溫室效應及對環(huán)境的影響

1、 高二(六)班 15號 邱莉閔 溫室效應及對環(huán)境的影響溫室效應及對環(huán)境的影響 森林森林,濕地對環(huán)境的影響濕地對環(huán)境的影響自然與人造溫室效應及其環(huán)境影響自然與人造溫室效應及其環(huán)境影響圖二：過去1000年北半球氣候變化的趨勢（橫坐標代表年份，縱坐標代表溫度，單位是攝氏度）圖一：1860年以來全球氣溫的變化（橫坐標代表年份，縱坐標代表溫度，單位是攝氏度）引言引言全球變暖全球變暖人們在對氣候的研究中，發(fā)現(xiàn)有這樣的現(xiàn)象：過去人們在對氣候的研究中，發(fā)現(xiàn)有這樣的現(xiàn)象：過去100多年全球氣溫出現(xiàn)了兩次明顯的上升（見圖一、多年全球氣溫出現(xiàn)了兩次明顯的上升（見圖一、圖二）。上升幅度之顯著引起人類廣泛關注，人們試圖

2、二）。上升幅度之顯著引起人類廣泛關注，人們試圖尋找引起氣溫如此變化的原因。圖尋找引起氣溫如此變化的原因。全球變暖的機理之一溫室效應n溫室效應的定義：從能量收支理論來看，全球變暖現(xiàn)象可以提煉為能量收支平衡問題。據(jù)輻射傳輸方程，地表放射輻射強度TS4與地氣系統(tǒng)吸收的短波輻射so(1-P) 之比值為：nTS4 / so(1-P)=(2-ks)/(2-kl)n（ks為大氣對短波輻射的吸收率；k1為大氣對長波輻射的吸收率)n kskl 時，比值大于1；氣溫升高，稱為溫室效應；n kskl 時，比值小于1；氣溫降低，稱為反溫室效應；n ks = kl 時，比值為1，無變化 溫室效應的影響因素溫室效應的影響

3、因素 n在描述了溫室效應定義的基礎上，我們試圖在現(xiàn)實世界中尋求影響溫室效應的最重要、最典型的因素。這些因素大致可以分為自然機制和人為活動兩方面。 圖三：IPCC關于全球年平均氣溫的模型（橫坐標為年份，縱坐標為溫度，單位是攝氏度） n溫室氣體溫室氣體n研究發(fā)現(xiàn)，大氣中的H2O、CO2、CH4等氣體會促進大氣升溫。人們把這種指對短波輻射基本透明而對長波輻射基本不透明，從而吸收長波輻射增溫的氣體稱為溫室氣體。下面簡要介紹溫室氣體的作用機理。1、輻射活性氣體輻射活性氣體直接作用于大氣輻射。有些氣體如NH3、O3等，在7-13m的“大氣窗區(qū)”（電磁波譜的713微米區(qū)域,大氣分子吸收很微弱）有強的吸收性，

4、對加強溫室效益是十分有效的2、化學活性氣體像CO和NO這些氣體，本身對大氣輻射影響很小，但是通過化學作用能改變輻射活性氣體的含量，從而影響溫室效應。如在平流層中的NO對臭氧的催化破壞作用NO+O3NO2+O2 NO2+ONO+O2 總反應式：NO+O3+ NO+2O2n由于NO參與的催化反應會破壞平流層中的O3，O3會改變到達對流層中的太陽輻射和長波輻射。臭氧減少將使大氣對太陽和長波輻射的吸收都減少（則ks k1都變?。Ｒ虼?，臭氧增減對地面溫度的溫室凈效應不能肯定。據(jù)一些輻射對流模式的估計，臭氧減少的凈效應取決于臭氧減少的垂直分布。n又如溫室效應引起的地面增暖會使得陸地和海洋上的水分蒸發(fā)增加

5、，導致了對流層中的H2O增加。增加的H2O會通過以下的反應產生較多的OH：nO（1D）+H2O2OHn由于OH對對流層中的氣體來說（包括污染物）是一種重要的清潔劑和氧化劑，OH的變化就有可能改變輻射活性成分的含量，如4和3（見中的原理），進而影響溫室效應。n3、輻射、化學活性氣體n指能參與化學反應又能吸收輻射的氣體，像CH4和CFCs等。例如：n對流層中發(fā)生反應（1）OH+O3+O H2O+O2；但反應（2）OH+CH4 CH3+H2O 更易進行，由于CH4的存在，與OH反應使OH減少，導致反應（1）減慢，相對來說O3 含量增加。這個反應涉及到CH4、H2O、O3等溫室氣體，所以它對溫室效應的

