温室效应成因及其与全球变暖关联性研究

王蔺景?范川?何晓睿?龚彦羽

本文从温室效应产生原因出发，对温室效应影响全球变暖的研究进行综述。并解读“温室效应原罪说”，在此基础上作出评述。最后提出注重气候变化的复杂性；加强对海洋的监测等进一步研究全球气候变化影响因素的建议。

自法国学者Jean-Baptiste Joseph Fourier于1824年提出“温室效应”理论，以美国气候学家James Hansen為代表的科学家们发表人类活动将引起全球变暖的言论，IPCC四次发布全球气候变化评估报告后，主要是由于人类活动引起的“温室效应”异常而导致“全球变暖”的逻辑逐渐受到了全世界的重视。

一、温室效应产生原因研究

（一）形成机制

Baron Jean Baptiste Joseph Fourier（1768—1830）是最早奠定“温室效应”学说基础的学者，其提出的气体在大气中形成稳定屏障的理论使得大气的保温作用被后来的学者称为“温室效应” 。目前“温室效应”概念的专业术语早已统一，即指地表受来自太阳的短波辐射变热后所放出的部分长波辐射被大气吸收的过程，因其增温过程类似农作物栽培的温室保温法，故而得名“温室效应”。

但近期也有学者对“温室效应”的说法提出了质疑。Valery P. Oktyabrskiy研究指出大气的保温效应并非是类似“温室”那样，因为大气中的重要成分之一—H2O是可以直接吸收太阳辐射的，因而“温室效应”的说法便也就失去其本来的意义，而成为一个代指大气升温、保温机制的传统称呼方式 。杨新兴也认为大气的升温、保温过程与花房温室的人工升温、保温机理存在差异，因而大气的升温及保温作用不应被称为温室效应 。目前学术界关于“温室效应”是否仍应被称作“温室效应”尚存在争议，但为撰文方便，下文仍沿袭使用“温室效应”传统概念。

（二）形成原因

1.自然原因。包裹着地球的大气层白日能使太阳的部分短波辐射通过，夜晚又吸收来自地面的长波辐射，而使地球保持一种适宜生命存活的温度，这种升温、保温机制宛如温室玻璃的保温过程，而被称作“温室效应”。大气层的主要成分是N2（约占78%）和O2（约占21%），还包含少量CO2和H2O等。

CO2虽是人类活动排放的最主要的温室气体，其主要来源却是自然界，张峥等（2000）提出海洋与地幔是CO2的重要来源；赵守拙（2012）根据美国海洋及大气管理局的资料指出大气中的CO2主要来源于有机物的腐烂及海洋调节，其次是动植物的呼吸与火山爆发。目前关于温室气体的主要来源这个问题，学术界的观点比较统一—即认为温室气体的主要来源为自然界。

2.人为原因

自然界是温室气体的主要来源，然而人为原因却是引起“温室效应”异常的主要原因。根据C2ES在2015年的数据，见图一，CO2是人为排放量最多的温室气体，主要来源为能源燃烧，见图二。吴虹（2000）指出伴随城市大型化进程的加快，城市热岛效应的加大引起的城区地面热蚀沉降所产生的CO2也将愈发增大，成为CO2的一个不容小觑的来源。2015年人类活动排放的第二多的温室气体是CH4，主要来源为农业排放、天然气以及煤炭的采伐等等；接着是N2O，主要来源为工业与农业，如石化燃料的燃烧及无机氮肥的大量使用等。其余人为排放的温室气体量便占比甚微了，如图一。

二、温室效应与全球变暖“关联性”研究

（一）影响全球变暖的因素

导致全球变暖的因素有许多，王绍武等（2010）指出太阳辐射、温室效应、火山运动、ENSO、城市热岛效应及与海洋热盐环流有关的年代际变化都是影响气候变化的重要因素 。近百年全球气温总体呈上升趋势，与温室气体的增加量呈正相关，但是在不同的时间段“温室效应”异常对全球气候变化的影响程度有所差异，李国琛（2005）指出1940—1970年当温室气体剧烈上升之时，地球气候却下降了的缘故是此期间火山活动的频繁引起了气温下降，指明在此期间火山活动是影响全球气候变化的主要因素，火山活动掩盖了“温室效应”增强对全球增温的影响，因而此段时间内全球气温变化趋势与主要温室气体CO2增长趋势呈相反反向呈现，并指出总体而言，“温室效应”异常是近百年来影响全球气候变化的主要因素。

