【课外阅读】温室效应的气体种类1

温室效应的气体种类

‘温室效应’是指地球大气层上的一种物理特性。假若没有大气层，地球表面的平均温度不会是现在合宜的15℃，而是十分低的-18℃。这温度上的差别是由于一类名为温室气体所引致，这些气体吸收红外线辐射而影响到地球整体的能量平衡。在现况中，地面和大气层在整体上吸收太阳辐射後能平衡于释放红外线辐射到太空外。但受到温室气体的影响，大气层吸收红外线辐射的份量多过它释放出到太空外，这使地球表面温度上升，此过程可称为‘天然的温室效应’。但由于人类活动释放出大量的温室气体，结果让更多红外线辐射被折返到地面上，加强了‘温室效应’的作用。

图一简略地说明地球大气层的长期辐射平衡情况。太阳总辐射量(240瓦每平方米)和红外线的释放量应要均等。其中约三分之一(103瓦每平方米)的太阳辐射会被反射而馀下的会被地球表面所吸收。此外，大气层的温室气体和云团吸收及再次释放出红外线辐射，使到地面更暖，高出约33℃。

温室气体种类

温室气体占大气层不足1%。其总浓度需视乎各‘源’和‘汇’的平衡结果。‘源’是指某些化学或物理过程使到温室气体浓度增加，相反‘汇’是令其减少。人类的活动可直接影响各种温室气体的‘源’和‘汇’而因此改变了其浓度。

大气层中主要的温室气体可有二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4)，一氧化二氮(N2O)，氯氟碳化合物(CFCs)及臭氧(O3)。大气层中的水气(H2O)虽然是‘天然温室效应’的主要原因，但普遍认为它的成份并不直接受人类活动所影响。表一显示了一些温室气体的特性。

‘全球变暖潜能’(Global Warming Potential)

各种温室气体对地球的能量平衡有不同程度的影响。为了帮助决策者能量度各种温室气体对地球变暖的影响，‘跨政府气候转变委员会’ (I ntergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)在1990年的报告中引入‘全球变暖潜能’的概念。‘全球变暖潜能’ 是反映温室气体的相对强度，其定义是指某一单位质量的温室气体在一定时间内相对于CO2的累积辐射力*。表二列出‘跨政府气候转变委员会’报告内一些温室气体的‘全球变暖潜能’。对气候转变的影响来说，‘全球变暖潜能’的指数已考虑到各温室气体在大气层中的存留时间与及其吸收辐射的能力。在计算‘全球变暖潜能’的时候，是需要明瞭各温室气体在大气层中的演变情况(通常不太了解)和它们在大气层的馀量所产生的辐射力(比较清楚知道)。因此，‘全球变暖潜能’含有一些不确定因素，以CO2作为相对比较，一般约在±35%。

*辐射力的定义是由于太阳或红外线辐射份量的转变而引致对流层顶部的平均

辐射改变。辐射力影响了地球吸收和释放辐射的平衡。正值的辐射力会使地球表面变暖，负值的辐射力使地球表面变凉。

温室气体浓度的转变

i) 二氧化碳(CO2)

夏威夷的冒纳罗亚观象台在1958年已开始对大气层CO2浓度作仔细量度。表二显示CO2在大气层中的每年平均浓度由1958年约315ppmv(百万份之一体积)升至

1997年约363ppmv。冒纳罗亚观象台的数据亦反映了每年在北半球因为植物呼吸作用而产生的周期变化：CO2浓度在秋冬季时增加而在春夏季时减少。与北半球比较，这种随著植物生长及凋萎的CO2浓度周年变化在南半球的出现时间是刚刚相反，而且变化幅度较小，这种现象在赤度附近地区则完全看不到。

大气层CO2的每月平均混合比。(‧)表示1974年5月以前的数据，取自Scripp s Institution of Oceanography。(‧)表示1974年5月以後的数据，取自U.S. Nati onal Oceanic and Atmospheric Administration。(—)表示每月平均值的长期趋势。

ii) 甲烷(CH4)

CH4在大气层中的增长速度已在近十年减少下来，尤其在1991至1992年间有明显的下降，但在1993年後期亦有些增长。1980至1990的平均增长速度是每年1 3ppbv(十亿份之一体积)。

在夏威夷冒纳罗亚观象台收集的空气样本显示大气层中CH4的平均混合比。蓝点表示量度数据，红线和绿线分别表示CH4混合比短期和长期的变化。

iii) 一氧化二氮(N2O)

从过往40年间，N2O的平均升幅是每年0.25%。现时在对流层的N2O浓度在312到314ppbv左右。

大气层中N2O的每月平均混合比。

iv) 氯氟碳化合物(CFCs)

在各种氯氟碳化合物中,以CFC-11及CFC-12较为重要，因为其浓度比较高与及它们对平流层内的O3有很大影响。在多种人造的氯氟碳化合物中，以CFC-11及CFC-12的浓度最高，分别约为0.27及0.55ppbv(量度于冒纳罗亚观象台,1997,见图五和六)。从它们的‘全球变暖潜能’数值，显示这两种气体吸收红外线辐射的能力相当高，估计在八十年代期间除了CO2以外，CFC-11及CFC-12在所有温室气体中对辐射力的影响已占了三份之一。