温室气体：CO2
在新鲜空气中 CO2的浓度，乡村约为0.03％，城市约 为0.04％。而实验研究证明： CO2含量达0.07％时，有少数对气体敏感的人就感 觉有不良气味和不适感觉； CO2达0.1%时，空气中氯类化合物明显增加，人们 普遍有不适感觉； 达3％时，肺的呼吸量虽正常，但呼吸深度增加； 达4％时，头痛、耳鸣、脉搏滞缓、血压升高； 达8％一10％时，呼吸明显困难，意识陷入不清， 以致呼吸停止； CO2含量达加％时，可以很快使人致死。
第三种形式是煤、石油和天然气等化石燃料燃烧 时，生成CO2，最返回大气中重新进入生态系统的 碳循环。
温室气体：CO2
CO2的重要作用： CO2是物质循环中最重要的碳循环的主要载休， 对人体的呼吸起调节作用。 它与水汽等物质形成的温室效应是地球上生命赖 以生存的必要条件。 日益重视室内环境的今天，CO2还在卫生学上被 视作室内空气污染的“指示剂”。
地面14 m以上的远红外辐射，不能透过大气传向 空间。在整个长波谱段中，将整层大气的积分辐 射吸收率和黑体吸收率比较，约相当于0.7。这比 短波辐射的吸收率大了数倍。
温室气体在大气中的吸收带
释放 吸收带
CH4 N2O
大气窗口
CO2
O3 CFC12 CFC11
波长X100nm
50 75 100 125 150 175 200
温室蔬菜
“一边倒”桃树
地球变暖的证据
失控的温室效应
金星温室效应：
金星大气中CO2等气体吸收了 太阳能量后,使金星大气温度 上升的物理效应。 金星大气层的云层顶部温度 约 -50℃。随高度降低 , 温度 直线上升 , 至金星表面 , 其温 度达420～480℃。 金星表面的压力约10兆帕,相 当地球大洋海平面以下 1000 米深处的压力。由于大气圈 密度高,整个金星表面温度几 乎是一致的。
水的饱和蒸汽压
温室气体：CO2
自然界，碳的循环可分为三种形式：
第一种形式是植物经光合作用将大气中的CO2和水 化合生成碳水化合物 (糖类 )，在植物呼吸中又以 CO2形式返回大气中。而后被植物再度利用。 第二种形式是植物被动物采食后，糖类被动物吸 收，在动物体内被氧化生成CO2，并通过动物呼吸 释放回大气中，又可再被植物利用；
温室气体：CO2
温室气体：CH4
甲烷是天然气的主要成分。 甲烷是仅次于二氧化碳的 重要温室气体； 1750-1990 年 甲 烷 增 加 了 145%。
主要温室气体来源与含量
15.0% 6.5% 1.0% 58.2%
Source
21.2%
气 体 来 源
Energy 能源 Agriculture 农业 Refrigerator 冷冻和空调设备 Natural 天然产生 Others 其它来源
温室气体：水汽
大气中水汽的含量在千分之一到百分之几变化。
地球约为 285K(12℃), 辐射能量大多数是 在红外光谱范围内 ( 长波辐射 ), 波长约在 16m

温室效应

大气使太阳短波辐射到达地面,而拦截
地面向外发射的长波辐射。

地球向外发射的长波辐射能量90% 为
温室气体所吸收。 上述效果使地表和大气下层温度升高,

这种效应即为温室效应。
温室培育
大气中有各种气体成分以及水滴、尘埃等气溶胶粒 子。它分的分子和原子结构反其所处状态决定的。
从整个大气的吸收光谱来看，在0.29m以下的紫外 线辐射，吸收率接近于1。在可见光区，大气的吸 收很少，只有不强的吸收线带。在红外区则有很多 很强的吸收带。
气体分子的选择性吸收特性
大气在整个长波段，除去 8-12m 一段外，其余谱 段吸收率都接近于 1 。而 8-12 m 谱段吸收率小， 透明度大，称之为“大气透明窗”。 地面的长波辐射在这一段窗区，经过大气后大部 分能射向宇宙空间。但是在这一窗区中也有一个 窄的臭氧吸收带 (9.6 m) ，这主要是臭氧层的作 用。
How Do Greenhouse Gases Really Work？

太阳短波辐射能100%=46%地面吸收+23%大 气吸收+25%大气反射
地球长波辐射能 100%= 温室气体吸收 90%+ 外层空间吸收10%


太阳为约 6000K 的黑体辐射能量大多数是 在可见光谱范围内 ( 短波辐射 ), 波长约在 600nm
温室气体(GHG)
温室气体是能够强烈吸收红外线的气体。
分子极性的强弱可以用偶极矩μ来表示。而只有偶极 矩发生变化的振动才能引起可观测的红外吸收光谱。
气体分子的选择性吸收特性
所谓吸收作用，就是指投射到物质上面的辐射能中 的一部分被转变为物质本身的内能，或其他形式的 能量，辐射能在经过吸收介质向前传输时，能量就 会不断被削弱，而介质则可能被辐射能加热，温度 升高。
温室气体
很多分子都具有红外活性。能否当温室气体， 还应考虑它在大气中的含量和持续的时间。 人类活动排放的温室气体，并在IPCC有削减指 标的主要有六种温室气体： 二氧化碳（CO2） 甲烷（CH4） 氧化亚氮（N2O） 氢氟碳化物（HFCs） 全氟化碳（CF4） 六氟化硫（SF6）
哪些温室气体更重要？
温室气体和温室效应

温室气体 温室效应 中国及世界温室气体排放现状 减少和控制温室气体排放的措施 温室气体减排新技术研发和应用 洁净煤技术 低碳经济与低碳生活 中国政府的减排政策
The Greenhouse Effect
CO2和H2O是地球上最主要的温室气体； 长波辐射90%被大气吸收；没有温室 效应，地球的温度要比现在低得多； 温室气体所产生的效应类似于花房的 温室效应。
通常用增温潜势 GWP—Global Warming Potentials 以
二氧化碳的(GWP为1)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，一种气体的 GWP值取决
于它的红外辐射吸收带的强度和它在大气中的寿命。
主要温室气体来源与含量
大气中温室气体浓度。来源：IPCC，1990.