原因

地球的氣候正在急速變化，然而這種變化並不好！相比於工業時代之前，全球平均氣溫已經上升了1.1攝氏度。在過去的幾十年中，世界各地都觀察到一系列史無前例的風暴、乾旱、洪水和自然火災<a href='https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Full_Report.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。

氣候變化不僅影響野生動物，還影響人類社會和健康狀況。為了尋求應對氣候變化的方法，我們首先需要了解氣候變化的成因。

有史以來，地球的氣候一直在變化。 但是我們現在看到的變化所發生的速度比自然改變時的速度快得多，為什麼？

原因是人類向大氣中排放二氧化碳（CO₂）和其他氣體<a href='https://climate.nasa.gov/causes/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/AR5_SYR_FINAL_SPM.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.nature.com/articles/382039a0' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://journals.ametsoc.org/jcli/article/9/10/2281/36190/Detecting-Greenhouse-Gas-Induced-Climate-Change' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/11/4/048002' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.pnas.org/content/early/2010/06/04/1003187107' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。 這些氣體會影響溫室效應<a href='https://climate.nasa.gov/causes/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。

溫室效應涉及大氣中某些稱為溫室氣體的氣體，其中包括二氧化碳<a href='https://climate.nasa.gov/causes/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。 向大氣中添加更多這些氣體使地球變熱。<a href='https://climate.nasa.gov/causes/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>.

太陽產生的能量使地球變暖<a href='https://image.gsfc.nasa.gov/poetry/ask/a11779.html' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>，這種能量由不同類型的輻射 組成。<a href='https://science.nasa.gov/ems/01_intro' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>

輻射有不同的形式<a href='https://science.nasa.gov/ems/01_intro' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。 我們看到顏色是因為可見光 的光波從我們周圍的物體反射回來<a href='https://science.nasa.gov/ems/01_intro' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。 但是，還有其他一些我們看不到的輻射，例如紅外線和紫外線<a href='https://science.nasa.gov/ems/01_intro' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。 不同類型的輻射有不同的波長，它們一起組成電磁頻譜<a href='https://science.nasa.gov/ems/01_intro' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>：

毫不意外地發現，太陽會發出可見光 使我們能夠看見<a href='https://www.e-education.psu.edu/earth103/node/1006' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。 它還會發出紫外線和紅外線<a href='https://www.e-education.psu.edu/earth103/node/1006' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。

它直接穿過大氣層並被地球表面吸收

事實上，這三種情況都發生了! 大約30%的輻射被雲層和地表反射，差不多20%的輻射被大氣中的氧氣(O₂)，臭氧(O₃) 和水蒸氣等氣體吸收，而剩下的50%被地表吸收<a href='https://public.wmo.int/en/sun%E2%80%99s-impact-earth' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='http://www.ces.fau.edu/nasa/module-2/how-greenhouse-effect-works.php' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。

大氣和地球表面吸收的太陽輻射是地球溫暖的來源。[YaleLecture，WARM]

當我們說地球「吸收熱量」時，指的是地球從太陽吸收能量，並再次以紅外線的形式釋放能量<a href='https://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。

紅外線的波長比可見光的波長要長，因此很多輻射都被大氣所吸收（這不同於來自太陽的短波輻射）[YaleLecture，SUN4]。

具體來說，紅外線被溫室氣體的氣體吸收了，它們會向各個方向重新輻射紅外波 - 一些輻射進入太空，有些輻射回到地球<a href='https://archive.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/faq-1-3.html' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。

輻射回地球的紅外線會導致地表和低層大氣層進一步變暖<a href='https://archive.ipcc.ch/publications_and_data/ar4/wg1/en/faq-1-3.html' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>，這種額外的變暖被稱為溫室效應。

有幾種不同的溫室氣體，它們包括<a href='https://climate.nasa.gov/causes/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>：

我們如何使情況變得更糟了呢？

溫室效應受人類活動的影響，這就是導致氣候變化的原因<a href='https://climate.nasa.gov/causes/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/AR5_SYR_FINAL_SPM.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.nature.com/articles/382039a0' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://journals.ametsoc.org/jcli/article/9/10/2281/36190/Detecting-Greenhouse-Gas-Induced-Climate-Change' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/11/4/048002' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a><a href='https://www.pnas.org/content/early/2010/06/04/1003187107' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。

溫室效應是一個自然過程，沒有它，地球上的平均溫度將為-18℃<a href='https://www.e-education.psu.edu/earth104/node/1259' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>！ 但是太多也不是一件好事。

人類的活動加速全球暖化的過程，這是通過增加溫室氣體的產生，尤其是二氧化碳（CO₂）[CausesNasa，AR6]。

下圖顯示了歷史上大氣中二氧化碳的濃度<a href='https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。 不難看出的是，在過去的1950年中，這數字急劇增加<a href='https://climate.nasa.gov/vital-signs/carbon-dioxide/' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>

我們還釋放了大量的甲烷和一氧化二氮<a href='https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ipcc_wg3_ar5_summary-for-policymakers.pdf' target='_blank'><img src='/img/courses/ref.svg'/></a>。

這意味著更多來自地球的紅外輻射被發射回地球，增加了我們周圍空氣的溫度[AR41，BERK，technicalguide。

在下一章中，我們將更詳細地研究溫室氣體，並學習如何進行比較。之後，我們將研究人們在哪裡和為什麼要生產這麼多溫室氣體。