9．人类活动怎样影响气候？

人类活动主要通过影响大气中温室气体浓度、气溶胶含量以及土地利用等方式，导致气候发生变化。其中，化石燃料的燃烧向大气中排放二氧化碳，是最重要的影响因素。工业化（1750年）以来，人类活动导致了全球气候变暖，其影响程度已经超过了自然因素。

温室气体和温室效应

1827年，法国科学家傅里叶首次提出大气中温室气体的增暖效应，即温室效应理论。大气中的温室气体就像一层厚厚的玻璃，太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应，使地球变成了一个大暖房。如果没有温室气体，全球地表平均温度就会下降到零下19℃，而实际全球地表平均温度为14℃。

温室气体主要包括大气中的二氧化碳、水汽、甲烷、氧化亚氮、臭氧和若干其他痕量气体，其中二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等是最主要的温室气体。除大气中各种温室气体浓度的增加会增强温室效应外，云、水汽乃至生物圈对气候的反馈作用也是产生温室效应的重要原因。全球最早的温室气体观测开始于1957年美国夏威夷莫纳罗亚观象台。世界气象组织发布的《2014年温室气体公报》指出，2014年全球大气二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体浓度再次突破观测记录最高值。二氧化碳在大气中的平均浓度是397.7ppm（1ppm表示每百万个干燥空气分子中有一个温室气体分子），甲烷在大气中的平均浓度是1883ppb（1ppb表示每十亿个干燥气体分子中有一个温室气体分子），氧化亚氮在大气中的平均浓度是327.1ppb，分别比工业化前增加43%、154%和21%。化石燃料燃烧和工业过程中产生的二氧化碳是全球温室气体增长的主要来源，2010年二氧化碳占总人为温室气体排放的76%，过去四十年（1970—2010年）人为温室气体排放占1750年以来总人为排放量的一半左右。

气溶胶

气溶胶是指悬浮在大气中的固态和液态的微粒，仅占大气总质量的百分之一左右。近年来，随着社会工业化文明和城市化的飞速发展以及自然环境的恶劣，工业污染、交通扬尘、火山爆发、沙尘暴等因素促使大气中气溶胶粒子明显增多。

气溶胶可以通过改变地球上的辐射平衡来影响地球的气候，一方面可以将太阳光反射到太空中，从而冷却大气，并会使大气的能见度降低；另一方面却通过微粒散射、漫射和吸收一部分太阳辐射，减少地面长波辐射的外逸，使大气升温。总的来说，气溶胶对气候具有降温作用。例如1991年菲律宾的皮那图博火山喷发，大量的尘埃和硫酸盐气溶胶进入大气，全球平均温度下降了0.5℃。

土地利用变化

人类社会工业化发展、城市化进程等活动改变了对土地的使用方式，同时也改变了土地覆盖物的类型，这样的变化直接造成了陆地表面物理特性的变化，改变了陆表和大气之间的能量以及物质交换，影响了地表的能量平衡，进而对区域气候变化特征产生重要作用。另一方面，陆地表面上植被类型、密度和有关土壤特性的变化通常也会造成陆地区域中碳的存储以及交换的改变，从而使得大气中温室气体的含量发生变化。

人类活动对大范围植被特性的改变会影响地球表面的反照率。例如农田的反照率就和自然地表有很大的不同，特别是森林。向大气中排放的气溶胶也会影响地表的反照率，特别是雪地上方的黑碳气溶胶。

地表覆盖物的改变还会引起地表向大气中释放长波辐射率、土壤湿度和地表粗糙程度等变化，通过改变陆地和大气之间的各种能量交换来影响地表能量和水汽的收支，导致地面温度、湿度、降水和风速发生变化。例如我国西北地区的荒漠化和草原的退化，会造成我国大部分地区的降水减少，华北和西北的干旱加剧。

土地利用变化还可以影响二氧化碳、甲烷、生物燃烧形成的气溶胶和灰尘气溶胶的排放。

城市化

城市化是一种典型的土地利用变化，城市气候反映了城市化后人类活动所产生的作用。在不同的天气气候条件下，城市气候反映出不同的特征。

热岛效应。城市气温比郊区高的现象，主要由城市生产生活散发大量热量和人为改变城市地表而引起小气候变化的综合现象。城市下垫面热容量小，在相同的太阳辐射条件下，其温度比郊区自然下垫面（绿地、水面等）明显偏高。加上大量温室气体吸收热量，以及汽车、空调等排放热量，从而形成热岛效应。总的来说，城市热岛夏季最为明显，白天也比夜间明显。一般情况下，城市年平均气温比郊区高出1℃，局部地区有时甚至比郊区高出6℃以上。

干岛效应。与热岛效应通常是相伴存在的。由于城市的主体为连片的钢筋水泥筑就的不透水下垫面，降落地面的水大部分都经人工铺设的管道排至他处，形成径流迅速，缺乏天然地面所具有的土壤和植被的吸收和保蓄能力。因而平时城市近地面的空气就难以像其他自然区域一样，从土壤和植被的蒸发中获得持续的水补给。这样，城市空气中的水分偏少，湿度较低，形成孤立于周围地区的“干岛”。

湿岛效应。由于城市空气中尘埃和其他吸湿性核较多，在条件适合时，即使空气中水汽未达饱和，相对湿度仅达70%～80%，城市中也会出现雾，所以城市的雾多于郊区。

雨岛效应。由于城市热岛所产生的局地气流的辐合上升，有利于对流雨的发展；下垫面粗糙度大，对移动滞缓的降雨系统有阻障效应，使其移速更为缓慢，延长城区降雨时间；再加上城区空气中凝结核多，其化学组分不同，粒径大小不一，当有较多的大凝结核存在时有促进暖云降水作用。上述种种因素的影响，会“诱导”暴雨最大强度的落点位于市区及其下风方向，形成城市雨岛。

混浊岛效应。由于城市大气中的污染物质比郊区多，凝结核也多，低空的热力湍流和机械湍流又比较强，霾天气现象多发，因此造成城市日照时数减少，太阳直接辐射大大削弱，其能见度也小于郊区的现象。