引起的增温作用称为温室效应。
近年来由于工农业的急剧增加引起了全球增暖等环境恶化问题。由于气候异常给全世界各国造成严重的气候灾害，对工农业、牧业、水利、交通等产生巨大影响，造成巨大的经济损失。90年代以来，我国因气象灾害造成的经济损失每年平均在1000亿元以上。在这之中，全球气候变暖的问题越来越受到人们的重视，各国政府和科学界对于这个关系到人类和地区未来的重大问题给予了极大的关注，成为80年代以来气候变化研究的热点。因此，了解温室气体浓度的变化趋势及其气候效应显得尤为重要。
鉴于此，本文从研究影响温室气体浓度变化的因素出发，对温室气体浓度的变化趋势和由此引起的气候效应及其对我国社会经济的影响进行探讨。
温室气体浓度变化的影响因素
目前，一般认为影响温室气体浓度变化的因素，是由自然因素和人为因素共同作用的结果。
⑴自然因素
自然因素对温室气体浓度的影响，主要体现在太阳活动、火山活动周期性变化等方面。
太阳活动主要是指大气中经常发生的黑子、光斑、耀斑、谱斑和日冕凝聚区等现象的总称。当太阳活动激烈时，各种波段的电磁辐射和粒子辐射大大加强，比太阳宁静时增强几十倍甚至几百倍，通常用太阳黑子的多寡来表示太阳活动的强弱。通过对历史观测资料的分析，可发现太阳活动具有11年活动周期、22年磁周期、80～90年世纪周期、170～200年双世纪周期以及更长的周期。太阳活动与近代气候变暖的关系主要表现在11年周期中的双振动现象和22年磁周期。
火山活动对温室气体浓度的变化有直接影响。火山爆发时，常喷出大量的熔岩、烟尘、co2、硫化物气体和水汽等。这些气体和火山形成的巨大烟柱，冲向高空可达平流层顶，并在平流层中形成火山灰尘幕，并扩散到整个半球，低纬度的火山喷发能扩散向全球，并在中高纬度保持最大浓度，最后在极地落下。因此，火山灰尘幕影响最大的为中高纬度地区。根据资料的观测与分析，19世纪以来一些大的火山爆发以后，都引起不同程度的全球气候波动。火山爆发后产生浓密的火山灰尘幕，影响了大气透明度，对于太阳的直接辐射有减弱的作用，在几个月到一年内直接辐射可减少10%～20%，而使散射辐射增加15%左右，这样在火山频繁爆发后，各纬度带上气温下降，愈到高纬度降温趋势愈明显。
⑵人为因素
人类生活在一定的气候条件下，而人类活动又在不断的改变乃至破坏人类赖以生存的环境。尤其是自工业革命以来，由于化石燃料的开采利用、人口增长、城市的扩展、森林砍伐以及土地的不合理利用等人为因素造成的增强温室效应，被认为是全球变暖的主要原因，其中与人类活动有密切关系的是co2、CH4、n2o、CFCs等温室气体的大量增加。
主要温室气体浓度变化及增长趋势
表1列出了几种主要的温室气体浓度的变化情况。分述如下：
表1 主要温室气体浓度的变化及其对全球平均地表温度的影响
|
温室 气体名称 |
工业革命前 体积分数 （×10-6） |
2000年 |
2030年 |
||
|
体积分数（×10-6） |
ΔT（℃） |
体积分数 （×10-6） |
ΔT（℃） |
||
|
CO2 |
280 |
380 |
0.96 |
470 |
1.19 |
|
CH4 |
0.7 |
2.1 |
0.30 |
2.94 |
0.42 |
|
N2O |
0.21 |
0.31 |
0.12 |
0.33 |
0.13 |
|
CFC-11 |
0 |
0.14 |
0.06 |
1.03 |
0.15 |
|
CFC-12 |
0 |
0.55 |
0.08 |
0.93 |
0.14 |
|
CFC-113 |
0 |
0.08 |
0.01 |
0.32 |
0.05 |
⑴CO2浓度变化趋势
工业革命以前很长一段时间里，大气中CO2体积分数大致稳定在（280±10）×10-6，但在1800年以后，由于工业迅猛发展，能量消耗的增加，破坏了碳在全球的循环平衡，CO2浓度明显增加（图1），而且增加速度越来越快，从1959年到1998年，大气浓度从315.83×10-6，增加到366.7×10-6，增加了16.1%。大气浓度与工业排放量之间有近似比例关系。1997～1998年度的增温速率为2.9×10-6，是有记录以来最大的一次。
对于未来大气中的浓度变化趋势，人们也
作了敏感性分析。如果按目前排放量继续等值排放，大气中体积分数将近乎直线增
长，2050年为450×10-6，2100年增加到520×10-6（表1）。
⑵ CH4的浓度及变化趋势
工业化前大气中的浓度CH4为0.7×10-6，但自1800年以来，浓度明显增加（图2），并且以每年1%的速率增长，到2000年时已增至2.1×10-6，在保持现有增加速度的情况下,到2050年将达到3.54×10-6，是工业革命前大气中浓度的5倍左右（表1）。
⑶卤烃的浓度及变化趋势
