大气成分对气候 变化的影响

\r 室内空气污染\r 室内空气污染物的来源主要有三个方面:室外污染、室内释放、人类自 身活动给出了室内各种污染物及其主要来源。\r 室内空气污染的主要成因是室内存在能释放有害物质的污染源或室内环境通风不佳。\r 空气中温室气体和气溶胶含S的变化、太阳辐射变化以及地表特性的变 化,都会改变气候系统的能fi平衡。这些变化用“辐射强迫” 一词表 述,它被用于比较各种人为和自然驱动因子对全球气候的增暖或冷却作用。 辐射强迫,是对某个因子改变地球一大气系统射入和逸出能量平衡影响程度 的一种度蛩,它同时是一种指数,反映了该因子在潜在气候变化机制中的重 要性。正强迫使地球表面增暖,负强迫则使其变冷。图4.1显示了包括人为 C02、CH.,、N20、03、气溶胶等重要大气成分辐射强迫的典型范围和科学认 知水平,同时给出了人为净辐射强迫及其范围。火山气溶胶是一种自然强迫, 鉴于其阶段性特性,未包含在此图内。\r 可见,自1750年以来,人类活动的全球平均净影响是增暖因素 之一,其:辐射强迫为 1.6 ( 0.6? 2. 4) W\/m2。其中①:\r C02、CH4、N2?增加所产生的辐射强迫总和为 2.30 ( 2. 07? 2. 53) W\/m2,工业化时代的辐射强迫增长率很可能在过去1万多年里是空 前的。C02的辐射强迫在1995—2005年间增长了 20%,至少在近200年中, 它是其间任何一个10 a的最大变化值。\r 人为气溶胶(主要包括硫酸盐、有机碳、黑碳、硝酸盐和沙尘)共同产 生冷却效应,共产生一0.5 (-0.9?一0.1) W\/m2的总直接辐射强迫和一0.7 (一;L 8?一0.3) W\/m2的间接云反射强迫。人为气溶胶的辐射强迫存在很大 的不确定性。气溶胶还影响着云的寿命和降水。\r 其他多个来源对辐射强迫存在着显著的人为贡献。由于影响03形成的化 学物质(N20、CO和烃)的排放,对流层03变化的贡献为 0.35 ( 0.25 ? 0.65) W\/m2,卤代温室气体变化所产生的直接辐射强迫的贡献为 0.34 ( 0.31? 0.37) W\/m2。由土地ffi盖变化和黑碳气溶胶雪上沉降引起的地 表反照率的变化,分别产生一0.2 ( —0.4?0.0) W\/m2和 0.1 (0.0? 0.2) W\/m2的强迫。自1750年以来,太阳辐照度变化造成的辐射强迫估箅 值为 0.12 ( 0.06? 0.30) W\/m2。\r 以下分别从温室气体、气溶胶以及城市气候的角度阐述大气成分对气候 变化的影响。\r 温室气体浓度升高对气候变化的影响\r 温室效应\r 温室气体能有效吸收地球表面、大气本身连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,包括向下方地球表面放射。温室气体则将 热量捕获于地面一对流层系统之内。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一18X:的高度, 并通过太阳辐射的收人来平衡,从而使地球表面的温度能保持在平均17C。 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、髙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而一对流层系统温度的升高来补偿。这就是“增强的温 室效应”。工业革命以来,由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然 气,人类消耗的能源急剧增加,森林遭到破坏。大气中的这些气体就像温室 的玻璃一样,并不影响太阳对地球表面的辐射,却能阻碍由地面反射回高空 的红外辐射,这就像给地球罩上了一层保温膜,使地球表面气温增高,产生 “温室效应”。\r 气体分子对红外辐射的吸收\r 温室气体吸收红外辐射是由于气体分子能够发生振动一转动跃迁或纯 转动跃迁,其跃迁频率一般位于1?100pm红外区。只有能够产生振荡偶极距 的分子才能发生振动一转动跃迁,同核双原子分子不能产生振荡偶极矩.故 大气N2和02不能吸收地球长波辐射。\r 地球长波辐射的能量绝大部分被低层大气中的水汽、C02、CH4、n2o、 03吸收。图4. 2给出了这几种气体的吸收光谱以及它们对太阳辐射和地球长 波辐射的总吸收。興中,水汽是最重要的温室气体,它在6 pm附近有一个较 强的吸收带,对18\/im以上地面长波辐射几乎能够全部吸收。(:02在15

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