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温室气体（Greenhouse Gas，GHG） 1820年之前，没有人问过地球是如何获取热量的这一问题。正是在那一年，让-巴普蒂斯特-约瑟夫·傅里叶傅里叶（1768～1830）：法国数学家与埃及学家。——译者注开始研究地球如何保留阳光中的热量而不将其反射回太空的问题。傅里叶在参加学者团随拿破仑去打埃及战役时患上了粘液水肿——一种让人总是感觉寒冷的疾病。回到法国后，他整年披着一件大衣，将大部分时间用于对热传递的研究。他得出的结论是：尽管地球确实将大量的热量反射回太空，但大气层还是拦下了其中的一部分并将其重新反射回地球表面。他将此比作一个巨大的钟形容器，顶端由云和气体构成，能够保留足够的热量，使得生命的存在成为可能。他的论文《地球及其表层空间温度概述》发表于1824年。当时这篇论文没有被看成是他的最佳之作，直到19世纪末才被人们重新记起。 其实只因为地球红外线在向太空的辐射过程中被地球周围大气层中的某些气体或化合物吸收才最终导致全球温度普遍上升，所以这些气体的功用和温室玻璃有着异曲同工之妙，都是只允许太阳光进，而阻止其反射，近而实现保温、升温作用，因此被称为温室气体。其中既包括大气层中原来就有的水蒸气、二氧化碳、氮的各种氧化物，也包括近几十年来人类活动排放的氯氟甲烷（HFCs）、氢氟化物、全氟化物（PFCs）、硫氟化物（SF6）等。种类不同吸热能力也不同，每分子甲烷的吸热量是二氧化碳的21倍，氮氧化合物更高，是二氧化碳的270倍。不过和人造的某些温室气体相比就不算什么了，目前为止吸热能力最强的是HFCs和PFCs。下面就其中几种的排放情况做一简单介绍： 二氧化碳（CO2）：预算全球每年的二氧化碳排放量是一件非常复杂的工作，因为它是在大气、海洋和生物圈之间循环的。通过光合作用地球上的植物每年消耗370Pg（1P=1015）的二氧化碳，但是动植物的呼吸过程以及它们尸体的腐化也会向大气中释放同等数量的二氧化碳。与此同时海洋每年也会吸收370Pg的二氧化碳并释放382Pg的二氧化碳。此外燃烧各种化石燃料会释放18Pg，燃烧木材释放7Pg的二氧化碳。如此计算，大气层中每年都会增加11Pg的二氧化碳。据统计工业革命之前大气层中的二氧化碳共有290ppmv，而1999年就有350ppmv，年增长率达到0.3－0.4％。而且由于二氧化碳是化学惰性的，不能通过光化学或化学作用去除。 全球碳循环 甲烷（CH4）：甲烷是在缺氧环境中由产甲烷细菌或生物体腐败产生的，沼泽地每年会产生150Tg（1T=1012）消耗50Tg，稻田产生100Tg消耗50Tg，牛羊等牲畜消化系统的发酵过程产生100－150Tg，生物体腐败产生10－100Tg，合计每年大气层中的甲烷含量会净增350Tg左右。它在大气中存在的平均寿命在8年左右，可以通过下面的化学反应： CH4 + OH --> CH3 + H2O 消耗掉，而用于此反应的氢氧根（OH）的重量每年就达到500Tg。 一氧化二氮（N2O）：它在大气层中的存在寿命是150年左右，尽管在对流层中是化学惰性的，但是可以利用太阳辐射的光解作用在同温层中将其中的90％分解，剩下的10％可以和活跃的原子氧O(1D)反应而消耗掉。即使如此大气层中的N2O仍以每年0.5－3Tg的速度净增。 N2O + hv --> N2 + O(1D) N2O + O(1D) --> N2 + O2 N2O + O(1D) --> 2NO 氯氟碳化合物（CFC-11和CFC-12）：它们在对流层中也是化学惰性的，但也可在同温层中利用太阳辐射光解掉或和活性碳原子反应消耗掉。 CCl3F + hv --> CCl2F + Cl, Cl2F2 + hv --> CClF2+ Cl CCl3F + O(1D) --> CCl2F + ClO CCl2F2 + O(1D) --> CClF + ClO 从根本上了解了温室效应，及引发这种效应的各种气体的存在情况，我们不禁会对它对环境的影响产生好奇。其实和许多别的事情一样，这种影响也是相互的，接下去我们就看看全球变暖也就是温度和各种现象之间的相互制约关系。 大气中主要的温室气体是水汽（H2O），水汽所产生的温室效应大约占整体温室效应的60%～70％，其次是二氧化碳（CO2）大约占了26％，其他的还有臭氧（O3），甲烷（CH4），氧化亚氮（N2O）全氟碳化物（PFCs）、氢氟碳化物（HFCs）、含氯氟烃（HCFCs）及六氟化硫（SF6）等。 文献： 1895年，瑞典物理学家斯文特·阿列纽斯读过傅里叶的论文后，研究出了第一个用以计算二氧化碳对地球温度影响的理论模型。他得出的结果是，大气层中的二氧化碳含量减少约40%，温度就会下降4～5摄氏度（7～9华氏度），并可引发一个新的冰川期。