诺贝尔奖揭秘：二氧化碳如何改变我们的气候？
诺贝尔奖揭秘：二氧化碳如何改变我们的气候？
2021年诺贝尔物理学奖授予了真锅淑郎和哈塞尔曼，以表彰他们“为我们理解复杂物理系统所做出的开创性贡献”。其中，真锅淑郎展示了大气中二氧化碳浓度的增加如何导致地球表面温度升高，哈塞尔曼则创建了一个将天气和气候联系起来的模型，证明了大气温度升高是由于人类排放的二氧化碳。
二氧化碳：地球的“保温毯”
二氧化碳是一种无色、无味或略带酸味的气体，化学式为CO₂，分子量约44.01，在标准大气压下熔点为-56.6℃，沸点为-78.5℃。它在自然界中广泛存在，占空气总体积的0.03%-0.04%，是重要的温室气体之一。
温室气体通过吸收地球辐射并重新散发热量，导致大气温度上升。这种效应最早由法国物理学家约瑟夫·傅里叶在200年前提出。他发现，地球表面接收到的太阳辐射转化为红外辐射，被大气吸收，从而加热大气。这种大气的保护作用现在被称为温室效应。
科学揭秘：二氧化碳如何影响气候？
瑞典研究人员、诺贝尔奖获得者斯万特·阿伦尼乌斯在19世纪末理解了温室效应的物理学：向外辐射与辐射体的绝对温度 (T) 的四次方 (T⁴) 成正比。辐射源温度越高，辐射的波长越短。太阳表面6000°C，主要辐射可见光，而地球表面仅15°C，会发出我们看不见的红外辐射。如果大气不吸收地球辐射，地表温度几乎不会高于–18°C。
真锅淑郎在20世纪60年代领导了地球气候物理模型的开发，他发现当二氧化碳水平翻一番时，全球温度上升超过2℃。他的工作为气候模型的发展奠定了基础。
气候变化的最新数据
根据世界气象组织（WMO）发布的《2023年全球气候状况》报告，2023年是有记录以来最暖的一年，近十年也是有记录以来最暖的十年。全球平均温度比1850年至1900年的平均水平高出1.45±0.12℃，打破了之前最暖年份（2016年和2020年）的纪录。
海洋热含量在2023年达到了最高水平，全球海洋平均每天经历的海洋热浪覆盖率为32%，远高于2016年23%的历史纪录。同时，全球平均海平面达到1993年有卫星记录以来的最大值，反映出海洋持续变暖（热膨胀）以及冰川和冰盖融化的影响。
应对挑战：中国的努力
电力部门是二氧化碳排放的主要来源，占全国二氧化碳排放的40%以上。中国生态环境部发布的数据显示，2021年全国电力平均二氧化碳排放因子为0.581千克二氧化碳/千瓦时。中国政府正在积极推动能源转型，发展可再生能源，以减少对化石燃料的依赖。
在全球气候变化日益严重的今天，了解二氧化碳对气候的具体影响变得尤为重要。真锅淑郎和哈塞尔曼的研究不仅为我们揭示了这一复杂系统的运作机制，更为未来的气候政策制定提供了科学依据。正如联合国秘书长古特雷斯所说：“气候危机无疑是人类面临的重要挑战，它与不平等危机密切交织，日益严重的粮食不安全、人口流离失所和生物多样性丧失就是最好的证明。”