6、影響是復雜的。n隨著研究的不斷深入，人們認識到除大氣中各種溫室氣體濃度的增加的原因外，云、水汽乃至生物圈對氣候的反饋作用也是產生溫室效應的重要原因。 n反饋機制反饋機制n隨著研究的不斷深入，人們認識到除大氣中各種溫室氣體濃度的增加的原因外，云、水汽乃至生物圈對氣候的反饋作用也是產生溫室效應的重要原因。n1、云的反饋作用 n云的反饋作用高度地依賴于云的面積、高度、不同云形的比例、云中水和冰的含量等因子。由于云反饋的凈負作用和凈正作用的面積在地理分布上是容易改變的，所以在溫室氣體增加的地球上，卷云和中低云的反饋作用的相對重要性是可以變化的。n就對地球輻射平衡的影響來說，云比任何直接的氣溶膠影響更為

7、重要。地球輻射收支試驗（ERBE）的結果首次證明，云的凈輻射效應是使當今的地球變冷；相反，高的卷云吸收地球的長波輻射，有溫室效應。n目前云量的全球凈輻射效應是使輻射損失，并在中高緯度海洋上達到最大。分析長期記錄提示，在全球變暖時云量可能增加，至少在某些大陸地區(qū)是如此。n2、水汽反饋作用 正反饋n：水蒸氣增加溫室效應作用加強陸地和海洋表面溫度上升產生更多水蒸氣。汽是最重要的反饋機制之一，也是唯一最大的正反饋作用。大氣中水氣含量（或飽和水氣壓）跟大氣溫度成正比，氣候變暖導致蒸發(fā)加劇和大氣中水汽含量增高；而水汽是一種很強的溫室氣體，從而又使氣候進一步變暖，形成正反饋。對流增加是和對流層中、上部水汽含

8、量增加相聯(lián)系的，因而，也和更強的正反饋作用聯(lián)系在一起。在水汽反饋中，溫度是控制其作用大小的主要因素。負反饋：水汽飽和降雨溶解大氣中的二氧化碳大氣中二氧化碳濃度降低溫室效應作用減弱當大氣中的水汽超過某一臨界狀態(tài)，在一定條件下，變?yōu)橛杲德涞孛妫瑫r溶解了部分二氧化碳并匯集到海洋中，經過海洋生物作用后固定下來。使得大氣中二氧化碳的含量降低，減緩溫室效應 n3、海溫反饋作用海洋是大氣最重要的匯。只要海水中溶解的二氧化碳量稍有變化，就可能讓大氣的氣體含量發(fā)生很大改變，從而影響地球氣候反饋關系：海溫升高海洋中二氧化碳溶解度減小部分二氧化碳逃逸到大氣中溫室效應加劇海溫升高；海洋表面水溫升高富于營養(yǎng)物的深層海

9、水不能到達表層浮游植物量減少吸收二氧化碳減少溫室效應加劇海洋表面水溫升高。海表水溫升高將使斜溫層變得更加穩(wěn)定，從而阻止了海水的垂直混合，使得富于營養(yǎng)物的深層海水不能到達表層，進而減少了浮游植物的產量，導致表層海水吸收二氧化碳能力的減弱。n4、生物圈反饋作用一方面，溫室效應會影響生物對溫室氣體的排放率和吸收率。例如，從濕地和水稻田排放甲烷（CH4）的速率，由于溫室變暖增強而增加（Lashof，1989）。來自這些區(qū)域的甲烷排放量還有可能超過來自較高緯度正在溶解的凍土的CH4排放量（Watson等，1990）。另一方面，海洋生物可以響應溫室效應的氣候變化。如果海洋是大氣下面的無生命水體，那么CO2

