由确定的s、σ值并取α=0.34，β=0.50，则可计算得系统温度T0=300K，即27℃。
7.7.2 温室效应
大气中CO2、O3、水蒸气、悬浮水滴和云层中冰晶以及卤代烃等微量气体能有效吸收地面辐射中的各波段谱线（见图7-9），即有相当一部分能量被大气中的这些组分吸收。随后，吸收的辐射又被这些气体以相同波长发射，其中一部分返回地面。这样，大气就像一个“玻璃屋顶”（“屋顶”高度约在距地面15km处，地面长波辐射到此已大部分被吸收），“屋顶”与地面之间形成一个“温室”，可以对地面起保温作用。
我们已经知道，地球是一个辐射体，且可以粗略地视之为黑体。如图7-10（a）所示，受太阳辐射输入能量后，地面温度不断升高，直到发射能量与注入的太阳能平衡为止。达到辐射平衡时的简化关系式为：
式中E——输入而又被地面吸收的太阳能；
T0——达到平衡时的地面温度。
现在我们假设在地面之上15km处安装一个玻璃屋顶，其温度Tg=-30℃，如图7-10（b）所示。假定该屋顶是一个不完全理想的黑体，即除了吸收太阳辐射能外，还允许部分太阳辐射透过而进入地面。考虑新的能量平衡状态下，对玻璃屋顶来说有
其中T′0为地面最终温度。所以
T′0=21/4Tg=1.19Tg
由此可计算得T′0=289K，即16℃。这一计算过程与以上地球-大气系统温度的计算过程都很粗略。到目前为止，所有关于温室效应的深层研究都依赖于数学模型，且基于大气中各种温室气体的有关数据而建立。
7.7.3 温室气体
能吸收地表辐射并产生温室效应的大气气体组分称为温室气体。地表热以红外线形式散入大气，多数被大气中所含水气吸收。只是在7～13μm波段部分，水的吸收能力弱，而其他温室气体在此有强烈吸收带，从而引起温室效应。表7-5列举了大气中各种温室气体及它们效应的相对强弱。
由表7-5所列数据可见，CO2是各种气体中温室效应最强的气体。如果目前空气中的CO2浓度增加1倍，那么这个变化就足以使地球总温度上升3度，从而使大陆冰川全部融化。同时也已发现，在一亿年来的地质年代间，大气中CO2含量与气温间有着大体同步变化的规律。以下就近期大气中CO2浓度变化趋势作一番叙述。
18世纪工业大革命前，CO2循环大体处于平衡状态。呼吸作用产生CO2与光合作用需要CO2，这是达成平衡的一个重要因素；由海水上下层之间流动，引起海水中溶解CO2的吞吐不息，这是达成CO2平衡的另一个重要因素。所以认为，近几千年来，地球大气中CO2浓度还是大致恒定的。
由于工业发展和森林覆盖面积减少，引起大气中CO2增加，估计目前世界范围每年释入大气中CO2的量（以碳计）为7.8×1015g。对夏威夷的冒纳罗亚（海拔高度3400m）地区大气中CO2浓度逐年检测的结果如图7-11所示。图中随季节而周期变化的曲线表明，夏天（曲线底部）森林地区光合作用增强而在冬天（曲线顶部）燃料耗用量增多，曲线整体逐年上升的趋势表明，化石燃料用量越来越多，而森林作用在逐渐消失。
本文标题：7.7 温室效应和地球暖化--大气和大气化学(2)
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