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第二讲：温室效应与全球变暖 《科学技术与国际安全》 课程号：万物生长靠太阳 地球大气层以上接受太阳能量的功率密度为：1.366 (kW/m2)。 地球截面：πr2 = 3.14× (6.4 × 106)2 = 1.3×1014 (m2) 地球接受的太阳能量（功率）为：1.7×1017 W。 地球吸收太阳辐射的热量，可以使得自身温度升高 地球也向外辐射能量 地球吸收太阳辐射的热量，可以使地球温度升高 地球也向外辐射热量，可以使得地球温度降低 地球温度越高，向外辐射越多 地球吸收和辐射热量，在一个平衡温度下达到热量交换的平衡 另外一个影响地球向外辐射的因素：大气的吸收 大气对太阳热辐射和地球热辐射的吸收 粗略地说：波长越长的（偏红的）光被大气吸收得越厉害。 温度高的物体（太阳），其热辐射中的短波（偏蓝的）成分多，大气吸收的比例低； 温度低的物体（地球），其热辐射中的长波（偏红的）成分多，大气吸收比例高。 太阳和地球的热辐射谱 地球热辐射谱 温室气体Greenhouse Gas 容易吸收地球热辐射的气体称为温室气体，例如，二氧化碳、甲烷等。 如果大气中温室气体增多，则 地球向外的热辐射被大气吸收的部分增多（地球对外的热辐射被截留增多）； 从太阳到达地球的热辐射没有太大变化 地球平衡温度就会增高。 地球平衡温度 上升之后的温度！ 地球升温的后果 气候：增加干旱和山火；更多局部大降雨和飓风 健康：蚊虫扩散；热浪致死；过敏和哮喘 融冰导致海平面上升 温室气体吸收地球辐射的作用 水蒸气 water vapor 36–72% 二氧化碳 carbon dioxide 9–26% 甲烷 methane 4–9% 臭氧 ozone 3–7% 二氧化碳排放 二氧化碳被视作主要的可控的温室气体。 化石燃料的燃烧是人类活动中二氧化碳的一个主要来源。 化石燃料包括：煤、石油、天然气，它们都是古代动植物的化石。 中国二氧化碳排放量排前五位：电力、热力的生产和供应(40.1%)；石油加工、炼焦及核燃料加工业(15.7%)；黑色金属冶炼及压延加工业(7.3%)；非金属矿物制品业(6.7%)；化学原料及化学制品制造业(6%)。 2006年世界二氧化碳排放 排 名 国家 地区 年度 排放量 （千吨） 全球 份额 人均 （吨） 达到世 界人均 需减排 1美元国 民生产总 值排放 （千克） - 世界 28,431,741 100.0% 4.4 0.48 1 中国 6,103,493 21.5% 4.62 4.8% 1.03 2 美国 5,752,289 20.2% 18.99 76.8% 0.45 - 欧盟 3,914,359 13.8% 8.07 45.5% 0.42 3 俄罗斯 1,564,669 5.5% 10.92 59.7% 0.86 4 印度 1,510,351 5.3% 1.31 -236% 0.56 5 日本 1,293,409 4.6% 10.11 56.5% 0.33 6 德国 805,090 2.8% 9.74 54.8% 0.30 7 英国 568,520 2.0% 9.40 53.2% 0.28 8 加拿大 544,680 1.9% 16.72 73.7% 0.47 9 韩国 475,248 1.7% 9.89 55.5% 0.44 10 意大利 474,148 1.7% 8.06 45.4% 0.28 2012年世界二氧化碳排放 Country CO2 emissions Emission per capita ?World 34,500,000 4.9 ?China 9,860,000 7.1 ?United States 5,190,000 16.4 ?India 1,970,000 1.6 ?Russia 1,770,000 12.4 ?Japan 1,320,000 10.4 ?Germany 810,000 9.7 ?South Korea 640,000 13.0 ?Canada 560,000 16.0 ?United Kingdom 490,000 7.7 ?Mexico 490,000 4.0 ?Indonesia 490,000 2.0 ?Saudi Arabia 460,000 16.2 ?Brazil 460,000 2.3 ?Australia 430,000 18.8 ?Iran 410,000 5.3 ?Italy 390,000 6.3 国家在“温室气体与全球变暖”中的位置 美国、加拿大：人均温室气体排放特别高 其他西方发达国家与俄罗斯：人均温室气体排放较高 中国、印度等：排放大国，但是人均不高 发达国家：单位产值排放小 岛国与低地国家：对气候变化敏感 国际机制《联合国气候变化