卤烃是工业化的产物, 它包括用做喷雾剂的CFC-11、CFC-12和C2Cl2F4，用做冷冻剂的CFC-114、CFC-12等，用做溶解剂的CFC-113（C2Cl3F3）等。近年来，其浓度增长的非
常快（表1），它们产生的气候效应也比较强。
⑷n2o的浓度及变化趋势
来自生物过程的N2O气体也是一种重要的温室气体，它正以每年0.2%～0.3%的速度增长。工业革命前大气中N2O浓度基本上稳定在0.21×10-6，工业化之后，浓度逐年增加，至2000年浓度已达0.31×10-6，预测到2030年浓度达0.33×10-6。
综上所述，各种温室气体浓度变化均呈逐年递增趋势。从温室气体浓度及其变化趋势中，气象专家对温室气体的气候效应做了预测和展望。
温室气体的气候效应
⑴CO2的气候效应
联合国政府间气候变化小组委员会（IPCC）,在1992年报告中指出，基于大气层中“温室气体”含量将增加一倍，到2100年气温上升1.5～4.5℃。气象学家预测到2025年气温上升1℃，到2050年将上升1.5～2.5℃，到2100年将上升2.5～4.5℃，并将相应发生的全球环境变化和社会影响（旱涝灾害，荒漠化，海平面上升，淡水资源匮乏，陆地生态系统恶化等）作出评估。
⑵其他温室气体的气候效应
对于其他温室气体浓度增加所引起的气候效应，气象学家也做了预测。到2030年，CH4的浓度将达到2.94×10-6，由此增温效应0.42℃，n2o的浓度0.33×10-6，增温效应0.13℃。CFC-11、CFC-12、CFC-113等卤烃增温分别为0.15℃、0.14℃、0.03℃。
对我国的社会影响
温室气体浓度增加所引起的气候效应对我国的生态环境、人们的生存条件和社会生活等诸多方面都产生了一系列影响，特别是在海平面上升、水量水资源的重新分布及农业生产等方面尤为严重。
海平面的上升 在过去100年中全球平均海平面上升的趋势是十分明显的，根据数据，到2070年海平面比1990年升高约44厘米，这样会使海洋中和近海的一些岛屿不复存在，使一些河口发生倒灌，江河水位上升，加之沿海大中城市地下水的大量开采，地面下降，沿海城市将受到极大的威胁，我国的海岸线长达18000多公里，对此应给予足够的重视。我国沿海地区多为经济发达的省份，在国民经济中占有举足轻重的地位，其受到的损失将更大。
对降水和水文资源的影响 气候变暖后，我国亚热带的北界将由现在的淮河秦岭扩展到黄河以北，夏季的东亚季风更有利于长驱直入，华北地区降水量将增加，不过变化率很大。冬季徐州、郑州一带温度将和现在杭州、武汉相似；东北和青藏高原的大部分多年冻土和祁连山、天山的小冰川将趋于消失，长江流域及其以南地区更趋于酷热。另一方面，地表和大气温度的升高导致了蒸汽散发增加，减少现有淡水资源。对于湖泊水库而言，增加了水体营养物质，加速富营养化；对于沿海地区，江河径流量减少和海平面上升将使海水沿着河道和地下水层入侵，加速农田盐碱化，以致在枯水季节不得不大量排放上游水库的蓄水，以阻止海水入侵，内河由于水量减少将加速水体污染程度，增加污水处理难度和环境保护的费用。如在1992年2月份和1997年底至1998年春季汉江武汉段长约240公里干流河段，水的色度增加，水中藻类猛增，有藻腥味，汉江水质严重恶化，发生了“水华”现象。通过水文气象资料的分析发现，这两次现象的发生均是由于冬季气候变暖，阳光充足，有利于藻类繁殖，使水中氮、磷等物质增多，水质恶化。
对农业生产的影响 气候变暖有利于植物生长，可使生长期延长，使农作物一熟变两熟，两熟变三熟，有利于两熟制、三熟制和热带作物种植区的扩大，促进农业生产。实验证明，通过额外增加CO2可使温室栽培蔬菜产量至少提高20%。但另一方面，由于温度愈高，生长期愈长，害虫繁殖愈快，愈容易成灾增加了控制的难度。
另外，气候变暖对能源消耗的影响也是非常显著的。气候变暖可以大大减少冬季取暖的能耗，但同时夏季空调降温能耗加大，从而对商业经济产生一定的影响。
总之，温室气体的浓度在最近几十年来增长迅速，由此所造成的增温效应也越来越显著，给人们的生产和生活及居住的生存环境带来严重影响和威胁。由此可见，气候变暖不仅仅是个科学问题，而且更是关系到人类生存发展的社会问题。在考虑到影响温室气体浓度变化因素的基础上，提出适合我国国情的远近结合的对策，并采取有力措施，以减慢和降低全球气候变暖给我国经济建设和社会生活所带来的不利影响，同时充分利用其有利因素。
参 考 文 献
［１］刘强，刘嘉麒，贺怀宇．1999.温室气体浓度变化及其研究进展.地球科学进展.第15卷第4期,453～460。
［２］陈毓川,赵逊,张之一等编著.1999.世纪之交的地球科学 ?重大地学领域进展.87～88。
［３］张利平，1999.气候变暖及其对我国的社会影响.自然杂志.第22卷第1期, 44～48。