氣候變化的人類影響,。

有時候,，有關(guān)溫室效應(yīng)的形象解釋,，我們也用這樣一幅圖來說明,。地球大氣,，肯定不是一直吸收太陽的熱量，如果那樣,，地球大氣只會越來越熱,。所以,，大氣吸收熱量和散失熱量肯定是一種平衡,。左邊就是這樣的一種平衡,，進水的速度與出水的速度一樣；而右側(cè),，進水速度不變,，出水速度降低了，那就有越來越多的水被積累起來,。當然,，進水管也不會是可以無限放大的，總有一個極限,。對地球溫室氣體來說,，那就是，是否存在著一種飽和呢,？我們之后再談這個問題,。

地球，只有保持全球輻射平衡,，才能保證能量的穩(wěn)定。到達大氣頂?shù)娜肷涮栞椛?span style="letter-spacing: 0.1pt;">為343W/m²,，其中三分之一被云層和地表反射回太空,，只有240W/m²被地球氣候系統(tǒng)所吸收。大氣本身對太陽輻射的直接吸收很少,，大部分被陸面,、海洋、冰面所吸收,，使它們溫度升高,。為了維持地球的氣候長期不變,，根據(jù)輻射平衡的原理，必須在大氣頂被地球自身發(fā)射的紅外輻射所平衡,，其量值也應(yīng)該是240W/m²,。全球輻射平衡是維持穩(wěn)定地球氣候的基本原理，不論何種原因,，如果這種平衡一旦被破壞,，則全球輻射平衡不能維持，地球系統(tǒng)將獲得或損失能量,，從而導(dǎo)致地球氣候的變化,。

若大氣中CO₂濃度增加一倍，大氣頂輻射平衡受到破壞,，地表升溫1.2℃,，隨之，大氣中水汽將增加,，進一步加強溫室效應(yīng),，地表的實際增溫為2.5℃。

有人認為大氣CO₂吸收帶已經(jīng)飽和,，因而溫室效應(yīng)就已經(jīng)達到飽和,，即使將來CO₂濃度再增加也不會產(chǎn)生明顯的溫室效應(yīng)。但是,，這種說法其實是沒有試驗依據(jù)的,。而真正的，許多紅外光譜與大氣輻射的研究表明,，CO₂的吸收作用或溫室效應(yīng)在15μm的中心波段確實已經(jīng)達到飽和,，但二氧化碳有至少6個吸收波段，其他一些波段還遠未達到飽和,，最近的將來也不會達到飽和,。

溫室氣體的另一個特性，是它們在大氣中停留的時間(生命期)相當?shù)拈L,。這些氣體一旦進入大氣,，幾乎無法回收，只有靠自然的過程讓它們逐漸消失,。由于它們在大氣中的長生命期,，溫室氣體的影響是長久的而且是全球性的。從地球任何一角落排放至大氣的二氧化碳分子,，在它長達一,、兩百年的生命期中，有機會遨游世界各地，影響各地的氣候,。即使,，人類立刻停止所有的人造溫室氣體的排放，從工業(yè)革命之后,，累積下來的溫室氣體仍將繼續(xù)發(fā)揮它們的溫室效應(yīng),，影響地球的氣候。

輻射強迫,，是對某個因子改變地球–大氣系統(tǒng)輻射平衡的一種度量,。正強迫使地球表面增暖，負強迫則使其變冷,。IPCC報告中的輻射強迫值,，是相對于工業(yè)革命前，也就是1750年的差值,，并以每平方米的瓦數(shù)為單位進行表述,。改變輻射強迫的方式，要么是入射到大氣頂?shù)奶柖滩ㄝ椛淞堪l(fā)生改變,，要么是射出長波輻射的變化,。前者包括太陽活動本身的變化或太陽常數(shù)的變化、地球軌道參數(shù)的變化,，就是我們前面所講的即米蘭科維奇循環(huán),，還有大氣中的云層覆蓋面積或大氣氣溶膠顆粒物含量發(fā)生變化，改變了反照率,；后者,，主要包括大氣中的水汽，O3和溫室氣體等能捕獲或攔截地球和大氣向外射出的長波輻射,，使射出的長波輻射減少,。全球氣候變化是對輻射強迫的響應(yīng)，通過這種響應(yīng)過程,，地球系統(tǒng)改變自身的氣候狀況,，以重新恢復(fù)原來的或建立新的全球輻射平衡。在這個過程中,，由于氣候系統(tǒng)中各圈層響應(yīng)的快慢不一樣,，其所表現(xiàn)出的氣候變化狀況就不一樣。

