当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第十二章 全球性大气环境问题 > 12-1 全球气候变化与温室效应 > Video
同学们大家好，今天我们讨论全球性环境问题
第一节气候变化和温室效应
主要介绍全球气候变化、温室效应及其影响
全球气候变化是指在全球范围内
气候平均状态统计学意义上的巨大改变，或者持续较长一段时间
典型的为10年或更长的气候变动
气候变化是指全球气候平均值和离差值两者中的一个
或两个同时随时间出现了全球意义上统计的显著变化
平均值的升降，表明气候平均状态的变化
离差值增大，表明气候状态不稳定性增加
气候异常愈明显
从空间尺度上讲，它是在全球范围内统计的
从时间尺度上讲，是持续较长时间的改变
这张图给出的是1850年-2012年全球平均陆地和海洋表面温度
相对于1996年-2005年的温度均值的变化
可以看出1980年以来，全球平均气温有显著的上升
这个升温的幅度达到了0.5摄氏度
最新数据表明，2014年是有现代气象记录数据以来
135年中最炎热的一年
全球气候变化可以由自然原因引起
也可以由人类活动的原因造成
或者由自然与人类活动共同引起
应该特别注意，联合国气候变化框架公约中提到的气候变化
仅包括可归因于人类活动改变大气成分后的气候变化
和归因于自然原因的气候变化作了明确的区分
和这里的定义不同
气候变化的原因按照目前的理解主要是
由于温室气体产生的温室效应
阳光照射到地球，一部分被反射
地球吸收其余部分之后又释放出长波辐射
由于大气中存在二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等温室气体
它们可以吸收长波辐射并再反射回地球
减少向外层空间的能量净排放，相当于一个温室的作用
从而使得大气层和地球表面比不存在这些温室气体时温度要高
这些温室气体浓度升高后，其对长波辐射的吸收加强了
这样地球表面温度升高的幅度就会加大
那么影响气候变化主要有哪些大气成分呢
首先是温室气体
二氧化碳、甲烷、氧化二氮是其中重要的成分
关于它们的研究也相对较为成熟
图中给出的是南极冰芯中提取的大气中温室气体二氧化碳
甲烷、氧化二氮浓度的变化
最下面给出的是氘浓度的变化
反映的是成冰时期的环境温度
我们看到，在几个间冰期，即历史上比较温暖的时期
对应的二氧化碳和甲烷的浓度相对较高
虽然其浓度在波动，但其实是在一个较为稳定的范围内的
近年来其浓度的升高超出了这个范围
此外，氟氯烃类物质，也就是说CFC，也是温室气体
其更多地是作为破坏臭氧层物质受到关注
CFC是指一类物质
这里给出的是其中几种典型代表物的浓度变化
在蒙特利尔公约之前，其浓度有一个显著上升阶段
之后由于对其生产加以控制，采用替代物质
使得其浓度增长减缓，甚至开始下降
但其中HCFC，也就是氢氟氯烃的浓度反而明显增加
这是因为有一段时间它被用作其他CFC的替代物
CFC的浓度虽然不高，但由于单位浓度的CFC的辐射影响很大
总体影响不容忽视
大气气溶胶也对气候变化有显著影响
一开始人们并没有意识到气溶胶对温室效应的影响
之前提到的主要是长寿命的温室气体
但研究发现气溶胶的一些组分对气候变化的影响还是明显的
图中给出的是气溶胶中硫酸盐的影响
蓝线是温室气体和气溶胶的共同作用
红线是去除了硫酸盐气溶胶作用后，全球平均温度的变化
由此可以看出硫酸盐有显著的致冷效应
由于气溶胶的组分较为复杂
需要分别考虑其中每个化学组分的作用
大气成分对气候变化的影响，可以用两个指标表征
辐射强迫和全球增温潜势
辐射强迫表征的是地球-大气系统可获得的净辐射能量
正的辐射强迫会使地球表面和低层大气变暖
负的辐射强迫使其变冷
其影响因素很多，包括所研究组分的增量
该组分的本身特性和其他影响辐射强迫物质的浓度
全球增温潜势表征各种温室气体的相对辐射影响值
英文简称为GWP
是把各种温室气体在一定时间积分范围的辐射效应
和同质量的二氧化碳相比而得到的
根据这两个概念
我们汇总几种重要的温室气体的气候影响如表所示
CFC的全球增温潜势很高
因此浓度较低仍贡献了较为明显的辐射强迫
另外值得注意的是其中臭氧的生存期较短
是短寿命的温室气体
这是IPCC 2014年报告给出的2011年与工业革命前
也就是1750年相比的辐射强迫
其中二氧化碳有明显的正的辐射强迫
这也是大家普遍接受的结果
其他长寿命温室气体，甲烷、氧化二氮、卤烃
也有较为明显的正的辐射强迫
臭氧的影响较为复杂，在平流层和对流层的影响不同
在对流层有较明显的正辐射强迫
在平流层则有一定的负辐射强迫
此外，平流层水汽、黑碳等也有正辐射强迫
土地利用改变、气溶胶则有较为明显的负辐射强迫
总体而言，人为因素影响有明显的正辐射强迫
与自然因素相比其影响较为显著
人类活动是不是气候变化的主要原因呢
这个问题仍然存在争议，这里我们采信IPCC的报告
认为极有可能人类活动是1951年以来气候变化的主要原因
图中给出了利用大气、冰冻圈和海洋的三个大尺度指标
比较观测到的和模拟的气候变化
考虑人为因素和不考虑人为因素的模拟结果
可以看出有巨大差异
且考虑人为因素的模拟结果和实际观测结果符合较好
人类活动对气候变化的影响主要包括排放温室气体
和对全球碳循环的影响，尤其是二氧化碳的排放
由图可以看出，人类活动对碳循环的影响主要是
通过化石燃料的燃烧和水泥生产排放的碳
土地利用改变也有较明显的影响
排放到大气的碳大约有一半滞留在大气中
化石燃料燃烧和水泥生产排放的
二氧化碳1850年以来的排放量在逐渐上升
燃煤、燃油、燃气均有明显的对二氧化碳排放的贡献
排放主要贡献的工业部门包括电力、交通
与人们的日常生活息息相关
气候变化对地球环境和人类生存都有着巨大影响
其主要影响包括海平面上升、冰盖融化、冰川退化
极端天气增多、影响生物多样性和人体健康等
首先来看海平面上升
全球平均海平面相比于1900年，有明显的上升
并且上升的速度在近年来有所加快
1901—2010年年均上升1.5～1.9mm，在最近二十年中
全球海平面以每年3.2毫米的速度持续升高
海平面上升会使得一些岛屿和低海拔地区的陆地面积减少
影响河口湾生态系统和海岸带经济
全球10座最大的城市中，有8座为海滨城市，濒临海岸线
我国70%大城市
一半人口和60%国民经济生产位于海岸带低洼地区
海平面上升会对经济社会产生重大影响
近年来，海冰面积、山顶积雪、冰川体积等具有明显的减小趋势
根据三十多座冰川的监测数据显示
2014年是全球持续冰川消融的第31年
在1979-2012年
北极年平均海冰面积以每10年3.5-4.1%的速率减少
换算成面积就是45-51万平方公里
1967年-2012年
北半球三月和四月份平均积雪范围每十年缩小1.6%
雪盖冰川面积的减少除了其对附近生态环境的影响外
值得注意的是它还会影响对太阳辐射的反射率
冰面或雪盖可以反射约90%的太阳辐射
