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气体温室论文范文

摘要:近百年来全球平均气温呈现上升趋势,而近年来这种趋势更加明显.全球变暖已是不争的事实.然而究竟是什么引起全球变暖,目前还没有一个彻底的说法.本文从温室气体的温室效应入手,首先具体地比较了不同气体的温室效应,然后说明它们造成的全球变暖程度.最后提出海洋变化对全球变暖的影响要超出人们的预测,是全球变暖不可忽略的一个重要因素.

关键词:温室气体温室效应全球变暖海洋

中图分类号:X16 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(b)-0134-02

1.温室气体的研究

在地球大气层中有一些微量气体,它们的作用相当于给整个地球建造了一个巨大的温室,所以称它们为温室气体.地球大气中温室气体主要有水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、臭氧、氢代氯氟烃类化合物等.它们在太阳短波辐射段很少具有强辐射吸收带,而在长波段则具有强烈的辐射吸收带.这样造成太阳短波辐射可以透过大气使地球表面升温,而地球向宇宙空间发射的长波辐射则被大气吸收,使大气升温,而大气则向地面辐射能量从而保持地面温度.这就是温室气体产生温室效应的基本原理.但是不同的温室气体产生的温室效应是不一样的.下面我们针对不同温室气体的温室效应做一具体分析.

1.1 二氧化碳的温室效应

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二氧化碳在通常情况下为无色无臭,并略带有酸味的气体,熔点是-56.2℃,升华点是-78.5℃.二氧化碳是具有一个对称中心的三原子分子,振动基态碳氧键长度为0.11632nm,转动常数为0.3959/cm.它有四种基本震动方式,其波数分别为V1等于1388.3/cm,V2a等于V2b等于667.3/cm,V3等于2349.3/cm,其中V2振动为二重简并,是红外区的主要吸收带,其波长范围为12～18um.虽然大气中二氧化碳的含量并不高(目前大气中二氧化碳的浓度约为368ppmv),但它是一种重要的红外吸收气体,对温室效应乃至全球变暖有着重要的作用.因此我们需要对二氧化的温室效应一做个具体的研究.我们观察了不同光源下二氧化碳的温室效应,实验结果如表1.

1.2 甲烷的温室效应

甲烷是一种无色无味的气体,熔点是-184℃.甲烷分子是正四面体结构,碳原子位于四面体中心,氢原子位于四个顶角.甲烷有四个基频转动带,其中V3等于3020.3/cm,V4等于1306.2/cm为红外区的主要吸收带,其波长范围在7.66um左右.甲烷在空气中的浓度比二氧化碳小得多(目前大气中甲烷的浓度约为1.75ppmv),但是甲烷的温室效应要强于二氧化碳,并且甲烷在大气中的浓度在不断增加.因此,甲烷的温室效应是值得研究的.我们同样观察并比较了不同光源下甲烷和二氧化碳的温室效应(见表2).

此外我们还观察了不同浓度下的二氧化碳的温室效应,其结果如图1.

从以上结果,我们可以明显得出甲烷的温室效应强于二氧化碳的结论.这个结果也可以从理论上给出简要的解释.因为甲烷的吸收波长范围比二氧化碳吸收波长范围要小,碳氢键的红外吸收强度要比碳氧键强,因此甲烷的温室效应比二氧化碳强.此外,我们也可以看出随着二氧化碳浓度的增加它的平均温度不断增加,但最终会趋于饱和.

2.温室气体对全球变暖的影响

在对二氧化碳、甲烷的温室效应有了一个具体的了解后,我们有必要再对其他的温室气体做一个概括的比较.因为其他温室气体水汽、臭氧、氯氟碳化物等对地球大气的温室作用也是不能忽略的,尤其是在我们做全球变暖的预测时.为了方便,我们不打算像二氧化碳、甲烷那样分别研究它们的温室效应.现在,我们直接考虑它们对全球变暖的影响.在这里我们用增温潜势(GWP)来表示相同质量的不同温室气体对温室效应增强的相对辐射效应,并以二氧化碳的GWP为1.以百年时间尺度的气候变化,各温室气体的GWP如表3.

从表3也可以知道甲烷的温室效应大于二氧化碳,这与我们之前观察到的实验结果一致.对于这些温室气体对全球变暖的影响,不同的气候模型得出的计算结果是不一样的.根据20世纪80年代模式预测计算出的大气中主要温室气体的变化和对全球平均温度的影响,结果如表4.

