二氧化碳濃度變化與氣候變化的關(guān)系
二氧化碳濃度變化與氣候變化的關(guān)系
太陽的輻射是短波輻射，大氣的吸收很弱。地表在吸收了直接來自太陽的短波輻射后，能以長波輻射形式，把這種太陽能量重新釋放出來。溫室氣體指的就是大氣中能與長波輻射產(chǎn)生共振，使其本身的分子溫度上升從而使大氣保持溫暖的氣體。這種溫室氣體使地球變得更溫暖，因而被稱為“溫室效應(yīng)”（準(zhǔn)確的說法是“大氣保溫效應(yīng)”或“大氣效應(yīng)”）。地球大氣中主要的溫室氣體包括以下幾種：水汽、臭氧、二氧化碳、氧化亞氮、甲烷、氫氟氯碳化物類（CFCs，HFCs，HCFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）等。而其中以二氧化碳最為常見，因?yàn)槭袌錾弦灿辛藴y定二氧化碳的儀器-二氧化碳監(jiān)測儀。二氧化碳監(jiān)測儀有時(shí)也被叫做CO2記錄儀，是專門用于記錄二氧化碳的含量，通過二氧化碳感應(yīng)器來得到二氧化碳的含量。
二氧化碳的分子結(jié)構(gòu)決定只能和15微米帶、10微米帶、5.2微米帶等波段的長波輻射產(chǎn)生共振。而水汽的共振區(qū)間幾乎覆蓋了所有波段。除了15微米的二氧化碳共振能力最主要的波段外，幾乎在4微米以上的所有波段，水汽的共振能力，即長波輻射吸收能力，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二氧化碳。也就是說，在同等濃度下，水汽的溫室效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于二氧化碳。那么，二氧化碳和水汽在大氣中的濃度又分別是多少呢？二氧化碳在大氣中體積濃度是385ppm（1ppm表示體積濃度為百萬分之一），不到大氣的萬分之四。大氣中的水汽濃度則平均高達(dá)10，000ppm（1%），其在近地面大氣層中占4%以上。也就是說，水汽在空氣中的濃度平均是二氧化碳的26倍，在近地面層大氣中更是二氧化碳的100倍以上。二氧化碳測量儀經(jīng)常用于測定空氣中二氧化碳的含量，而且還可以設(shè)置采樣間隔，得到一段時(shí)間內(nèi)二氧化碳含量的變化情況。
通過比較二氧化碳和水汽的長波輻射吸收能力與濃度，可得到一個(gè)結(jié)論———二氧化碳在“溫室效應(yīng)”中的作用非常小。此外，二氧化碳的溫室效應(yīng)已經(jīng)基本飽和。二氧化碳吸收能力最強(qiáng)的波段為15微米光帶中心波段，這個(gè)波段吸收的地球輻射占二氧化碳全部吸收強(qiáng)度的90%左右，而二氧化碳這個(gè)波段吸收地面輻射的能力早已飽和，即使二氧化碳在大氣中的濃度增加8倍也不會增強(qiáng)。5.2微米光帶和10微米光帶雖未飽和，但吸收能力極弱，可以忽略不計(jì)。只有15微米光帶兩翼沒有飽和且有較大的吸收能力，但是即使在這個(gè)波段，其吸收能力也遠(yuǎn)低于水汽。
