温室气体如何加热地球？
大家都知道二氧化碳是温室气体，能够加热地球，可这二氧化碳究竟是通过什么方式加热地球？大气中最多的气体是氮气和氧气，为什么它们却不是温室气体呢？为什么二氧化碳的温室效应是1，甲烷的温室效应是25呢？
我想，有这个疑问的并不只有我一个人。在全球都在高举碳中和大旗的情况下，恐怕会有越来越多的人问起这个问题，所以这一篇就来讲讲这个小知识，让你继续成为讨论碳中和识中那个最靓的仔。
首先要从热辐射说起，当然，我也不是热工科出生的，我也搞不懂。但百度是个好东西，你要啥都能找到。所以我在百度一顿搜索，搜到了一位大学老师分享的热力学教学PPT，于是就学习了一下。
上图我们可以看出，并不是所有的气体都有辐射能力，我们常见的氧气、氮气都是属于透热体。只有三原子以上或者非对称双原子气体才具有辐射能力（不要问为什么就他们有辐射能力，问就是量子力学）。在这些气体里，我们看见了熟悉的身影，二氧化碳、甲烷、水蒸气、二氧化硫....
上图可以看出，二氧化碳的辐射光带在2.65~17微米之间，水蒸气的辐射光带在2.55~30微米之间，且并不是连续的，而是分别都有三段（不要问我为什么有三段，问就是量子力学）。
有人会问，那水蒸气又是辐射气体，辐射光带比二氧化碳还长，为啥它不是温室气体？真相是——水蒸气确实是温室气体，而且其温室效应大于所有温室气体之和，大约占总温室效应的65%左右。但为什么我们不列进去呢？因为人类活动对大气中水蒸气的含量影响微乎其微，基本不受人类控制，所以列了也没用，干脆就不列了（早期的文献里也有把水蒸气列入的）。
说完辐射，我们再讲讲地球暖化指数GWP。
首先引入一个名词——辐射强迫
关于辐射强迫，百度百科的解释是指由于气候系统内部变化，如二氧化碳浓度或太阳辐射的变化等外部强迫引起的对流层顶垂直方向上的净辐射变化。单位为瓦特每平方米。正强迫使地球表面增暖，负强迫则使其降温。目前的辐射强迫值，是按2005年相对于工业化前即1750年的差值来计算。简单点说，就是以1750年为基准，之后发生了一件事，让对地球的辐射增加了，就是正强迫，让地球的辐射减少了，就是负强迫。
从上图我们可以清晰地看出各种温室气体对地球实际的加热量是多少，二氧化碳约为1.6w/m2, 甲烷约为0.48w/m2，氧化亚氮约为0.16w/m2。如果你懂点热力学知识都可以粗略算算这些温室气体能把地球加热多少度了。
上图就是三大温室气体及部分烈性温室气体的的辐射强度和GWP值了，细心的朋友会发现，GWP值分为20年、100年和500年。因为各种温室气体在大气中的稳定性不一，所以他们对地球的加热时间长短不一。比如甲烷，它在大气中的平均存在时间只有12年，你看它20年的GWP高达72，但100年的GWP只有25。 所以在计算GWP时，还考虑了温室气体在大气中的存在时间。
最后，我们再来看看，科学家们按照这种方法计算出来的温室气体浓度与地球升温的相关关系。
好了，关于温室气体如何加热地球的小知识，你学废了吗？
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