水汽的温室效应和全球变暖"减速"

                              杨学祥，杨冬红

二氧化碳（分子式为CO₂）和水汽等被称为温室气体。温室气体有效地吸收地球表面、大气本身相同气体和云所发射出的红外辐射，重新发射红外辐射，其中有一半返回到地表，在夜间持续辐射，使地表不致因缺乏太阳辐射而变得太冷。温室气体这种保护地热量散失的作用，叫温室效应。正是大气中温室气体的存在，使地表维持在15℃的平均温度上，为人类和整个生物圈提供了一个温暖的环境。一百多年前大气中的浓度是非常稳定的。工业革命以来，人类活动产生大量温室气体，CO₂的大气浓度由1800年的280ppmv（即一百万单位体积气体中含有280单位体积的CO₂）增加到2000年的380ppmv。气象专家预测，CO₂浓度增加一倍，全球地面温度将高1-5℃^[1]。

1. 周少祥：CO₂的温室效应也只有水蒸气的4%

周少祥最近指出，全球年平均降水量达5.77×10¹⁴m³，所释放的潜热约1.44×10²¹kJ(按2500kJ/kg潜热值计算，如果考虑蒸汽直接凝华成冰，潜热量将更大)，假定45%向地表，55%向宇宙空间，则折合向地表的辐射强度约40W/m²，远大于IPCC报告估算的CO₂等温室气体2.43W/m²的辐射强迫(CO₂占其中的约60%)，也就是说IPCC的气候模式没有正确认识大气温室效应。不仅如此，根据大气辐射特性，水蒸气本身吸收地表长波辐射的能力也大于CO₂，大气中水蒸气的浓度又远远大于CO₂，如果按1%的平均水蒸气浓度计算，仅从热容量的角度，CO₂的温室效应也只有水蒸气的4%。因此，综合考虑水蒸气凝结相变辐射和大气中水蒸汽的热容量，CO₂的大气温室效应完全可以忽略不计。基于这一分析，那么我们完全有理由怀疑全球气候变暖的原因是因为人为CO₂排放的增大^[2]。

2. 美国国家海洋和大气管理局：平流层水蒸气浓度对全球气候具有重要影响

新华网华盛顿2010年１月２８日电（记者任海军）美国国家海洋和大气管理局２８日公布的一项研究成果显示，在过去１０年中，地球大气平流层水蒸气的浓度下降使全球变暖的速度有所放缓。

水蒸气是温室气体的一种，可以吸收太阳光，将热量重新散发到地球大气中。卫星观测等数据显示，在上个世纪最后２０年，地球大气平流层的水蒸气浓度先是逐渐增加，但从２０００年至今，其浓度下降了约１０％。美国研究人员根据这些数据以及气候模型进行分析后发现，自２０００年以来平流层水蒸气浓度的下降对全球平均温度的变化产生了影响。他们的测算显示，平流层下部水蒸气浓度下降很可能是促使全球平均气温走势“扁平化”的一个重要因素，这一动向促使过去１０年间全球变暖的速度减缓了大约２５％，而在１９８０年至２０００年平流层水蒸气浓度增加期间，全球变暖正处于加速时期。这项研究成果将发表在２９日出版的新一期美国《科学》杂志上。美国研究人员说，尽管目前尚不清楚平流层水蒸气浓度近年来下降的原因，但这一研究成果表明，平流层水蒸气浓度对全球气候具有重要影响。平流层是地球大气层里上热下冷的一层，位于距地表大约１０公里至５０公里的高度，其主要构成物质为氮气、氧气、臭氧、水蒸气、尘埃及放射性微粒等^[3]。

地球大气平流层的水蒸气浓度从２０００年至今，其浓度下降了约１０％，这一动向促使过去１０年间全球变暖的速度减缓了大约２５％。这表明，平流层下部水蒸气浓度下降很可能是促使全球平均气温走势“扁平化”的一个重要因素。

在１９８０年至２０００年平流层水蒸气浓度增加期间，全球变暖正处于加速时期。从２０００年至今，其浓度下降了约１０％，使过去１０年间全球变暖的速度减缓了大约２５％。美国研究人员说，尽管目前尚不清楚平流层水蒸气浓度近年来下降的原因，但这一研究成果表明，平流层水蒸气浓度对全球气候具有重要影响。这一观点与周少祥的观点相一致。

3. 拉马德雷现象与平流层水蒸气浓度变化的对应性

哥斯达黎加气象协会气象分析预报部主任加沃纳.斯托茨近日在接受记者采访时指出，据最新气象卫星云图预测，从2000年开始，“拉马德雷”正在进入“冷位相”阶段， 这将使“拉尼娜”现象的影响加剧，对全球气候产生重大影响。

   　“拉马德雷”现象是美国海洋学家斯蒂文.黑尔于1996年发现的，在气象和海洋学上被称为“太平洋十年涛动”(ODP)。科学研究的初步结果表明，ODP同南太平洋赤道洋流“厄尔尼诺”和“拉尼娜”现象有着极其密切的关系，被喻为“厄尔尼诺”和“拉尼娜”的“母亲”， “拉马德雷”一词在西班牙语中的意思也正是“母亲”。

   　“拉马德雷”是一种高空气压流，分别以“暖位相”和“冷位相”两种形式交替在太平洋上空出现，每种现象持续20年至30年。近100多年来，“拉马德雷”已出现了两个完整的周期。第一周期的“冷位相”发生于1890年至1924年，而1925年至1946年为“暖位相”；第二周期的“冷位相”出现于1947年至1976年，1977年至90年代后期为“暖位相”。

    当“拉马德雷”现象以“暖位相”形式出现时，北美大陆附近海面的水温就会异常升高， 而北太平洋洋面温度却异常下降。与此同时，太平洋气流由美洲和亚洲两大陆向太平洋中央移动。当“拉马德雷”以“冷位相”形式出现时，情况正好相反。

    在谈到“拉马德雷”与“厄尔尼诺”和“拉尼娜”之间的关系时，斯托茨介绍说，如果“暖位相”的“拉马德雷”与“厄尔尼诺”相遇，将使其更强烈，出现的次数更频繁；假如“冷位相”的“拉马德雷”与拉尼娜”现象相遇，那么“拉尼娜”将显示强劲的势头，出现频繁^[4]。

拉马德雷暖位相对应全球变暖时期，冷位相对应全球变冷时期，平流层水蒸气浓度变化是重要原因。

4. 温室效应的可逆机制：水蒸汽的双重身份

澳大利亚气象学家布赖恩特指出，许多学生不知道大气中最重要的“温室”气体是水蒸气，或者太阳系中普通的太阳耀斑事件在几天内破坏的平流层臭氧要比过去30年间由于臭氧损耗而减少的臭氧数量多得多^[5]。事实上，不知道这两件事的不仅仅是学生。主流科学家把全球变暖归罪于温室效应，把减少二氧化碳排放作为控制全球变暖的唯一手段。他们也忘记了水蒸气^[6]。

威尔森（H. Wilson）和汉森（J. Hansen）等应用全球大量气象站观测资料，将1880-1993年逐年气温对1951-1980年的平均气温求矩平值。计算结果为，全球平均气温从1880-1940着60年中增加了0.5℃，1940-1965年降低了0.2℃，然后从1965-1993年又增加了0.5℃。北半球的气温变化与全球形势大致相似，升降幅度略有不同。从1880-1940年平均气温增暖0.7℃，此后30年降温0.2℃，从1970-1993年又增暖0.6℃。

近百年来的气象资料表明，我国气候存在大约30年左右的周期变化，20世纪20-40年代为30年左右的暖周期，50-70年代为30年左右的冷周期，80年代以来又转入暖周期^[7]。

近140年全球平均温度变化和我国近120年的平均温度变化表明，1890-1924年是低温期，1925-1946年是高温期，1947-1976（在中国为1986年）年是低温期，1977-2000年为高温期。温室效应无法解释其中的两个低温期的产生原因。在IPCC的各种因子造成的辐射强迫一览表中，有温室气体、平流层臭氧、对流层臭氧、硫化物、矿物燃料产生的有机碳气溶胶、矿物燃料产生的烟尘气溶胶、火山、太阳共8种因子。云层厚度、潮汐强弱、深海强震的多寡等对气候变化有重大影响的因子都没有考虑^[8]。

根据气候冷暖变化的可逆性，一种起决定作用的物理效应就必须是可逆的，不可逆的物理效应无法解释气温的可逆变化。

“地球轨道的变化”是冰期和间冰期交替变化的原因，因为地球轨道变化会影响地球接受太阳能量的数量：数量大对应地球间冰期，数量少对应亚冰期，具有可逆性。

温室气体中甲烷和二氧化碳的增温作用不具有可逆性，而温室气体中水蒸气的增温作用具有可逆性：大气中的水蒸气增多，大气层的保温作用就会增强，但是，当大气中的水蒸气超过一定浓度，水蒸气就变成了遮蔽太阳光的云层，阻挡太阳光透过大气，使地表降温。因此，水蒸气具有致冷和致暖的的双重身份。当水蒸气在高空遇冷化为微粒冰晶的时候，也会对太阳光产生反射作用，起到降温效果。

李崇银院士说，现在对全球增暖最主要的依据就是IPCC的一些报告。在IPCC报告里面，就是全球增暖，各种因素对增暖的贡献，你可以看到一张图，那里面就有不确定的地方，布什就利用这个东西，应该说是这样的一个问题，由于你科学上还没有完全确定。美国因为从科学界来讲，还有相当一部分科学家不同意全球增暖是温室气体造成的，还有相当一部分有影响的科学家持这样的一种观点。我认识的很有名的一位美国科学院院士，在好多年前就有他的一些看法，他认为热带的云和辐射的作用比温室气体的作用还大。云的作用就是水蒸气的温室效应的另一面——遮蔽阳光作用。

人类释放的二氧化碳在最初阶段可以起到增温作用，伴随全球变暖，大量水蒸气形成。水蒸气也是重要的温室气体，能使全球变暖加剧，当大气中水蒸气的积累超过一定限度，就会形成云层遮蔽太阳光，使气温变冷，大量降水也会吸附大气中的二氧化碳形成酸雨，将二氧化碳带回岩石圈和海洋。于是，一个寒冷的时期在自然的调节作用下可逆地发生了。物极必反就是这个道理。

主流科学家没有看到水蒸气的双重作用，因此，他们的预测不可能准确。直线上升的气温模式也不符合气候的历史和规律。

水蒸气同样可以导致温室效应，有人认为现存的气候变化模型中对水蒸气考虑不够。我们认为，没有看到水蒸气的双重作用是现存的气候变化模型更大的漏洞^[6]。

大气层中存在多种温室气体，包括水蒸气、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、全氟化碳、六氟化硫等。瑞典科学家1896年发现，大气层中的温室气体有一种特殊作用，能够使太阳能量通过短波辐射到地球，而地球以长波辐射形式散发的能量却无法透过温室气体层，这种现象被称为“温室效应”。正是由于存在这种效应，地球才能保持较高的温度，创造出适宜生命的环境。但科学家此后也发现，如果温室气体增加，地球温度会因温室效应不断上升，造成气候变暖。控制水蒸气排放，人类依然没有很好的办法，控制二氧化碳等温室气体排放就成为重点。

事实上，大自然是通过控制水汽变化来控制气候的冷暖交替：平流层水蒸气浓度对全球气候具有重要影响。

参考文献

1.       丁惠萍，张社奇，冯秀绒。太阳辐射与温室效应。物理。2003，32（2）：94-97

2.       周少祥。再谈全球气候变暖论是一个错误的理论导致的错误结论。2012-3-2 11:13 科学网。http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=38693&do=blog&id=543176

3.       任海军。平流层水蒸气浓度下降为全球变暖"减速"。2010年01月29日 13:39:57 来源：新华网。http://news.xinhuanet.com/world/2010-01/29/content_12897705.htm

4.       专家告诫：关注“拉马德雷”现象。2002/1/22 8:19:21 德清气象信息网。http://www.dqqx.gov.cn/showmain.asp?tid=385

5.       E. 布赖恩特，刘东生 等译。气候过程和气候变化。科学出版社，2004年，1页。

6.       杨冬红，杨学祥。温室效应的可逆机制：水蒸气的双重身份。上海环境热线 绿色论坛。上传日期：2007-4-24 http://www.envir.gov.cn/forum/2007/200711341.htm

7.       黄建民，徐之华。气候变化与自然灾害。气象出版社，2005年12月，第6页。

8.       杨学祥。给“全球变暖说”泼点冷水. 2006-8-30 光明网 - 光明观察 - 学术观点。《世界环境》2007年第02期。http://guancha.gmw.cn/show.aspx?id=402

http://news.sina.com.cn/c/pl/2006-08-31/104310882681.shtml