同理，二氧化碳的含量翻番的话，温度就会上升5～6摄氏度（9～11华氏度）。他还估计，大概需要3000年的时间来燃烧矿物燃料，才能使二氧化碳的含量翻番。那时小冰川期大概已近尾声，对一个习惯了当时斯堪的纳维亚寒冷冬天的人而言，天气逐渐变暖似乎是一个令人振奋的前景。 阿列纽斯发表其计算结果后不多几年，斯平德托普油田突现于世，然后又在得克萨斯州和俄克拉何马州发现了其它储量丰富的油田。亨利·福特的T型汽车取代马匹的速度比任何人预想的都要快得多，而爱迪生发明的电灯也推动了对电力生产的需求。矿物燃料燃烧量增加的速度远远大于阿列纽斯的预测，但没有人关心这是否会对天气产生影响。当然，乔治·卡伦德除外，他于1938年发表了一篇文章，题目为《人为生成的二氧化碳及其对气温的影响》。根据1880年至1934年间从世界各地200个气象站收集来的数据，他计算出当时地球的气温已经升高了1华氏度（0?55摄氏度）。他预计，由于二氧化碳不断被排放到大气层，下个世纪地球的温度将会上升2华氏度（1?1摄氏度）。1956年，在进一步收集数据后，他公布的计算结果显示，大气层中的二氧化碳浓度从1900年的290ppm（百万分率）增加到了1956年的325ppm。这一数据和加利福x亚理工学院的一位年轻的博士后查尔斯·基林同年公布的315ppm相当接近。次年，这些数据和曲线引出了一篇里程碑式的文章，作者是斯克里普斯海洋研究所的罗杰·雷维尔和汉斯·聚斯，他们在文中指出，“人类正在从事大规模的地球物理实验，要将几亿年来沉积在地下的有机碳在几个世纪的时间里返还到大气层中去”。基林在此后二十年里的测量结果更证明了这一点。基林曲线从1956年的315ppm稳步上升到了1997年的365ppm。 随着基林曲线的升高，它所预示的问题也越来越受关注。对环境构成威胁的水污染和杀虫剂等，人们此前已很敏感，这时又开始留心气候情况了。自20世纪60年代起，斯克里普斯海洋研究所的约翰·麦高恩就开始注意到加利福x亚海岸附近的水温在逐渐升高。到1995年，水温已经比1960年升高了将近3华氏度。大约在1963年，肯x亚山的冰帽开始明显变小，到1987年已经缩小了40%。二十年内，北极的夏天暖和了6度，而且从1960年到80年代初，秘鲁境内安第斯山脉的冰川融化速度加快了两倍。这些迹象引发了人们对其潜在影响及应采取何种政策性措施的广泛讨论。早在1965年，白宫一份关于环境问题的报告就提到了全球气候变暖可能会带来的后果。1971年国家大气研究委员会的威廉·凯洛格在斯德哥尔摩组织了一次会议，研究讨论他所说的“因疏忽对气候造成的影响”问题。 在接下来的二十年里，全球气候变暖的迹象及对此的分析成倍增加。在1975年的《科学》杂志上，哥伦比亚大学的华莱士·E·布勒克尔预测，在下个十年期间，全球气候变暖的趋势将会大幅度增长。两年后，国家科学院发表了一篇题为《能源与气候》的报告。报告称，对于可能存在的全球气候变暖问题，我们既不应当恐慌，也不应当无动于衷，而是要加强这方面的研究。同年，威廉·凯洛格和玛格丽特·米德发表了《大气：已经并正处在危险中》一文。作者在文中要求制定一部《空气法》，以使各个国家都同意将其二氧化碳的排放量减少至某个共同商定的标准。随着70年代的过去及80年代的到来，天气似乎一心要应验人们的预测似的。中纬度冰川退缩的速度从每年30米增加到了40米。1979年至1994年期间，阿拉斯加寒冷的北坡布鲁克斯岭脚下图利克湖的水温上升了3华氏度（5?4摄氏度）。北极的冰盖萎缩了6%，雪线也持续退缩，有关大气层的计算机模型预测的结果所显示的变暖程度更甚。1987年，联合国、加拿大和世界气象协会发起召开了一次会议，46个国家的330位科学家和决策人聚集在一起，最后发表了一份声明。声明说，“人类正在全球范围内无意识地进行着一场规模巨大的实验，其最终后果可能仅次于一场全球性核战争”。他们进而敦促发达国家立即采取行动，减少温室效应气体的排放量。 不过，敲响全球气候变暖警钟的一年是1988年。首先，这是有史以来最热的一年，超过了80年代曾创下短暂的高温记录的另外三个年头，69个美国城市，还有莫斯科，创下了最高的单日高温记录。在洛杉矶，温度计的水银柱指向了110华氏度（43摄氏度），一天之内有400个变压器爆炸。中西部遭受了自黑风暴以来最严重的旱灾，而黄石国家公园几乎要燃烧起来了。在这次浩劫期间，詹姆斯·汉森——国家航空和航天局戈达德空间研究中心的主任，在美国参议院能源和自然资源委员会上作证时说：“温室效应的存在业已查明，此时它正改变着我们的气候。”他百分之九十九地相信，目前的高温表明确有天气变暖的趋势，而不仅仅是自然变化。他补充说，“我们正在以不正当的手段破坏气候。”可以说，由汉森这样的专家在美国参议院庄严的会议厅中所作的这番陈辞，标志着人类阻止全球气候变暖行动的
