地球能量失衡与全球变暖

地球系统能量收支平衡即能量守恒,在大气顶部,入射的太阳辐射与出射辐射(包括反射的太阳辐射和地气系统发射的长波辐射)基本平衡.但是近百年来人类活动向大气排放的温室气体明显增加,例如CO2从工业革命前(1750年)的280×10-6,到2019年的(410±0.2)×10-6,增加148％;CH4和N2O增加了260％和1...     

温室气体的种类和特征

《京都议定书》附件A给出了人类排放的温室气体主要有6种,即二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、和六氟化硫(SF6)。其中对气候变化影响最大的是CO2。它产生的增温效应占所有温室气体总增温效应的63％,在大气中存留期最长可达200年。这6种主要温室气体的增温效应     

温室气体吸收带重叠对CO2红外辐射效应的影响

利用精确的逐线积分模式,研究了大气主要温室气体H2O、CO2、O3、N2O和CH4吸收带重叠对红外冷却率的影响。同时,通过CO2浓度加倍的敏感性试验,详细讨论了重叠效应对CO2辐射效应的影响。结果表明：气体吸收带重叠对大气红外辐射计算具有重要的影响。在这5种大气主要的吸收气体中,N2O和CH4的重叠效应对总冷却率影响很小,在实际应用中可以忽略两者的重叠作用,采用近似方法处理其贡献。重叠效应对CO2辐射效应影响的总趋势是减弱由于其浓度增加而导致的温室效应的增强,主要贡献来自于CO2 15 μm带的两翼,以及以960 cm-1和1064 cm-1为中心的次级弱吸收区。在垂直方向上,重叠效应主要表现在减弱了地表大气的增温强度,并使对流层大气由原来的冷却作用转变为增暖作用,而对平流层大气的影响很小。此外,由于大气H2O含量的变化,重叠效应还表现出明显的季节性和纬度变率。     

温室气体和硫酸盐气溶胶的辐射强迫作用

对GOALS4 .0海 陆 气耦合模式的相关部分进行了改进 ,主要改进包括温室气体的扩充和硫酸盐气溶胶“显式”方案的引入 ,并引入 2 0世纪温室气体的实际浓度变化以及硫循环模式模拟的硫酸盐气溶胶的三维全球浓度分布 ,模拟了温室气体和硫酸盐气溶胶造成的辐射强迫的空间分布和时间变化。全球平均的温室气体和硫酸盐气溶胶的辐射强迫分别为 2 .17W /m2 和 - 0 .2 9W /m2 ;温室气体造成的辐射强迫在空间上呈现明显的纬向结构 ,最大值 (大于 2 .5W/m2 )和最小值 (小于 1W /m2 )分别位于副热带和两极地区 ,在北半球主要工业区硫酸盐气溶胶的辐射强迫绝对值接近温室气体的辐射强迫值 (大于 - 2 .0W /m2 )。     

温室气体的源与汇

介绍了温室效应和温室气体的概念,阐述了当前6种主要温室气体（CO2、CH4、N2O、HFCsPFCs、SF6）及其源和汇。尽管目前后3种气体特别是PFCs和SF6在大气中的浓度很低,但它们有很高的增温潜势,在大气中寿命相当长,来自人类活动的排放必将造成它们在大气中不可逆的增长需要引起足够的重视。     

大气中二氧化碳浓度的测量

一、引言许多气体对大气形成所谓的温室效应,二氧化碳是其中最重要的一个,其他还有H_2O、CH_4、N_2O、O_2、CO等。CO_2在12—18微米波段吸收很强,拦截了原会直接散失到太空去的地球辐射。这些气体的温室效应的总和使地球地面温度比行星辐射温度高出大约35°K,这对于生物生存是至关紧要的。四十多年前卡伦德(Callendar)提出,大气中CO_2浓度在增大,这可能是当时观测到北半球增温的原因。普拉斯(Plass)1956年计算得到,如果大气中CO_2浓度增加一倍,平均地面温度会增加3.6℃。大气CO_2的测量五十年代末还不充分,从1957年     

瓦里关大气本底观象台CO2、CH4观测过程的质量控制

以中国大气本底基准观象台的温室气体(CO2、CH4)观测仪器为例,从仪器运行的稳定性和各级标准气体标定两个方面介绍了温室气体观测数据的质量控制方法.结果表明,瓦里关大气本底台的CO2、CH4观测仪器运行稳定,观测数据具有很高的精确度和可信度.经过严格质量控制的温室气体实时测量数据报送到世界气象组织下属的温室气体数据中心,成为各国科学家分析欧亚大陆温室气体本底浓度的主要依据.     

