人类活动引起了所谓“温空气体”在大气层的累积,这使得全球气温逐步上升。政府间气候变化专门委员会(PCC)根据气候模型预测,到2100年为止,全球气温估计将上升大约1.4℃~58℃。根据这一预测,全球气温将出现过去i000年中从市有过的巨大变化,从而给全球环境带来灾难性的影响。
如果我们不能让全球温度及时地“器下刹车”,也许几十年之后,整个地球会变成一座热浪滚滚的孤岛。地球上的生命再也难以承受这样的“温暖”,却又无处逢生。
1824年,法国著名数学家、物理学家约瑟夫·傅里叶(Joseph Fourier)通过复杂的推导发现,如果只考虑入射太阳辐射的加热效应,地球的温度应该比现在实际的低一些。于是他大胆猜测,地球的大气层可能是一种隔热体,就像玻璃暖房的那层玻璃一样。太阳光能够直接照进温室,加热温室内的气体,玻璃又将热空气阻隔在室内,于是室内温度高于外界。地球正处在这样一个巨大的“温室”里,而起到隔热作用的那层玻璃就是大气层。这就是“温室效应”。
不过,尽管傅里叶提出了“温室效应”的假设,但是他却没有弄清楚究竟是什么起到了玻璃的作用。后来,经过科学家的不断研究,才发现是二氧化碳、甲烷、水蒸气等气体成分起到了阻挡地球热量外逸的作用,这些气体被称为“温室气体”。大气氮和氧所占的比例最高,可以透过可见光与红外辐射。当太阳的短波辐射穿透大气到达地面时,在地表转化为红外辐射。由于温室气体的分子结构的特殊性,它们不是简单地透过红外辐射,而是能够强烈地吸收红外辐射。红外辐射是一种能量流,当它通过某物体传播时,会引起该物体的电子移动或者原子振动,从而使一部分能量变成热能,被物体吸收。
事实上,地球上的能量收支处于动态平衡中,到达地球的太阳辐射等于地球吸收的能量与通过大气耗散的能量之和。透过大气层的太阳辐射,一部分被地面吸收,另一部分返回太空。在返回的路上,大气中的温室气体“截获”了太阳辐射中的部分能量,以红外辐射的形式将它们还给地表,留在地球的周围,就像温室暖房的玻璃一样,在地球上空形成了一圈保温层。如果没有大气,地表平均温度会降至-23℃,而现在的实际地表温度为15℃——温室效应使地表温度升高了38℃!如果没有温室效应,地球将处于冰天雪地的冷冻世界。正是因为有了温室效应,地球上才可能孕育出多姿多彩的生命。