全球变暖背景下温室效应的光谱能量分布分析

利用一维辐射传递方程及LBLRTM逐线积分模式建立计算模型,对工业革命前与目前大气构成情况下温室效应的能量分布及其光谱吸收机理进行分析,在保持温室气体浓度为当前水平的基础上,研究温室效应能量分布与地表温度之间的相互耦合机理.结果表明:工业革命前地球的温暖环境主要来自于大气温室气体的(100~370)cm^-1、(640~710)cm^-1以及(1370~2000)cm^-1三个强吸收带对于地球长波辐射的吸收,而地球当前的变暖则源自于大气的(370~640)cm^-1和(710~1370)cm^-1两个弱吸收带的作用,其对工业革命以来所额外增加的温室效应贡献分别达到了25%和55%;地表温度升高,温室效应在全波段范围内也会随之增强,但不同谱带处的温室效应贡献以地球平均温度所对应的辐射峰值波数为界线,峰值波数右侧的温室效应贡献将会增加,在其左侧的贡献比例则会减小.     

全球变暖的物理基础和科学简史

全球变暖不仅是当今大气科学乃至整个地球科学的热门研究领域,也是国际社会争论较多的热门话题.文章的目的并不是为了澄清这些争论,而是集中于简要阐述全球变暖的物理学基础,回顾其近200年的科学发展历史.藉此希望对非大气科学背景的学者理解有关全球变暖的科学问题有所帮助.     

全球变暖无关树木

此前一直认为，除了动物消化系统外，大气层中的甲烷主要来源于沼泽地和稻田中的细菌。去年1月12日《自然》杂志刊登了德国、荷兰和英国几位学者合作撰写的一篇文章，认为陆生植物也会排放温室气体甲烷。作者意外地在无甲烷槽实验中探测到叶子可以排放甲烷气体，紧接着一系列严格控制下的实验也证实许多植物种类都能排放甲烷，甚至经过伽马射线杀菌后的叶子仍能排放甲烷，说明甲烷来源于植物本身而非植物上的细菌。     

温室效应的物理基础

2009年12月18日在哥本哈根举行的全球气候会议中心议题是二氧化碳减排,提倡低碳经济,以缓解全球气候变暖.全球气候为什么会变暖呢?人所共知这是温室效应所闯的祸.下面从物理的角度对温室效应加以分析.     

复杂气候系统和全球变暖

两位气候学家和一位理论物理学家共同荣获2021年诺贝尔物理学奖。诺贝尔物理学奖委员会在背景介绍材料中指出,他们在“理解复杂物理系统领域做出了开创性贡献”。相信很多人会对两位气候学家获奖而感到惊讶,物理学奖委员会进一步具体指出,人类活动导致全球变暖这一论断建立在坚实的科学基础之上,两位气候学家获奖是因为他们基于物理原理模拟地球气候、量化气候变率、可靠地预测全球变暖所做出的杰出贡献。物理学奖委员会将诺贝尔奖授予两位气候学家,表明对基于物理理论解决现实世界复杂物理问题的高度重视,尤其是对人类身处其中的气候环境问题的重视。文章将解读两位气候学家的学术贡献,尤其是如何基于基础物理理论建立预测全球变暖的模型以及检测和归因人类活动导致全球变暖的方法。     

太阳耀斑与全球变暖

最近 ,美国Duke大学和美国陆军研究所的科学家N .Scafetta和B .J .West博士对太阳耀斑的活动与地球温度变化之间的联系找到了新的论据 .这项研究为地球不断变热过程的原因找到了另一种解释 .过去大家都认为 :太阳耀斑与地球气象之间的关系是非常密切的 ,它的影响已超越了人类对地球环境的影响 .事实上覆盖在我们这个行星上的气流的运动是极其复杂的一种湍流运动 ,要确定太阳耀斑的活动与大气流动之间的关系是一项很有挑战性的课题 ,因为当太阳耀斑突然爆炸时 ,它将使空气的运动规律以及它们与地球表面间的相互作用变得模糊不清 .这样一来…     

波能泵有助于缓解全球变暖

有证据表明,地球的二氧化碳水平正在持续增加,这一形势能够得到有效扭转吗？牛津大学的拉夫劳克（James Lovelock）和伦敦科学博物馆的拉普利（Chris Rapley）提出了一个激进的方法。     

全球变暖对中国极端暖月事件的潜在影响

利用极值理论（extreme value theory, EVT）中的广义帕雷托分布（generalized Pareto distribution, GPD）,结合空间参数估计方案研究了中国1960—2007年740站的月平均温度距平中极端暖月事件（extreme warm month events,EWME）的空间分布特征,给出了历史上典型EWME的重现时间估计,重点分析了区域气候变暖作为强迫因子对EWME分布的潜在影响.分析表明：1）中国EWME的性质的空间分布差异较大,青藏高原西部、中国西南地区、关键词：极端气候事件帕雷托分布全球变暖     