自工業(yè)化時代前以來,，人為溫室氣體的排放量已經(jīng)上升,，現(xiàn)在科學(xué)家們越來越有把握確認，這主要是由于經(jīng)濟和人口的增長所推動的,。2000-2010年溫室氣體的排放量達到歷史最高水平。自1750年以來，溫室氣體二氧化碳(CO2),、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)的濃度均已大幅增加,，分別為40%、150%和20%,。這是過去80萬年以來前所未有的水平,。

這張圖顯示了混合均勻的溫室氣體，也就是WMGHG的輻射強迫,，其他人為強迫,，總?cè)藶閺娖群妥匀粡娖取Ｆ渌藶閺娖劝馊苣z,、土地使用地表反照率和臭氧變化,。自然強迫包括太陽和火山效應(yīng)。

1750-2011年期間,，總?cè)藶檩椛鋸娖鹊淖兣?yīng)為2.3W/m²,，自1970年以來，該項增加的速率比之前的各個年代都要快,。所以,，對于1750-2011年間的輻射強迫~及其自1970年以來的趨勢來講，二氧化碳是最大的因素,。在其他人為輻射強迫中,，來自氣溶膠的輻射強迫有兩個互相抵消的組成部分：大多數(shù)氣溶膠以及所形成的云層是以冷卻效應(yīng)為主的，黑碳吸收太陽輻射造成的變暖效應(yīng)則會部分抵消前一種作用,。1750–2011年間的氣溶膠輻射強迫~估計為–0.9W/m²,。太陽輻射和火山氣溶膠的變化當然會導(dǎo)致自然輻射強迫的變化。在大型火山爆發(fā)后的若干年內(nèi),，平流層火山氣溶膠的強迫作用~對氣候系統(tǒng)有很大的冷卻效應(yīng),。根據(jù)計算，與1750年相比,，總太陽輻射的變化~只對2011年的總輻射強迫做出了約2%的貢獻,。

我們對于總太陽輻射的連續(xù)直接觀測~至今只有30多年的時間，結(jié)果表明,，太陽輻射具有確定的11年周期變化,，其輻射量的變化幅度只有0.08%，并且目前無顯著增長的趨勢,，工業(yè)化前后也無太大的變化,，輻射量變化的主要原因~是太陽黑子和耀斑的變化，所以太陽輻射的變化不是引起近代氣候變暖的主要原因,。

這是全球人為CO2排放的變化圖,，包括化石燃料燃燒,、水泥生產(chǎn)和空燒，土地覆被和土地利用變化等原因所造成的變化,。我們可以看到,，1850年代，是第一次工業(yè)革命與第二次工業(yè)革命的過渡期,，自此之后,，人為溫室氣體的排放出現(xiàn)了上升，當前已達到最高水平,，這主要是由于經(jīng)濟和人口增長造成的,。二氧化碳、甲烷和氧化亞氮的濃度增加到了至少是過去80萬年以來前所未有的水平,。

這是一幅經(jīng)常被用來討論的圖,。左邊的圖，是包括人為和自然強迫的模擬結(jié)果與實際觀測值的比較,。其中,，黑色是觀測值，黃色是各種不同模型模擬的結(jié)果,，紅色是這些模型結(jié)果的平均值,。我們可以看到，模型值與觀測值符合得非常好,。右邊是僅僅考慮自然強迫的情況,，我們可以看到，模型值與觀測值相差越來越遠,。表明,，只有考慮人類活動引起的強迫，才能完全重現(xiàn)實際的溫度記錄,。從這幅圖,，大家還可以看到，氣溫變化的軌跡,，還顯示了驅(qū)動全球氣溫下降的主要火山爆發(fā)事件,。

但有時候，有些圖是比較詭異的,。比如如果我們將全球變暖與CO₂濃度疊加在一起,，探討其因果關(guān)系。我們看到,，CO₂濃度變化滯后于溫度的變化。什么意思呢,，這似乎說明,，是全球氣候變化導(dǎo)致了CO₂濃度的變化,，也就是說,，全球氣候變化是因,，CO₂濃度變化是果。你如何理解呢,？

現(xiàn)代全球氣候變化的原因從物理上講,，除了自然的外強迫因子之外，還增加了由于人類活動因素造成的影響,。隨著人類活動引起的溫室氣體排放的增加,，這種人為產(chǎn)生的強迫作用可能會不斷增強,。氣候模式的模擬和預(yù)測表明,，它的作用在將來可能會超過自然的因素，使地球的氣候不斷的變暖,，至少在21世紀人類將進入一個更加變暖的世界。得到這個結(jié)論的科學(xué)基礎(chǔ)~就是近200年大氣中溫室氣體和地球溫度不斷增加的事實與溫室效應(yīng)的物理原因,。