而水面仅仅可反射大约10%
因此，雪盖冰川面积的减少
使地球对太阳辐射的吸收量增大，会进一步促进全球变暖
气候变化还会导致全球极端天气增多
1980-2010年全球重大气象灾害次数显著增加
包括风暴、洪涝、干旱等
全球气温上升后，对温带和热带地区粮食生产
很可能会造成一定的负面影响
尤其是小麦有明显的减产风险
粮食减产会导致饥饿人口增加
也可能危害国家和地区的稳定性
气候系统受到人为干扰的风险大小与升温幅度有关
升温幅度越大，风险越高
其中一些独特且受威胁的生态系统和文化
已处在气候变化的威胁中，如果温度额外升高2℃
很多适应能力有限的物种和系统就会承受极高的风险
尤其是北极海冰和珊瑚礁系统
来自极端天气事件的风险目前为中等
但再升温1℃就有高风险
随着温度的升高，气候系统的风险分布的不均匀度会增加
温度额外升高1-2℃
会对全球生物多样性和经济造成中等程度的风险
在持续变暖的过程中
一些物理系统或生态系统可能会发生突变或不可逆的改变
温度升高到3℃时
由于冰盖的损失可能造成大规模不可逆的海平面上升
具有高风险
总而言之，气候变化已经对人类生活造成影响
并将可能导致灾难性后果，需要我们积极应对
-1-1 大气污染的定义和分类
--Video
-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
--Video
-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
--Video
-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
--视频
-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
--Video
-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
--Video
-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
--Video
-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
--Video
-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
--Video
-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
--Video
-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
--Video
-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
--Video
-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
--Video
-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
--Video
-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
--Video
-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
--Video
-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
--Video
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
--Video
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
--Video
-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
--Video
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
--Video
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
--Video
-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
--Video
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
--Video
-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
--Video
-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
--Video
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
--Video
-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
--Video
-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
--Video
-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
--Video
-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
--Video
-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
--Video
-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
--Video
-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
--Video
-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
--Video
-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
--Video
-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
--Video
-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
--Video
-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
