全球气候变暖：大气受热过程的影响
全球气候变暖：大气受热过程的影响
2023年，全球近地表平均温度比工业化前水平高出1.45±0.12°C，创下174年观测记录以来的最高值。这一令人震惊的数据背后，是人类活动排放的温室气体持续增加，导致大气受热过程发生改变，进而引发全球气候变暖的连锁反应。
大气受热过程揭秘
地球的热量主要来自太阳辐射。太阳辐射穿过大气层时，部分被大气吸收或反射，大部分则到达地面。地面吸收太阳辐射后升温，并以长波辐射形式向大气传递热量。近地面大气主要通过吸收地面长波辐射而增温，形成“地面—大气”间的热量传递。
这一过程中，大气的削弱与保温作用尤为重要。大气能够吸收并重新辐射热量，这一原理在探讨温室气体排放对全球变暖影响时显得尤为突出。温室气体的增加使得大气对地表热量的捕捉效果增强，进而导致气温上升。
温室气体：地球的“保温被”
温室气体是在地球大气层中的气体，有提高行星表面温度的作用。这类气体与其他气体不同之处在于其会吸收行星本身发出的电磁波谱，而产生温室效应。地球被阳光加热，导致表面产生辐射能，然后大部分被温室气体吸收。如果大气中没温室气体，地表的平均温度将会成为约-18°C (0°F)，而非目前的平均15°C (59°F)。
地球大气中最丰富的温室气体（以平均莫耳分率，由大到小排序）分别为：水蒸气(H 2 O)、二氧化碳(CO 2)、甲烷(CH 4)、一氧化二氮(N 2 O)、臭氧 (O 3)、氯氟碳化合物（CFC和HCFC）、氢氟碳化合物（HFC）、碳氟化合物（CF 4、C 2 F 6等）、 六氟化硫（SF 6）和三氟化氮（NF 3）。水蒸气是一种强效温室气体，但其浓度并非由人类直接造成，它不是导致气候变化 Climate change的主要驱动因素，反而是一种气候变化反馈。而全球暖化约有四分之三是由二氧化碳所造成，且其可能需要数千年的时间才能被碳循环完全吸收。剩余的暖化作用大部分是由甲烷造成，这种气体在大气中的平均存在时间为12年。
自第一次工业革命起（大约于1750年）以来的人类活动已导致大气中的甲烷浓度增加150%以上，二氧化碳浓度增加50%以上，是过去300多万年以来前所未见的水平。人类排放的二氧化碳绝大多数来自燃烧化石燃料（主要是煤炭、石油和天然气），其他的来源有水泥制造、肥料生产以及如森林砍伐等土地利用变化。687甲烷的排放源有农业、化石燃料生产、废弃物及其他来源。
气候变暖的连锁反应
2023年，全球气候变化指标全面告急。不仅温度创下历史新高，海洋热含量也达到最高水平，海平面持续上升，冰川加速融化，极端天气事件频发。
温度：2023年是174年观测记录中最暖的一年，比工业化前平均水平高1.45±0.12°C，打破了2016年和2020年的纪录。
海洋：全球平均海面温度从4月份开始创下历史新高，北大西洋、墨西哥湾和加勒比海等海域出现大范围海洋热浪。
冰冻圈：南极海冰面积达到卫星时代最低纪录，格陵兰冰盖和全球主要冰川持续融化。
极端天气：从地中海飓风“丹尼尔”到热带气旋“弗雷迪”，从加拿大野火到非洲洪灾，极端天气事件频发，造成重大社会经济影响。
正反馈机制与未来挑战
温室气体浓度的增加导致大气对地面辐射的吸收增强，进而加剧全球气候变暖。这种正反馈机制使得气候系统陷入恶性循环：
- 温室气体浓度上升→大气保温效应增强→全球温度升高→冰川融化加速→海洋吸收二氧化碳能力下降→更多温室气体滞留大气→进一步加剧全球变暖
世界气象组织警告，即便未来将排放量降至净零，二氧化碳等长寿命温室气体对全球气温的升温作用仍可能持续几十年。这要求我们必须采取更加积极的行动，减少温室气体排放，加强碳汇保护，以避免气候变化带来更严重的后果。
全球气候变暖不仅是环境问题，更是关乎人类生存和发展的重大挑战。通过理解大气受热过程与温室气体的作用原理，我们才能更好地应对这一挑战，为子孙后代留下一个宜居的地球。