全球大气成分和气候变化的辐射动力-光化学模拟研究

本文简要讨论下列各类大气过程:辐射、动力和光化学过程的数学模式,这些过程构成全球气候及其大气成分的组成。我们主要应用参数化的一维和二维辐射-光化学模式来模拟这些过程的相互作用,并开始用大型的光化学也占一席之地的三维大气环流模式模拟它们的相互作用。文中描述了包括固定的物质输送以及由于大气运动引起的交互作用的物质输送的平流层辐射-光化学模式的基本组成部分,以及它们对外参数的敏感性。根据最近政府间气候变化专业委员会(IPCC)有关释放到大气中的温室和光化学活性气体的方案,估算了直到2100年的全球大气气体成分、温度和湿度的可能变化。最后本文评价未来必要研究的方向。     

二氧化碳不断增加致使南极部分地区降温

<正>由于大气中的二氧化碳浓度不断增加,世界上绝大部分地区正在变暖。可是,近些年来南极洲中部的温度却稍微有所下降。二氧化碳这样的温室气体通常会捕获从地球表面辐射回太空的热量,但是总的来说,在一年中的大部分时间里,南极东部冰盖的大片区域实际比上层大气的温度还要低--在全球只有该地区出现了这种情况。研究人员在线报道:研究小组在一年时间里通过所有红外波长观测了辐射的总体平衡状况,包括从冰盖表面向上的辐射和上层大气的上下双向辐射,结果出乎意料的是,如果大气中含有温室气体,事     

内蒙古草原温室气体排放日变化规律研究

采用静态值－气相色谱法研究内蒙古草原温室气体N2O、CO2、CH4与大气交换的日变化规律。CO2日排放变化形式基本相同，和大气交换的总结果是向大气排放，影响草原N2O排放日变化形式的关键是土壤含水量和表层土壤理化特性，日温变化主要影响其日变化强度；影响草原CH4日变化形式的关键因子是土壤水分和供氧状况，而温度和植物的生长状况则影响吸收强度，利用内蒙古草原温室气候排放相对固定的日变化形式，可以对相同生产季内每周1次的观测结果进行矫正。     

2℃阈值

欧盟在温室气体长期减排方面一向宣传3个目标:全球平均升温幅度不超过工业化前2℃、大气中温室气体浓度控制在450×10-6CO2当量、2050年全球温室气体排放至少比1990年减少50%。2009年底于哥本哈根召开的《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)第15次缔约方会议(COP),在《哥本哈根协议》中接受了2℃这个目标[1],2010年底于坎昆     

大气中H_2O、CO_2和O_3的重叠吸收对CO_2辐射效应的影响

本文研究了大气中 H_2O、CO_2和 O_3吸收带对因 CO_2增加一倍所引起的辐射收支扰动的重叠影响。这种影响与大气中的各种气体量以及吸收带的强度有关。我们用吸收带的窄谱带表达式研究了与气体含量的变化有关的这种影响。这个谱带表达式能考虑吸收带结构,从而说明吸收气体频谱特征的相关。据发现,H_2O 和 O_3的存在对 CO_2所引起的平流层中太阳辐射和热辐射扰动的影响都是比较小的。然而,在对流层和地面,这种重叠影响似乎是十分重要的,并且改变了 CO_2引起的辐射能量扰动的垂直分布。例如,在红外区,这个影响是减小了 CO_2放射辐射的效率,同时加强由于 CO_2增加所引起的从平流层来的向下热通量在对流层的吸收。各种气体的重叠吸收的净效果是使由于 CO_2增加而引起的对流层的加热变大和使引起的地面加热减小。我们也发现,由于大气中 H_2O的变化,重叠吸收影响有很强的季节和纬度变化。     

SF6气体的辐射强迫和全球增温潜能的研究

IPCC(2007)指出, 六氟化硫(SF6) 作为臭氧消耗物质 (ODSs) 的部分替代物质, 近年来排放量大大增加。它作为控制排放的人造长寿命温室气体之一已经被列入《京都议定书》。但是, 目前在臭氧消耗物质替代品中, 对SF6的辐射强迫和全球增温潜能的研究较少, 而且所用的谱吸收资料陈旧。本文采用最新的分子吸收数据库HITRAN2004中的SF6的吸收截面数据, 利用Shi(1981) 的吸收系数重排法, 建立了SF6的相关k分布的辐射计算方案, 在此基础上研究了SF6在晴空大气下的辐射效率和全球增温潜能, 并首次计算了SF6的全球温变潜能, 与其全球增温潜能进行了比较。本文的研究表明: SF6的辐射效率为0.512 W/m2, 经过大气寿命调整之后的辐射效率为0.506 W/m2, 二者差别不大; 根据IPCC (2007) 给出的排放情景, 到2100年, SF6在大气中的体积分数将达到35×10-12～70×10-12, 引起的相应辐射强迫将在0.004～0.028 W/m2之间变化; 相对于二氧化碳的100年全球增温潜能为2.33×104, 比IPCC(2007)的结果大2.2%; 100年的持续排放的全球增温潜能为2.26×104, 与其他长寿命人造温室气体一道, 其对全球变暖的长期影响不容忽视。     