我们计算以上各气体对全球平均温度的影响为增加1.53℃,这显然比实测值(0.6±0.2℃)偏大.这一方面是由于全球温度不只与温室气体有关,还与其他许多复杂未知的因素有关,另一方面是由于这个气候模型预测的各温室气体的变化值比实际值偏大,如2000年实测的CO2浓度368ppmv,CH4浓度为1.75ppmv.如果采用简化能量平衡模式,认为地球表面温度与CO2浓度成正比,瑞典物理学家Arrhenins在1896年首次计算出当二氧化碳浓度由300ppmv增加到600ppmv时全球气温将升高5℃.而根据IPCC预测,当2100年CO2浓度上升到650ppmv时,全球将增温2.5℃.实际上全球温度变化受到许多复杂因素影响,不可能简单地与温室气体浓度成正比.观测到南极温度和二氧化碳浓度变化实际结果如图2.

从图2可以看出温度变化与二氧化碳浓度变化基本一致.但是最近研究表明,根据目前气候模式温室气体所预测的全球温度变化比实际偏低,即实际上全球变暖要比目前预测的还要快.这表明,我们还有一些因素尚未考虑到全球变暖气候模式中,或者一些因素的影响程度(权重因子)设置的不合理.

3.海洋变化对全球变暖的影响

从影响全球变暖的因素中考虑,并且根据海气耦合模型预测的结果来看,我们认为海洋变化对全球温度的影响要比之前预测的大得多.这不仅是因为海洋是温室气体二氧化碳、水蒸气的巨大储存库,还因为海洋的变化和全球气候的变化相互影响.第一,海洋是大气中水蒸气的主要来源,可以通过云中凝结作用释放潜热为大气提供热源.而当大气温度变高时,它的含水能力增强,将会使更多的水汽从海洋中蒸发出来.而水蒸气本身就是一种温室气体,更多的水蒸气会增加大气的保温效果,这样一个过程会形成一个正反馈.第二,由于水的比热容比较大,而海洋占据全球的大部分面积,因此海洋拥有很大的热容量.海洋的温度稍有变化,就会有大量的热量收支.因此,海洋对大气的变化速率起着控制作用.第三,海洋是大气中二氧化碳的主要自然源.大气中的二氧化碳和海洋中的二氧化碳存在着动态平衡,大气中的总碳量每年约有5%处在海-汽交换过程中.海洋中的二氧化碳含量远远大于大气中的碳含量,只要海洋二氧化碳含量的很小一点变化就会对大气中二氧化碳浓度产生很大的影响.现在大气中二氧化碳持续增加,表明排入大气中的二氧化碳比海洋溶解的二氧化碳多.目前,全球平均来看海洋是向大气输送二氧化碳的.第四,海洋内部存在环流,它可以重新分配调整整个气候内的热量,对于区域气候有很重要的影响.如果海洋在区域输送方面有变化,也可能对气候变化产生影响.

虽然已经建立了比较复杂的三维海气耦合模型,但该模型所考虑的因素对于更加精确地预测全球气候变化还远远不够.目前有文章指出,温室效应引起热量增加的93%进入了海洋而不是大气层,因此考虑海洋温度的变化能更好地监测全球变暖.该文章还给出了海洋热容量的变化,如下:

从图3可以看出全球海洋热容量不断上升,如果这些热量从海洋中释放到大气中,将会对全球气温产生剧烈的影响.但由于海洋和大气不断交换水汽、二氧化碳等温室气体,大气和海洋也必然有着热量交换.因此,我们必须对海洋的温度变化,海平面升降,海洋-大气气体交换等进行系统而细致的研究.测量海洋各物理量的变换将会帮助我们更好地理解全球变暖,从而更准确的预测未来全球温度变化趋势.

参考文献

[1] 秦大河.温室气体与温室效应[M].气象出版社,2009:115.

[2] 刘玉芝,等.论大气二氧化碳温室效应的饱和度[J].地球科学进展,2002,17(5).

[3] 秦大河.温室气体与温室效应[M].气象出版社,2009:117.

[4] Daniel J.Rowlands,et al.Broad range of 2050 warming from an observationally constrained large climate model ense mble,Nature,Geoscience,2012(5):256-260.

[5] 张强,等.全球气候变化及其影响因素研究进展综述[J].地球科学进展,2005(9).

总结：本文是一篇关于气体温室论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。

温室气体有哪些引用文献: