二氧化碳浓度与全球气温变化

二氧化碳浓度与全球气温变化

地球作为太阳系碳基生命最理想的家园，为所有生命体提供了最为舒适的自然条件。然而，伴随着人口的增长、对资源能源消耗量的不断增加，排放到自然环境中的各种污染物以及温室气体也在持续增加，特别是工业革命之后，这种趋势愈发明显，地球的自然环境受到如此强烈、持续的影响，引发了一系列全球性的“生态变化”，而全球气候变暖则是最明显的写照。

温室气体以及温室效应产生的原理

地球是一个被厚厚的大气层所包裹起来的星球，地球的大气层中的主要气体物质为氮气、氧气，另外还含有少量的惰性气体、二氧化碳、水蒸气等，这些气体物质主要集中在距离地表12公里以内的对流层中。

地球之所以能够“保温”，一方面来源于太阳的辐射能量，不同波长的光线大部分都可以穿透大气层，为大气层以及地球表面进行加温。另一方面，被加温的大气层以及地表，也会无时无刻不在散发着热量，有一部分能量通过地球大气层辐射到宇宙空间中去。

作为大气层中主要组分的氮气和氧气，对于无论来自太阳的长波辐射，还是来自地表的短波辐射，吸收的能力较低，这些能量都可以从它们中间“穿透过去”。但是，二氧化碳这种气体就不行了，它对于波长较短的红外辐射吸收能力较强，所以，太阳辐射可以穿透它来到地表，而从地表发出的短波辐射就穿不过去，从而阻挡了地球热量的向外散失。这种作用的方式，就像给地球盖上了一个玻璃罩。

实际上，地球之所以能够“保温”，具备像二氧化碳这种能力的气体，所发挥的作用居功至伟。如果没有二氧化碳的“保温”功能，据科学家们测算，地球的整体温度，可能要比现在低20摄氏度左右。但是，一旦大气层中温室气体的浓度过高，那么就会打破大气层维持地球能量平衡的状态，形成能量“进、出少”这样的局面，地球的整体温度就会逐渐升高，形成温室效应。

除了二氧化碳之外，还有一些气体也具备给地球“增温”的能力，比如甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫、水蒸气等。其中，由于二氧化碳由于浓度最高、来源最广、与生物包括人类活动的关系最为密切，所以是造成全球气候变暖的最重要因素。

当前大气层中二氧化碳的浓度水平

美国国家海洋和大气管理局联合斯克里普斯海洋研究所，近期在夏威夷莫纳罗亚山上，通过仪器监测到了2021年5月份大气中二氧化碳的浓度值，结果显示，浓度水平达到了月平均419ppm（百万分之419）。

这个数值，是人类利用现代观测手段直接测量二氧化碳浓度以来（60多年来），所达到的最高水平。同时，科学家们将410-450万年前上新世气候最佳时期作为“本底背景”，利用间接模拟的手段，判断出目前地球大气层中二氧化碳的水平，是从“本底背景”时期以来的最高浓度。

如果我们将工业革命以来200年的时间内，大气层中二氧化碳的浓度水平做个曲线的话，可以看出总体趋势是持续上升状态的，当然中间有个别的年份会有所下降，但不影响总体趋势的发展。比如过去的2020年，全球二氧化碳的排放总量，实际上就下降了6.4%左右（约23亿吨），但是，这要归结于全球疫情的爆发以及可再生能源使用量的持续增长。进入到今年以后，全球二氧化碳的排放量又重新“复苏”，目前达到了最高水平，预计此后还将持续增长。

大气层中二氧化碳浓度水平的增加，在工业革命后持续增长，尤其是近30年来增长趋势更为明显。根据测算，工业革命后200年，浓度水平增加了25%，而最近的30年，浓度水平就增加了50%。

更为严峻的形势还在后头

现在，全球每年向大气层中排放的二氧化碳，光增量就达到了400亿吨，而形成二氧化碳的主要来源，就是那些埋藏于地球深处的石化能源，即煤炭、石油和天然气。二氧化碳排放量的增加，与全球传统能量的消耗量增长趋势，保持着非常稳定的正相关性。如果我们想要从根本上减缓和遏制全球变暖的趋势，就必须大幅度减少二氧化碳排放的增量，因此，减少化石能源的消耗成为当务之急，然而从目前来看，这将是一个非常困难和漫长的过程。

据统计，目前全球的平均气温，要比工业化革命前整整高出了近4摄氏度。在如此幅度的增温模式下，地球两极的冰川大量融化，直接造成了全球海平面的上升，200多年来全球海平面足足上升了0.6米之多，一些岛屿和大陆沿海地区被海水淹没，很多区域也受到海水侵袭的影响。

在二氧化碳浓度逐渐增高的同时，科学家们也监测到，大气中另外一种主要的温室气体－甲烷浓度，也在急速的上升，2020年大气甲烷浓度水平达到了14.7ppb，这是从1983年以来，开始对大气甲烷含量进行系统监测以来的最高值。而且更为严峻的是，随着全球温度的提升，地球上原本处于永久冻土状态的区域，开始发生大规模、不可逆的冻土消融现象，在消融的过程中，土壤中持续释放出甲烷气体，从而更进一步推动了全球变暖的进程，形成一种恶性循环。

如果我们不能在有效的时间内，有效地控制住大气中温室气体的浓度水平，那么全球变暖的趋势将会越来越严重，而一旦突破临界值，那么后果将一发不可收拾，届时再想控制已经为

时晚矣。保护地球的生态环境，控制全球变暖，需要每个国家和地区，需要每个人的共同努力，没有一个局外人。