化石能源化石能源温室气体排放与气候变化

天然气 柴油 煤炭

气候变暖？气候变暖？ 气候骗局？气候骗局？

温室效应和温室气体温室效应和温室气体

太阳 地球

热量热量

先要搞清楚地球在太阳照耀下先要搞清楚地球在太阳照耀下为什么能保持适宜的气温为什么能保持适宜的气温

热量传递的三种形式热量传递的三种形式

热辐射热辐射 导热导热 对流对流

太阳是以热辐射的形式将热量传给地球

普朗克定律普朗克定律

真空中黑体辐射单色强度与波长的函数关系： Ebλ=f (λ,T)

1. 黑体发射的光谱是连续光谱；2. 所有波长下的光谱辐射力都随温度升高而增大；3. 一定温度下，黑体光谱辐射力随波长的变化有峰值。温度升高时峰值向短波方向移动。

只要温度高于绝对零度，物体就会不断把热能转变为辐射能。

黑体模型图

太阳和地球的辐射光谱比较太阳和地球的辐射光谱比较

地球大气层构成地球大气层构成

辐射特性辐射特性

入射

透射

吸收

不同的介质辐射特性不一样

反射

入射太阳能

7% 反射

6% 再辐射和对流

85% 透过

2% 向内的再辐射和对流

室内室外

阳光照在 3. 6mm 厚浮法玻璃上的例子

反射

进出大气层的能量是平衡的进出大气层的能量是平衡的

太阳辐射穿过大气层时，大气分子对电磁波的某些波段有吸收作用。吸收作用使辐射能量转变为分子的内能，从而引起这些波段太阳辐射强度的衰减，某些波段的电磁波完全不能通过大气。因此在太阳辐射到达地面时，形成了电磁波的某些缺失带。大气吸收气体主要有 O3、 CO2 、水汽等。

大气吸收大气吸收

选择性吸收

温室效应温室效应温室气体能吸收地表长波辐射，使大气变暖 ， 与 “ 温室”作用相似。若无“温室效应”，地球表面平均温度是 -18℃ ， 而 非现在的 15 ℃ 。

温室气体温室气体温室气体包括大气层中的水蒸气、二氧化碳、甲烷、氮氧化物，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 ）、氯氟化物（ CFCs ）等 。其中 CO2、CH4、 N2O 等被政府间气候变化委员会（ IPCC,2007 ）称为长寿命的温室气体（ LLGHGs ）。

各种温室气体在大气中相对二氧化碳影响的时间各种温室气体在大气中相对二氧化碳影响的时间

20092009年年 COCO22 排放量前排放量前 1010 位国位国家家

20102010年年 COCO22 排放量国家排放量国家清单清单

中国中国 CO2CO2 排放量历史轨迹排放量历史轨迹

从历史来看从历史来看 COCO22 排放量排放量

气候变暖观点由来与争议气候变暖观点由来与争议

早期的科学研究早期的科学研究1824 年发表了《地球及其表层空间温度概述》首先提出温室效应的观点。

1896 年发表了《大气中的二氧化碳对地球温度的影响》提出人类所排放的 CO2 气体会使大气变暖，当时认为是一个好消息，冬天会暖和一些。

让·巴普蒂斯·约瑟夫·傅立叶Jean Baptiste Joseph Fourier

（ 1768年 3 月 21日－ 1830年 5 月 16日）法国数学家、物理学家

斯万特·奥古斯特·阿累尼乌斯Svante August Arrhenius

（ 1859年 2 月 19日－ 1927年 10月 2 日）瑞典物理化学家

1903 年获诺贝尔化学奖

Atmospheric CO2 concentrations measured at Mauna Loa Observatory: The Keeling Curve.

查里斯·大卫·基林Charles David Keeling

（ 1928年 4 月 20日－ 2005年 6 月 20日）美国地理化学家

基林曲线基林曲线加州大学斯克里普斯海洋研究所的2 位科学家罗格•雷维尔（ Roger Revelle ， 1950-1964 年海洋所所 长 ） 和 汉斯 •聚斯（ Hans Suess ）最早认识到，海洋作为CO2 汇的能力是有限的，对大气中CO2 含量升高产生了兴趣，雷维尔希望考察一下阿累尼乌斯的观点。为此，需观测大气中 CO2 含量。雷维尔于是在 1956 年将基林招入海洋所，在夏威夷海拔 5000米的茂纳罗亚火山顶上建立了一个观测站，基林每天到那里测量大气中 CO2 的含量。基林曲线引起了世界的关注。