气候系统和全球变暖 ——解读2021年诺贝尔物理奖

2021年诺贝尔物理学奖授予了两位气候学家和一位理论物理学家,以表彰他们在“理解复杂物理系统领域所做出的开创性贡献”.相信很多人会感到惊讶,为什么诺贝尔物理学奖授予了两位气候学家.本文将从以下几方面给予解读:为什么气候系统被称为复杂的物理系统,全球变暖的现状和未来,全球变暖的物理基础和科学简史,两位气候学家是如何基于基础物理理论建立了预测全球变暖的模型,以及检测和归因人类活动导致全球变暖的方法.     

温室效应模拟实验装置

根据温室效应的产生原理设计制作了温室效应模拟实验装置.装置由温室、模拟地面、模拟太阳、温室保温层以及隔热水槽等部分组成.用数字温度计来测定温室温度变化值.当HFC-134a(四氟乙烷)当作与空气对比的温室气体时,在25～30 min内出现了0.5～0.6℃的温差,在1 h出现了约1℃的温差.该装置具有使用方便、实验操作简单、实验现象明显等特点,能够较好地展示温室效应现象.     

A study of the radiative forcing and global warming potentials of hydrofluorocarbons

We developed a new radiation parameterization of hydrofluorocarbons (HFCs), using the correlated k-distribution method and the high-resolution transmission molecular absorption (HITRAN) 2004 database. We examined the instantaneous and stratospheric adjusted radiative efficiencies of HFCs for clear-sky and all-sky conditions. We also calculated the radiative forcing of HFCs from preindustrial times to the present and for future scenarios given by the Intergovernmental Panel on Climate Change Special Report on Emission Scenarios (SRES, in short). Global warming potential and global temperature potential were then examined and compared on the basis of the calculated radiative efficiencies. Finally, we discuss surface temperature changes due to various HFC emissions.     

从辐射对流平衡到全球气候模式——诺奖得主真锅淑郎工作解读

2021年诺贝尔物理学奖授予了两位气候学家和一位理论物理学家,以表彰他们在“理解复杂物理系统领域所做出的开创性贡献”。文章主要介绍其中一位气候学家真锅淑郎(Syukuro Manabe)的工作。作为一个复杂物理系统,全球气候系统具有高度的复杂性,作为对这个复杂系统的高度近似,真锅淑郎的辐射对流平衡模型计算首次明确无误地量化了二氧化碳翻倍导致的升温幅度(2.36 ℃)。另外,他也被公认为世界气候模式之父,气候模式已经成为研究全球气候变化机理和预估未来全球气候变化不可或缺的工具。文章主要介绍辐射对流平衡模型的思想以及最近的发展和存在的问题。在全球气候模式方面,简要介绍模式的组成,侧重强调模式的物理基础以及存在的问题,讨论未来的发展趋势和方向。     

Public debates driven by incomplete scientific data: The cases of evolution theory, global warming and H1N1 pandemic influenza

Public debates driven by incomplete scientific data where nobody can claim absolute certainty, due to the current state of scientific knowledge, are studied. The cases of evolution theory, global warming and H1N1 pandemic influenza are investigated. The first two are of controversial impact while the third is more neutral and resolved. To adopt a cautious balanced attitude based on clear but inconclusive data appears to be a lose-out strategy. In contrast overstating arguments with incorrect claims which cannot be scientifically refuted appears to be necessary but not sufficient to eventually win a public debate. The underlying key mechanisms of these puzzling and unfortunate conclusions are identified using the Galam sequential probabilistic model of opinion dynamics (Galam, 2002 [4], Galam, 2005 [18], Galam and Jacobs, 2007 [19]). It reveals that the existence of inflexible agents and their respective proportions are the instrumental parameters to determine the faith of incomplete scientific data in public debates. Acting on one’s own inflexible proportion modifies the topology of the flow diagram, which in turn can make irrelevant initial supports. On the contrary focusing on open-minded agents may be useless given some topologies. When the evidence is not as strong as claimed, the inflexibles rather than the data are found to drive the opinion of the population. The results shed a new but disturbing light on designing adequate strategies to win a public debate.     

Entomological repercussions of increasing environmental temperatures: Reply to comments on “Modeling the impact of global warming on vector-borne infections”

Global warming will certainly affect the abundance and distribution of disease vectors. The effect of global warming, however, depends on the complex interaction between the human host population and the causative infectious agent. In this work we review some mathematical models that were proposed to study the impact of the increase in ambient temperature on the spread and gravity of some insect-transmitted diseases.