也有学者认为人类活动的热排放量以及太阳辐射的增加才是引起近些年全球气候升温的主要因素。夏秀芳（2011）指出根据熵增原理，工业活动的热排放是导致气候升温的重要原因；杨新兴（2017）指出大气的升温主要是由于人为活动的热排放量的增加以及太阳辐射量和地球辐射量的增加所致；一味地控制温室效应不仅不能解决气候变化的问题，还劳民伤财，得不偿失， 并认为“温室效应致全球变暖说”可能是西方某些国家限制发展中国家发展的政治阴谋。

（二）解读全球变暖“阴谋论”

随着“温室效应原罪说”的逻辑自James Hansen等科学家提出，并经媒体大肆报道而渐被普世认同后，1997年，一项限制各国碳排放的条款——《京都议定书》正式出台。申薇（2011）认为《京都议定书》的背后主要有三个方面的政治目的，一是对当时的美国政府而言，提倡节能减排的计划能为当时的副总统Albert Arnold Gore Jr.塑造出“环境卫士”的崇高形象而为下届总统竞选做好准备；二是此主张能迎合当时倡导“低碳环保”并渐成一股不容忽视的政治力量的“绿党”的主张；三是对于欧盟而言，倡导低碳环保不仅能增加其美誉；能给拒绝签署协议的美国标榜不负责任的标签；能出售排放指标、绿色环保技术来赚取可观收入；还能抑制发展中国家的发展 。《京都议定书》的背后充斥着许多利益博弈，这引起人们的各种推测，怀疑“全球变暖”严重性的宣传以及“温室效应原罪说”的论调便是因为某些政治经济目的而被推出并借由媒体大肆报道的一项“阴谋”。

2009年“气候门”事件发生，再次引发人们对气候变暖趋势真实性的怀疑，也有不少人认为此事不能排除背后有石油等能源巨擘的利益驱使的可能性。

由此可以看出，“温室效应原罪说”是“阴谋”的理论是因为倡导全球节能减排的理念契合了某些国家或某些群体的利益，而被染上了浓烈的政治博弈以及经济目的色彩而受到利用被进行了过分宣传后的产物。然而无论“全球变暖原罪说”是否属实；无论人为原因引起的“温室效应”异常是否就是近百年引起全球气候变化的主要因素，任何时候倡导适度“节能减排”也总是好的，至少能起到减少城市“热岛效应”，改善人类生存环境等好处。

三、对进一步研究全球气候变化影响因素的建议

（一）注重气候影响因素的复杂性

气候影响因素的复杂性包括横向与纵向的，横向的复杂性即是指同一时间段，气候的变化受到太阳、温室效应等多重因素的影响。纵向的复杂性即指不同的时间段，影响气候变化的主导因素以及气候变化趋势或许会发生变化。赵守拙（2012）指出“气候门”事件中的专家截取的是1975～1990时间段的数据，因此得出了全球变暖的结论，然而倘若把时间线再加延长至1940年至今，得出的结论又会变得不同。

虽然目前有研究者试图建立一个对温室气体相互作用的预测模型来试图全面了解各温室气体在不同时间段对气候变化的影响程度，但总体而言，分析判断同一时间段不同因素对气候变化的影响程度以及同一因素在不同时间段对气候变化的影响程度仍是一项亟待解决的难题。

（二）加强对海洋的监测

IPCC第五次评估报告显示1971-2010年间，气候系统增加的净能量中有九成以上储存于海洋，造成海洋上层变暖。此项研究成果证实了对海洋的研究有助于对全球气候变化的研究。胡庆东（2012）指出根据海气耦合模型预测果，海洋对全球温度的影响非常大，因此认为建立更加精确的海气耦合模型以加强对海洋各物理量的变换的测量精准度对预测未来全球气候变化趋势的预测有很好的帮助 。

（三）增强气候数据监测的规范性

目前观测全球气候变化的数据监测资料有许多，但不少资料之间都存在着一定差异。全球的的數据采集需要由相关跨国组织来加强气候原始数据采集的规范性，比如数据模型的建立，观测方法乃至观测点的选址等等。需要制定系列规定来避免采集点的选址城市化等问题，以确保原始数据的真实性与可靠性。

四、结语

近百年来影响全球气候变化的主要因素是否确为人类活动引起的“温室效应”异常？“温室效应”异常对全球气候变化影响程度的上限在哪里？“温室效应”是否真的存在理论上的“伪命题”这个问题？这些问题都是目前尚存争议的难题。但无论这些争议最终定论如何，适度提倡“节能环保”也总是好的；然而质疑“温室效应原罪说”，反对过度减排，也绝非是要纵容环境破坏，只是希望人们能用更加理性的思维去审视“温室效应原罪说”，并将有限的资源用于更加迫切的环境治理问题上去。（作者单位为四川农业大学管理学院）