气溶胶对青藏高原气候变化影响的数值模拟分析

利用美国大气研究中心(NCAR)提供的2组数值试验结果对比,分析了只考虑温室气体增加(1%CO2试验)和综合考虑大气温室气体与气溶胶持续增加(50yrs试验)条件下,青藏高原地区地表温度、积雪深度及其他气候要素的变化,并在此基础上探讨了大气气溶胶含量变化对高原气候变化的可能影响.分析结果表明:只考虑大气CO2含量每年增加1%的变化时,青藏高原相对邻近地区地表温度显著增加,春、夏、秋及冬季地表温度线性增温率均表现出随着海拔高度升高而增强.例如,在海拔1.5～2 km,3～3.5 km和4.5～5 km范围内对应的冬季增温趋势分别为0.29 ℃/10 a,0.36 ℃/10 a和0.50 ℃/10 a.在温室气体引起的高原增暖过程中地表积雪深度普遍降低,且高海拔地区的积雪减少愈加明显.当综合考虑气溶胶和温室气体含量共同增加时,青藏高原地表增暖相对偏弱,春、夏和秋季增温也随海拔高度上升而加强,但冬季地面增温幅度随海拔上升反而下降,海拔1.5～2 km,3～3.5km和4.5～5 km范围内对应的冬季增温趋势分别为0.02 ℃/10 a,-0.03 ℃/10 a和-0.13 ℃/10 a.对比分析发现,大气气溶胶增加造成青藏高原冬季增温不明显甚至出现变冷趋势,地面积雪也随之增多,这可能歪曲了青藏高原地区气候变暖对海拔高度的依赖性.     

中国气象局温室气体在线观测项目工作进展

2008年7月,中国气象局确定了今后一个时期应对气候变化的六大重点任务.加强温室气体在线监测分析能力建设,为气候变化的科学研究、节能减排等提供有力科技支撑就是其中一项重要工作.温室气体在线观测项目(一期)建设包括在我国4个大气本底站(青海瓦里关、北京上甸子、浙汀临安、黑龙江龙凤山)建成2种主要温室气体(二氧化碳和甲烷)在线观测系统,2008年底之前卜传观测资料,为了解各站所在地温室气体本底浓度变化及地区间差异,进一步分析评估不同地区之间的相互影响、测算排放源和吸收汇的动态变化奠定基础,为我国应对气候变化的内政、外交提供科技支撑.     

江西省温室气体监测及关键领域碳排放核算工作进展

简要概括了“十三五”规划实施以来,江西省开展温室气体浓度监测及关键领域排放核算相关工作及研究进展。1) 阐述了江西省温室气体观测站网建设现状,分析了各监测站浓度变化特征,对监测数据质量进行了评估,规范了业务服务产品;2) 基于景德镇站温室气体观测数据,开展了大气CO2和CH4浓度变化及其源汇特征相关研究,摸清其区域输送影响及源汇特征;3) 通过对卫星资料的分析研究,揭示了江西省大气温室气体浓度时空分布特征;4) 通过连续多年重点企业碳排放核查,促进了碳排放权交易市场的建立;5) 完成江西全省及11个设区市农业温室气体清单的编制,掌握了农业温室气体排放动态变化,编制发布了相关技术规范。江西省温室气体监测起步较晚,相较于山西、广东、江苏等省仍存在一定差距,亟待配备充足的资金和人员,规范台站观测业务运行,加强数据质控和技术队伍建设;此外,有必要加强各类排放过程排放因子本地测算,进一步规范碳核查工作流程,为江西省生态文明建设、绿色低碳发展及应对气候变化提供支撑。     

近年来大气遥感研究进展

本文着重介绍中国科学院大气物理研究所2003年以来在大气遥感研究方面的主要进展与成果,内容包括:(1)遥感技术与设备的发展;(2)大气气溶胶遥感;(3)云遥感;(4)大气微量气体遥感;(5)反演方法发展;(6)大气辐射传输算法研究。气溶胶的光学特性遥感研究是近年来热点之一,本文简要论述在气溶胶光学特性地基和卫星遥感反演算法、中国大气气溶胶光学特性时空分布特性、气溶胶辐射强迫遥感研究等方面所取得的成果。     

气候变暖及生态工程对策浅议

在对二氧化碳等温室气体简要分析的基础上，就如何减少大气中的温室气体、减缓气候变暖问题，从开发绿色能源和林业生态2个方面浅议了应采取的生态工程对策。     

气候变暖及生态工程对策浅议

在对二氧化碳等温室气体简要分析的基础上 ,就如何减少大气中的温室气体、减缓气候变暖问题 ,从开发绿色能源和林业生态 2个方面浅议了应采取的生态工程对策。     

瓦里关大气本底基准观象台

瓦里关大气本底基准观象台(简称本底台或CGAWBO)是根据《联合国气候变化框架公约》,由中国政府与世界气象组织(WMO)和环境基金(GEF)合作开展的对全球尺度大气本底污染浓度进行监测的国际合作项目。按世界气象组织有关规范和标准,在全球基准大气本底条件下开展包括温室气体、大气