全球气候变暖背后的温室效应揭秘
全球气候变暖背后的温室效应揭秘
2024年，我国平均气温达到10.9℃，较常年平均值偏高1.01℃，创下1961年以来历史新高。这一数据不仅反映了我国气候变暖的趋势，更是全球气候变暖的一个缩影。从极地冰川的加速融化到极端天气事件的频繁发生，全球气候变暖的影响已经日益显现。而这一切的背后，都与一个看似简单的物理现象——温室效应密切相关。
温室效应：地球的“保温毯”
温室效应是地球气候系统中一个自然存在的物理过程，它使得地球表面的平均温度维持在适宜生命存在的水平。这一过程主要涉及太阳辐射和地球辐射的相互作用，以及大气中某些气体对这些辐射的吸收和再辐射。
太阳辐射主要以短波辐射的形式到达地球，其中一部分被地球表面吸收并转化为长波辐射（红外辐射）向外散发。大气中的温室气体，如二氧化碳、甲烷和水蒸气等，能够吸收这些长波辐射，并将其部分能量重新辐射回地球表面，从而产生保温效果。这种保温机制类似于温室的玻璃窗，既能允许太阳辐射进入，又能阻止部分热量散失，因此被称为“温室效应”。
二氧化碳：最强大的温室气体
在众多温室气体中，二氧化碳因其独特的分子结构而成为最重要的温室气体之一。最近的研究揭示了二氧化碳分子吸收热量的量子力学原理。哈佛大学的罗宾·华兹华斯团队发现，二氧化碳分子能够通过两种不同的摆动方式吸收红外辐射，其中最关键的是氧原子朝向和远离碳中心的反复摆动。这种摆动方式使得二氧化碳分子能够有效地吸收15微米波长附近的红外辐射，而这一波长范围恰好与地球辐射的峰值相吻合。
更令人惊讶的是，这种吸收能力并非简单地随二氧化碳浓度线性增加。研究表明，当大气中的二氧化碳浓度翻一番时，地球温度会上升2到5摄氏度。这种对数比例关系的起源在于二氧化碳吸收光谱的特殊形状，它在15微米附近形成一个宽广的吸收峰，随着波长的偏离，吸收率逐渐降低。这种特殊的光谱形状使得二氧化碳成为一种极其有效的温室气体。
气候变暖：数据背后的真相
全球气候变暖的数据正在不断刷新纪录。2024年不仅是我国有记录以来最热的一年，也将是全球有记录以来最热的一年。欧盟气候监测机构哥白尼气候变化服务局的数据显示，2024年相比2023年全球平均温度上升了超过0.14℃。印度、德国等多个国家也相继报告了有史以来最热的年份。
气候变暖的影响远不止于此。《中国气候变化蓝皮书（2024）》显示，2023年全球平均温度、海洋热含量和海平面高度均创新高，南极海冰范围再创新低。中国作为全球气候变化的敏感区和影响显著区，其气候变化趋势尤为明显。2023年，中国年平均气温、乌鲁木齐河源1号冰川末端退缩距离、青藏公路沿线多年冻土区活动层厚度等监测指标均创下新高。
极端天气气候事件也在趋多趋强。1961至2023年，中国平均年降水量呈增加趋势，平均每10年增加5.2毫米。极端高温和极端强降水事件趋多趋强，极端低温事件总体减少。北方地区平均沙尘日数呈显著减少趋势，近年来达最低值并略有回升；20世纪90年代后期以来登陆中国台风的平均强度波动增强。
冰川消融：气候变化的“警报器”
冰川和冻土的变化是气候变化的重要指标。全球冰川消融加速，处于高物质亏损状态。1960至2023年，全球冰川整体处于消融退缩状态，1985年以来冰川消融加速。2023年，全球参照冰川处于高物质亏损状态，平均物质平衡量为-1229毫米水当量，为1960年以来的最低值。
中国西部山地冰川同样呈现加速消融趋势。2023年，乌鲁木齐河源1号冰川物质平衡量为-1291毫米水当量，为有连续观测记录以来的第二低值。青藏公路沿线多年冻土退化明显，1981至2023年，多年冻土区活动层厚度呈显著增加趋势，平均每10年增厚20.2厘米；2023年多年冻土区平均活动层厚度为260厘米，是有连续观测记录以来的最大值。
海平面上升：沿海地区的威胁
全球海洋变暖显著加速，海表温度和海洋热含量再创新高。1958至2023年，全球海洋（上层2000米）热含量呈显著增加趋势，且海洋变暖在20世纪90年代以来显著加速；2023年，全球海洋热含量再创新高。全球平均海平面持续上升，1993至2023年，中国沿海海平面上升速率为4.0毫米/年，高于同时段全球平均水平（3.4毫米/年）。2023年，中国沿海海平面较1993至2011年平均值偏高72毫米。
生态系统：气候变化的“晴雨表”
气候变化对生态系统的影响同样不容忽视。中国植被覆盖整体稳定增加，呈现持续变绿趋势。2000至2023年，中国年平均归一化植被指数（NDVI）呈显著的上升趋势；2023年，中国平均NDVI较2001至2020年平均值上升10.6%，是2000年以来的第三高值。
中国代表性植物春季物候期也呈现出提前趋势。1963至2023年，北京站的玉兰、沈阳站的刺槐、合肥站的垂柳、桂林站的枫香树和西安站的色木槭展叶期始期平均每10年分别提前3.4天、1.4天、2.3天、2.7天和3.0天，2023年西安站色木槭展叶期始期为有观测记录以来最早。
应对挑战：中国的行动与担当
面对气候变化带来的严峻挑战，中国始终高度重视应对气候变化，将积极应对气候变化作为实现自身可持续发展的内在要求和推动构建人类命运共同体的责任担当。生态环境部编制的《中国应对气候变化的政策与行动2024年度报告》全面介绍了2023年以来各领域各部门应对气候变化政策、措施和重点工作的成效，梳理了中国应对气候变化的新部署新要求，展示了中国减缓、适应气候变化、全国碳市场建设、政策体系和支撑保障以及积极参与应对气候变化全球治理等方面的进展。
中国在应对气候变化方面采取了多项措施。在减缓气候变化方面，中国积极推进能源结构调整，大力发展可再生能源，提高能源利用效率，控制温室气体排放。在适应气候变化方面，中国加强气候变化监测预警，提高灾害防御能力，推进生态修复和保护，提升自然生态系统和经济社会系统的适应能力。在碳市场建设方面，中国稳步推进全国碳排放权交易市场建设，通过市场机制促进温室气体减排。在政策体系和支撑保障方面，中国不断完善应对气候变化的法律法规和政策体系，加强科技创新和人才培养，提高全社会应对气候变化的意识和能力。在参与全球治理方面，中国积极参与国际气候变化谈判，推动构建公平合理、合作共赢的全球气候治理体系，为全球应对气候变化贡献中国智慧和力量。
全球气候变暖是一个复杂而严峻的全球性问题，需要国际社会共同努力应对。中国作为负责任的大国，将继续秉持人类命运共同体理念，积极参与全球气候治理，为实现《巴黎协定》目标作出更大贡献。