10、在這個水體和大氣之間的分布將唯一地取決于這種氣體的化學可溶性。在這種情況下，海洋將向大氣輸送大量的CO2，使大氣中CO2的濃度增加三倍。但是，海洋表層中的微生物吸收CO2，當這些微生物死亡時含碳酸鹽的微生物殘骸便下沉到深海中去。生物碳泵的速率記錄在海洋沉積層含碳酸鹽的微生物殘骸的碳同位素中。有機體在同化CO2時，與較重的13C同位素相比，更傾向于吸收較輕的12C同位素。所以，生物碳泵把較重的碳留在洋面，而把較輕的碳帶入深海。圖四：碳元素大氣循環(huán)示意圖n表：與溫室效應有關的主要反饋n名稱反饋類型說明名稱反饋類型說明水氣正（+）空間觀測中得以證實 云不明對全球增暖可能是最重要的反饋氣溶膠不明硫酸二

11、甲酯的作用不明海洋生物地球化學循環(huán)不明可能為正反饋紫外輻射跟陸地生物群正（+）隨陸地生物群的大小呈正比永凍土中的有機質正（+）依賴于土壤中的溫度沿海甲烷水合物正（+）可能短期中影響較大對流層化學不明可能是正反饋海溫 正（+）不確定其影響程度海洋氣體交換率不明多半較為次要 溫度和植物呼吸正（+）可能是大的紫外輻射和浮游植物正（+）較大的不確定性，可能是大的 水稻地正（+）土壤濕度是關鍵的未知數(shù)永凍土中的甲烷正（+）未來凍土融化情況尚屬未知 圖五：工業(yè)時代溫室氣體在大氣層中的含量（橫坐標是時間；左方縱坐標是氣 體的濃度，ppm=百萬分比，ppb=10億分比；右方縱坐標是單位面積的輻射強度，單位W/

12、m2）工業(yè)化以來，尤其本世紀50年代以來，人為產生的溫室氣體排放量不斷增加，各種天然溫室氣體成分的源和匯的自然平衡被打破，大氣中的溫室氣體濃度呈現(xiàn)不斷增長趨勢。人為活動因素主要有：化石燃料的燃燒自工業(yè)革命以來，各類工業(yè)都在迅猛的發(fā)展著，對能源的消耗也有愈演愈烈之勢。人類每年燒掉大量煤炭、石油和天然氣等化石燃料，越來越多地向大氣釋放CO2 等溫室氣體，目前全球每年礦物質排放量中有6.6106km2噸碳，使大氣中的許多溫室效應氣體的濃度已經發(fā)生了全球尺度的變化，其中最重要的是CO2，其全球平均濃度已從工業(yè)化前的280ppmv上升到了2000年的368ppmv；還有甲烷，其總濃度已由工業(yè)化前的0.7

13、ppmv上升到了2000年的1.75ppmv。工業(yè)的發(fā)展關系著各國的經濟發(fā)展和國際地位，從而各國政府都在大力發(fā)展其工業(yè)，對環(huán)境造成極壞的影響。發(fā)達國家在意識到之后開始治理并不希望發(fā)展中國家繼續(xù)排放廢氣，而發(fā)展中國家把環(huán)境的惡化歸咎于發(fā)達國家之前的工業(yè)活動。這樣的互相推卸責任使這方面的控制方案得不到實施。造成十分消極的影響。制冷機的使用我們日常所用的冰箱、空調等都要使用制冷劑，在制冷過程中會釋放出氟利昂，這種氣體是重要的溫室氣體。在工業(yè)化前大氣中沒有氟利昂，它是人為產生并排放到大氣中的.F-11和F-12是氟利昂中危害性最大的氣體，自這類物質1928年合成，20世紀50年代開始批量生產后，大氣中

14、的.F-11和F-12的濃度分別由1960年的0.0175ppbv和0.0303ppbv增加到了1990年的0.2800ppbv和0.4844ppbv，增加了十幾倍。更嚴重的是氟利昂氣體在大氣中的壽命能保持65150年，成為增溫趨勢很強并且持久的溫室氣體成分。 3、森林的大量砍伐 人類一直在大量砍伐森林，在其自身恢復過程中又給于致命打擊，使全球范圍內大量森林資源銳減，其中熱帶森林損失的速度為每年9106 24.5106km2.眾所周知，綠色植物可以凈化空氣，吸收大量二氧化碳，減輕環(huán)境的負擔，而今綠色面積漸小的地球也隨之失去了一個有利的減壓助手，從而使溫室效應及其他環(huán)境問題日益嚴重。4、土地利用

