什麼是溫室效應?

太陽為地球的氣候提供動力，它以甚短波的形式輻射能量，主要是可見光或近可見光(如紫外線)。到達地球大氣層頂的太陽能中大約有三分之一被直接反射回太空，剩下的三分之二主要被地球表面，其次被大氣吸收。為了平衡被吸收的入射能量，地球本身也必須向太空輻射出平均起來等量的能量。因為地球比太陽的溫度要低得多，它輻射的波長要長得多，主要是紅外光(見圖1)。陸地和海洋釋放的熱輻射中有很多被大氣，包括雲吸收了，然後又被輻射回地球。這就是所謂的溫室效應。溫室中的玻璃牆減少了空氣流動，提高了溫室內的氣溫。與之類似，地球的溫室效應使地球表面的溫度升高，但是其物理過程不同。如果沒有自然的溫室效應，地球表面的平均溫度會降到水的冰點以下。因此，沒有地球的自然溫室效應，就不可能有我們現在的生活。但是，人類的活動，主要是燃燒石化燃料和毀林，大大地加強了自然溫室效應，引起全球變暖。

                               
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FAQ1.3,圖1,自然溫室氣體效應的理想模式。

大氣中含量最高的氣體是氮氣(乾燥大氣中的含量為78%)和氧氣(含量為21%)，它們沒有溫室效應。溫室效應來自於那些更加複雜而且不太常見的分子。水氣是最重要的溫室氣體，其次是二氧化碳(CO2)。甲烷、氧化亞氮、臭氧和少量存在於大氣中的若干其他氣體也具有溫室效應。在潮濕的赤道地區，空氣中的水氣含量非常高，以致於溫室效應已經很強，因此增加少量的CO2或水氣對射向地面的紅外輻射量只有很小的直接影響。但是在冷而乾的極地地區，增加很少量的CO2或水氣會產生大得多的效應。同樣，冷而乾的大氣上層中增加少量水氣所產生的影響，比在近地面增加同量水氣的影響要大得多。

氣候系統中的某些組成部分，特別是海洋和生物，影響著大氣中溫室氣體的濃度水準。最重要的一個部分是植物吸收大氣中的CO2，然後通過光合作用將其(和水)轉化成碳水化合物。在工業化時代，人類活動增加了大氣中的CO2含量，主要是通過燃燒石化燃料和毀林造成的。

向大氣中增添更多的CO2會增強溫室效應，從而使地球氣候變暖。變暖的量取決於各種反饋機制。例如，由於溫室氣體濃度增高，大氣變暖，大氣中的水氣含量也隨之增加，進而又增強了溫室效應。這反過來又引起了進一步的變暖，而水氣含量又接著增加，這是一種不斷自我強化的循環。水氣反饋的效應非常強，由它所引起的溫室效應增強的量是增加CO2所引起的溫室效應增強量的兩倍。

其它重要的反饋機制包括雲。雲能有效地吸收紅外輻射，因此產生較大的溫室效應，從而使地球增溫。雲也能有效地反射入射的太陽輻射，從而使地球降溫。雲的幾乎任何方面的改變，諸如雲的類型、位置、水含量、雲高度、微粒大小和形狀、雲的存續時間等等都會影響雲對地球的增溫或降溫效應的程度。有些變化放大了增溫效應，而其他變化減弱了增溫效應。目前正在開展許多研究，以便更好地認識雲如何隨著氣候變暖而發生變化，以及這些變化又如何通過各種反饋機制來影響氣候。

名詞解釋

    Atmosphere : 大氣層
    Earth : 地表
    Infrared radiation : 紅外線輻射
    Solar radiation : 太陽輻射


資訊來源: 中央氣象局/氣候/氣候話題