古气候演变的研究古气候演变的研究冰芯研究

冰川学家研究南极大陆冰盖的年龄及其形成的历史过程时，发现从冰川的冰芯样品中，不仅能测定冰川的年龄及其形成过程，还可以得到相应历史年代的气温和降水资料，以及相应年代的二氧化碳等大气化学成分含量，从而开辟了恢复古气候和古环境的新的道路。

N2O

CO2

CH4

冰中氘

距今时间（千年） /2005年前由于同位素较轻的水更容易从海洋中蒸发而形成大陆冰页，生存在冰河纪时期的海洋生物贝壳中18O的含量会相对较多，其相对浓度可以用来表征陆地冰川的容量变化。从图中可以看出，过去几十万年间地球的气候大多是寒冷的，只是间或有相对较短的温暖期。图中的阴影部分用来表示现在及以前的 4个间冰期的时间跨度。

大气中大气中 COCO22 浓度变化浓度变化

65万年来 CO2浓度变化 1751 年来每年碳排放

大气中 CO2浓度变化很大，从 25万年前的 380ppm 到冰河期最低的180ppm， CO2浓度变化大约 10万年为一周期，在 1750 年前大约有一千年 CO2浓度维持在 280ppm 。从 1750 年开始 CO2浓度持续上升，到 2005年已达到 377ppm 。这和人类活动有关。

全球气温变化全球气温变化

1880 年来气温变化

有没有对应关系？

有没有对应关系？

气侯变化历史重建气侯变化历史重建

温度 CO2

1998 年，美国宾州大学 Michael Mann教授通过对树木年轮的研究 ，提出了“曲棍球棒曲线”形状的 1000 年来北半球气温变化图，这和 CO2 的历史变化曲线相吻合。 1999 年“曲棍球棒曲线”被联合国政府间气候变化专门委员会（ IPCC ）引用而被广泛关注，并引起强烈争议。

争议争议

2002 年， Jan Esper 同样采用树木年轮的办法得出截然不同的结果，有人分析Michael Mann 的 统计算法有误，并认为用树木年轮的方法不合适。也有历史学家从文献分析提出存在中世纪温暖期和随后的小冰川时代。 2008 年， Michael Mann 等为应对质疑，采用树轮、冰芯和海洋沉积物等综合方法得出和“曲棍球棒曲线”相同的结果。分歧集中在对远期的气温变化，对近期是一致，这正是 CO2 是否引起气温变化的争议焦点。

美国前副总统戈尔投资并参与拍摄纪录片《难以忽视的真相》，并于2007 年与联合国政府间气候变化专家小组（ IPCC ）共获诺贝尔和平奖。

戈尔对“气候变暖”推波助澜戈尔对“气候变暖”推波助澜

政治人物加入使问题更复杂了

气候变化国际公约气候变化国际公约

联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约

联合国环境规划署（ UNEP： United Nations Environment Programme ）和世界气象组织（WMO:World Meteorological Organization ）于 1988 年成立了政府间气候变化专门委员会（ IPCC： Intergovernmental Panel on Climate Change ）

IPCC在 1990 年发布了第一份评估报告。经过数百名顶尖科学家和专家的评议，该报告确定了气候变化的科学依据，它对政策制定者和广大公众都产生了深远的影响，也影响了后续的气候变化公约的谈判

1992 年在巴西里约热内卢举行的联合国环境与发展大会上， 150多个国家制定了《联合国气候变化框架公约》。《公约》为国际社会努力应对气候变化挑战、进行气候变化国际谈判制定了一个总体框架，得到了全球绝大多数国家的支持。据统计，目前已有 190多个国家批准了《公约》，这些国家被称为《公约》缔约方。此外，欧盟作为一个整体也是《公约》的一个缔约方。　　《公约》于 1994 年生效，奠定了应对气候变化国际合作的法律基础，是具有权威性、普遍性、全面性的国际框架。

京都议定书京都议定书《京都 议 定书》（ Kyoto Protocol ） 是《联合国气候变化框架公约》的补充条款。是 1997 年 12月在日本京都由联合国气候变化框架公约参加国三次会议制定的。其目标是“将大气中的温室气体含量稳定在一个适当的水平，进而防止剧烈的气候改变 对 人 类造成伤害” 。公约规定 ， 在2008 年至 2012 年间，全球主要工业国家的工业二氧化碳排放量比 1990 年的排放量平均要低 5.2％。 2011年 12月，加拿大宣布退出《京都议定书》，继美国之后第二个签署但后又退出的国家。

哥本哈根世界气候大会哥本哈根世界气候大会

商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，即 2012 年至 2020 年的全球减排协议

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气候变化是人类活动引起的吗？气候变化是人类活动引起的吗？

我国为什么要承诺我国为什么要承诺 COCO22 减排？减排？

如何实现如何实现 COCO22 减排？减排？