15、方式的改變土地利用造成的溫室氣體的增加主要來自幾個方面：森林的過度采伐，城市建設及城市工業(yè)，農業(yè)生產活動等。在1850年至1985年之間，大約有11735 Gt（1Gt=10億噸=109t）的碳被排入大氣中，在這其中，80%歸因于樹木的減少，20%是由于土壤有機質的流失。土地利用的變化，包括用于牲畜養(yǎng)殖的牧場，每年產生2.15108t的甲烷，相當于甲烷釋放總量的40%，人為甲烷釋放量的60%。 動物的養(yǎng)殖和濕地水稻的種植生產被認為是甲烷釋放的主要來源。 n溫室效應固然有維持地表氣溫的好處，但與此同時，也不能忽視過于強烈的溫室效應帶給自然界和人類社會的危害。n1、海平面上升n2、影響農業(yè)和自然生

16、態(tài)系統(tǒng)n3、加劇洪澇、干旱及其它氣象災害n4、影響人類健康n5、物種的滅絕n6、對流層外大氣的變冷 (一)要解決溫室效應，需要世界各國的共同參與，協(xié)調一致的采取措施來加以解決。目前提出的對策可以概括為技術、經濟、宣傳教育三個方面。n1、技術方面：國際間共同協(xié)調開發(fā)防止地球變暖技術的一個范例是“地球再生計劃”。該計劃的主旨是在世界各國的共同協(xié)作下，對溫室氣體的排放和控制進行綜合的長期工作n（1）碳稅制度。n（2）可交易許可證制度。n (3）提高化石燃料的價格n3、環(huán)保教育。 n二）盡管有效的國際合作和協(xié)調一致的行動是防止全球氣候變化的基本保證，但氣候變化對各個國家和地區(qū)的影響是不同的，更重要的是

17、每個國家都有自己的自然資源和經濟背景。因此,各國在合作的基礎上還要根據(jù)本國的條件,研究分析并提出適合本國特色的相應對策。現(xiàn)就結合中國的國情分析一下中國在延緩人造溫室效應方面的具體對策：1、預防措施：以溫室氣體減排技術為代表。n（1）提高能源利用效率n 工業(yè)用能部門理和生產組織方式；采用現(xiàn)代化的工業(yè)通用裝備技術，改變能源結構和功能方式來實現(xiàn)溫室氣體減排。n 工業(yè)供能部門n 交通運輸部門n 民用能源n2、消除措施：通過各種分離、吸收技術和光合作用使生成的CO2變成其他物質以減少大氣中的溫室氣體。n1）擴大植樹造林，減緩氣候變化和氣候災害的速度與幅度。森林可以從大氣中吸收和儲存大量的CO2，是控制人

18、造溫室效應的重要手段。我國99年的森林覆蓋率為14%左右，目前正以每年約200萬hm2造林速度發(fā)展，使森林面積和蓄積量逐年上升。n（2）加強對CO2分離與吸收技術的研究與應用n3、適應性措施：這是與上述預防和消除不同的一種設想，即假設溫室效應氣體的增加和全球變暖，n然后去適應它。n（3）中國水文水資源對氣候變化的適應性對策n（4）中國沿海地區(qū)對海平面上升的對策六、結論六、結論 n透過長波輻射，而吸收短波輻射，從而延緩地面和近地面大氣熱量損失的大氣保溫效應叫做溫室效應。影響溫室效應的因素可以分為人為和自然兩個方面。自然因素來源于大氣中的溫室氣體和反饋機制。而人為根本的影響因素是化石燃料的燃燒、砍

19、伐森林、制冷機的使用、土地利用方式等。n通過以上系統(tǒng)的分析，我們辨證地認識到了自然與人為溫室效應影響的兩面性，而它的凈效應是弊大于利，它對人類的危害存在著難預測性和巨大的破壞性，會誘發(fā)了眾多環(huán)境問題。我們應該加強雙方面影響的研究，通過技術、經濟和教育手段盡力去控制溫試效應的進一步加劇，做到標本兼治，防患于未燃，從而使我們的環(huán)境在自然狀態(tài)下良好的循環(huán)發(fā)展，造福人類。 備注:n【參考文獻】：【參考文獻】：n氣候的過去和未來，.，氣象出版社，1986.12.n理論氣候學概論，湯懋蒼 等，氣象出版社，1989.12.n氣候變化，（英）約翰格列賓，海洋出版社，1991.4.n地球在變暖，（日）田中正之，