--Video
-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
--Video
-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
--Video
-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
--Video
-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
--Video
-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
-8-1 概述
--Video
-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
--Video
-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
--Video
-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
--Video
-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
--Video
-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）
--Video
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）
--Video
-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）
--Video
-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）
--Video
-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-10 循环流化床干法烟气脱硫
--Video
-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
-8-11 烟气脱硫技术的综合比较
--Video
-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
-8-12 二氧化硫控制策略（访谈）（选修）
--Video
--参考链接
-第八章 硫氧化物控制技术--第八章 作业习题
-9-1 概述
--Video
-9-1 概述--作业
-9-2 低氮氧化物燃烧技术
--Video
-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-2 低氮氧化物燃烧技术
-9-3 选择性催化还原技术
--Video
-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-3 选择性催化还原技术
-9-4 选择性非催化还原技术
--Video
-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）
--Video
-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）--作业
-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）
--Video
-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）--作业
-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价
--Video
-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价--作业
-9-8 超低排放技术访谈
--Video
-第九章 固定源氮氧化物控制技术--第九章作业习题
-10-1 概述
--Video
-10-1 概述--作业
-10-2 蒸气压及蒸发
--Video
-第十章 挥发性有机物控制技术--10-2 蒸气压及蒸发
-10-3 VOCs污染预防
--Video
-第十章 挥发性有机物控制技术--10-3 VOCs污染预防
-10-4 冷凝法控制VOCs污染
--Video
-10-4 冷凝法控制VOCs污染--作业
-10-5 燃烧法控制VOCs污染
--Video
-第十章--10-5 燃烧法控制VOCs污染
-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）
--Video
-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）--作业
-第十章 挥发性有机物控制技术--第十章作业习题
-11-1 机动车污染概述
--11-1-1
--11-1-2
--11-1-3
-11-1 机动车污染概述--作业
-11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
--11-2-1
--11-2-2
-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
-11-3 机动车排放控制技术
--11-3-1
--11-3-2
-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
-11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
--11-4-1
--11-4-2
-第十一章--11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
-11-5 交通规划与交通管理（选修）
--11-5
-11-5 交通规划与交通管理（选修）--作业
-第十一章 机动车污染控制--第十一章作业习题
-12-1 全球气候变化与温室效应
--Video
-12-1 全球气候变化与温室效应--作业
-12-2 气候变化的应对措施
--Video
-12-2 气候变化的应对措施--作业
-12-3 臭氧层破坏问题
--Video
-12-4 臭氧层破坏的应对措施
--Video
-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
--Video
-Lecture 02
--Video
-Conversation
--Video
-附加：--Exercise
