全球气温上升的原因
The Reasons for Global Temperature Rise
学习双碳知识,保护美丽家园(二)

地球表面的气温上升主要原因是温室气体浓度增加。

1 温室效应
地球表面的气温主要来自太阳的辐射的能量,太阳光給了地球热量,地球也将部分热量向外辐射,并有一部分热量被空中的温室气体反射会地面。在漫长的历史长河中,地球对能量的收支可以说是相对平衡的,也就是说温度较稳定。这层温室气体主要成分是二氧化碳(CO2。温室气体像给地球穿了件棉衣,让地球表面温度维持在现在的温度,温差不大。温室气体很重要,如果没有温室气体,地球表面温度会降低到-18度。月亮表面没有任何气体保护,白天最高温度达127℃ 晚上温度低至-183℃。但是,如果温室气体浓度增加,散发出去的热量减少,地球表面温度就会上升。
图01 温室气体作用示意图

在图01中太阳发出的光照在地球上,一部分被大气层反射出去,大多数穿过大气层照在地面上,这部分光中一部分被地面反射出去,大部分被地面吸收使地面温度升高。地面温度比外太空高得多,会向外辐射热量,辐射的热量只有一部分穿过大气层,一部分被温室气体吸收提高了大气温度,并向地面辐射。当地面接收太阳光的热量与向外辐射的热量平衡时,地面的温度达到一个平衡点。如果温室气体增加,地面向外辐射的热量减少,地面的温度就会升高。这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温室效应”。

注:图中白色温室气体带是为了加强表示反射而画的,实际二氧化碳是均匀分布在空气中。

2 温室气体

能产生温室效应的气体主要有:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氟利昂等。 

二氧化碳(CO2):

主要来源于化石燃料燃烧、工业生产、森林砍伐和土地利用变化。它在大气中的浓度最高。目前在空气中的比例约为422.8±0.1ppm(百万分比浓度),比工业化前的278ppm飙升52%。空气中二氧化碳浓度的增加主要是大量使用化石燃料造成的。 

甲烷(CH4):

其温室效应要比二氧化碳高出22倍,在空气中的含量约为2ppm。主要由沼泽地、牲畜排泄物发酵、生物体腐败等产生。煤炭、石油和天然气开采与运输也会产生甲烷,空气中的甲烷会通过化学反应分解,平均寿命在8年左右。 

一氧化二氮(N2O):

也叫氧化亚氮,全球变暖潜能约为二氧化碳的265倍,主要来自农业施肥、工业活动、化石燃料燃烧及废弃物处理。排放量很小。 

氟化气体:

主要是氯氟碳化合物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF₆)和三氟化氮(NF₃),这些气体主要用于工业制冷、电子制造及其他工业过程。全球升温潜能极高,但排放量极小。 

其他温室气体:

水蒸气(H₂O)和臭氧(O₃)也具有温室效应,但由于其时空分布变化大,通常不纳入人为减排政策的主要控制对象 。 相比下产生温室效应的气体主要是二氧化碳。

3 工业生产的二氧化碳排放量

自从人类进入工业革命以后,大量的化石能源(煤与石油)开始源源不断地从地底开发出来,在地面上被利用和消耗,大量热量释放到环境中。与此同时,在化石能源消耗过程中,产生大量二氧化碳被释放到空气中。地球就像盖了一层厚厚的棉被,原本可以释放出去的热量被温室气体“截流”了。

目前排放二氧化碳最多的是:

重工业:主要是冶金、机械制造、化工、建材等,占总排放量的50%; 

燃煤发电厂:占总排放量的35%; 

交通工具:主要是燃油汽车,占总排放量的9%; 

民用电力:占总排放量的6%

目前生产1公斤钢,排放二氧化碳1.8至2.5公斤。燃煤发电厂每发1度电约耗标准煤0.3-0.4公斤,排放0.997公斤二氧化碳。

视频01-燃煤发电厂、工业生产、汽车尾气是主要碳排放源

2024年,温室气体浓度上升至最高值,也是有记录以来最暖的年份。大气中二氧化碳浓度攀升至422.8±0.1ppm(0.0423%),较工业化前的278ppm(0.0278%)飙升52%。2024年全球平均气温已上升至1.33度。

根据2026年1月6日国家气候中心最新气候变化监测表明:2025年全球地表平均温度较工业化前水平(1850—1900年平均值)升高1.40℃。 图02是1880年至近年全球气温随空气中二氧化碳浓度上升的曲线图。

图02--全球气温随空气中二氧化碳浓度上升的曲线图。
 
4. 厄尔尼诺现象
东太平洋赤道附近海水温度持续异常偏暖引发全球大气环流紊乱,重塑了全球热量与水汽分布。称为厄尔尼诺现象
4.1 发展态势‌:

近几年因为海洋温度快速上升造成厄尔尼诺现象接连发生。在2026年5月,太平洋海温开启一路飙升模式。7月监测区域海温比平均温度高2.09℃,相较6月直接上涨0.49℃;仅仅过去一个多月,8月上半月该数值再度冲高,攀升至2.64℃。5月开始进入厄尔尼诺状态,6-7 月持续加强,目前(8月)已迈入‌强厄尔尼诺‌行列 。

预计秋冬季将达到峰值,发生‌超强厄尔尼诺概率增大,有望成为 150 年来最强事件之一;预计持续至 2027 年春夏季衰减结束 。

叠加全球变暖背景,可能助推 2027 年成为有记录以来最热年份。

4.2 对气候影响主要表现为:

‌全球格局‌:东太平洋沿岸(秘鲁、厄瓜多尔、美国南部)暴雨洪涝频发;西太平洋及印度洋周边(东南亚、澳大利亚、南亚、非洲南部)干旱、高温及森林火灾风险激增 。

‌对中国影响‌:当年冬季易现“暖冬”;次年夏季长江流域及江南地区暴雨洪涝风险高,台风生成数量可能偏少但强度偏强,易呈“南涝北旱”或复杂降水分布 。 ‌

滞后效应‌:峰值通常出现在北半球秋冬(11 月 - 次年 2 月),对农业收成和气温的显著影响常滞后至次年春夏 。届时全球粮食(大米、糖、棕榈油)供应受冲击,粮价波动及极端天气(干旱、洪涝)风险显著上升 。‌‌

4.3 联合国

联合国秘书长古特雷斯7月31日指出当前的“强厄尔尼诺事件,全球大部分陆地区域气温将高于常年水平,并将导致全球降雨型态发生重大变化。古特雷斯表示,极端高温不仅不断夺走生命,也使大量劳动者面临风险,使数十亿人暴露于危险之中。

他说,高温影响着居住条件、工作安全、儿童教育、医院和电力系统运行,也导致道路变形、铁路运输受阻、供应链中断以及食品价格上涨。

他指出,儿童、老年人、残障人士、户外工作者、居住在非正规定居点的人群以及边缘化社区,正在承受最严重影响。

古特雷斯呼吁各国立即采取行动,应对不断加剧的极端高温和气候危机。

 
在下一节《碳达峰与碳中和》将介绍碳达峰与碳中和的知识,减少二氧化碳排放的主要方法。
 
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