20、氣象出版社，1992.4.n人類活動與氣候變化，羅哲賢 屠其璞，氣象出版社，1993.5.n氣候變化的證據(jù)、原因及其對生態(tài)系統(tǒng)的影響，章基嘉，氣象出版社，1995.7.n中國氣候與還平面變化及其趨勢和影響全球氣候變暖，施雅風 王明星 等，山東科學技術出版社，1996.6.n中國的氣候變化與氣候影響研究，丁一匯 石廣玉 等，氣象出版社，1997.6.n全球變暖，（英）J.Houghton，氣象出版社，1998.1.n中國氣候變化國別研究，中國氣候變化國別研究組，清華大學出版社，2000.4.n中國溫室氣體減排技術選擇及對策評價，胡秀蓮 姜克雋 等，中國環(huán)境科學出版社，2001.1.n大氣環(huán)境及其

21、保護，施介寬，華東理工大學出版社，2001.7.n氣候系統(tǒng)變化與人類活動，李愛貞 劉厚鳳 張桂芹，氣象出版社，2003.3.n返回主頁 l所有生物都能改變其生存環(huán)境，但人類對環(huán)境的影響遠遠大于其他生物。在進入20世紀以后，尤其是工業(yè)革命以來，隨著人口的增長，人類為自身生存和發(fā)展的需要對地球資源進行了空前規(guī)模的開發(fā)和利用，極大地提高了人類自身的消費水平。然而，對環(huán)境資源過度的開發(fā)利用行為，卻導致了不斷加深的全球性的生態(tài)危機。 l全球森林面積急劇減少全球森林面積急劇減少l 全球森林面積正在急劇減少全球森林面積正在急劇減少l全球森林面積正在急劇減少，尤其以熱帶森林(熱帶雨林)最為嚴重。全世界的熱帶森

22、林，每年的破壞率達2，現(xiàn)在正以0607hm2s的速度從地球表面消失。森林生態(tài)系統(tǒng)是最重要的陸地生態(tài)系統(tǒng)。森林具有吸收C02和釋放02的重要功能；在調節(jié)氣候、水文循環(huán)中也能發(fā)揮重要的作用；還能涵養(yǎng)水源，控制水土流失。森林地區(qū)土壤侵蝕量僅為003thm2a。而一旦森林被毀、土壤流失可上升到90thm2a。森林在維持生物多樣性上更具有重要的作用。森林是生物基因最豐富的貯藏庫，有的科學家估計，約有50以上的生物種存在于熱帶雨林中。 全球沙漠化加劇全球沙漠化加劇l沙漠不穩(wěn)定，有時候進兩步退一步，但最近這幾十年卻表現(xiàn)為沙漠覆蓋面積的全面增加。由于沙漠邊緣區(qū)過度放牧，不斷加速沙漠化。現(xiàn)在全世界的土地正以驚人

23、速度沙漠化。l人類生存的環(huán)境受污染人類生存的環(huán)境受污染l由于“三廢”(廢氣、廢物、廢水)的急劇增加，對環(huán)境造成了污染，嚴重地影響人類生存空間的質量。垃圾是最直觀的污染源。發(fā)達國家人均產垃圾量很大。 l一、立項意義l東北地區(qū)水資源的空間分布不僅受不同氣候亞區(qū)的影響，還受不同地形地貌、不同構造單元的影響。在相對凹陷的盆地、河谷地區(qū)水資源豐富、濕地廣布、植被覆蓋度高、地下水位高，如松嫩盆地；而在相對隆起的臺地區(qū)，則相對干旱、植被稀疏、地下水位低，如舒蘭尚志地區(qū)；在山地地區(qū)，則森林發(fā)育、局地效應明顯，如長白山區(qū)。而同樣地勢和緩的地區(qū)，如大興安嶺東西兩側的呼倫貝爾和松嫩平原，由于區(qū)域位置的不同，環(huán)境差異懸殊。這表明必須全面分析水資源的空間分布差異，及其氣候與地質影響因素。l除濕地外，森林、草原和沙地也是東北地區(qū)的重要生態(tài)類型，雖然東北的森林在地質時期變化相對較小，但全新世森林仍存在著演替；森林火災在地質沉積物中留下的碳屑，為了解森林火災的歷