高温的原因与温室效应的测定

高温的原因与温室效应的测定
朱雨心
(最近偶尔想到高温这个问题。网上查了一下“专家”们对高温原因的解释。实在是不得要领。没有一个说对的。例如,有气象专家说:是因为副热带高压比较强,导致气温持续攀升。因果颠倒,真该掌嘴!我早就说过:气象问题,是公益性的技术问题,不妨公开谈论。下面就谈一谈这个问题)
今年夏天中国出现高温的原因应该是温室效应,但是,不是由二氧化碳造成的。大气中二氧化碳增加没有那么快,所造成的影响也没有那么大。这个温室效应主要是由空气中的液体或固体微小颗粒造成的,例如,造成雾霾那些微小颗粒。
没有极性的分子,不吸收红外线。由相同原子组成的双原子分子,没有极性,不吸收红外线。空气的主要成分氮气和氧气的分子就是这样的双原子分子,所以,不吸收红外线。单原子分子,例如惰性气体的分子,也没有极性,也不吸收红外线。凡是由不同的原子组成的多原子分子,都有极性,都吸收红外线,但是,只吸收某些特定波长的红外线。 不同的分子,有不同的吸收波长。
空气中吸收红外线的,主要是水汽与二氧化碳。除了前面讲的单原子分子,以及由相同原子组成的双原子分子外,其它所有的分子都吸收红外线,所以,几乎其它的任何气体都是“温室效应”气体。只不过与水汽与二氧化碳相比,其它的气体在空气中的含量微不足道,对“温室效应”的贡献也是微不足道。
如果空气不吸收红外线,那么白天就会有更多的太阳辐射到达地面,以此,地面的温度以及大气底层的气温会更高。而在晚上,地面以及底层大气向太空辐射散热也同样不受阻挡,散热也更多,冷的也快。所以,空气吸收红外线,既减弱白天太阳对地面以及底层大气的辐射加热,也减弱夜晚地面以及底层大气向太空的辐射散热。但是,白天的太阳辐射,包括可见光、红外线、以及其它波长的辐射;而在晚上,地面以及底层大气向太空的辐射,只有红外线。所以,空气是否吸收红外线,对白天地面以及底层大气的受热的影响小,对晚上地面以及底层大气的散热的影响大。因此,总的效果是:空气吸收红外线,会使地面以及底层大气升温。
除了空气中的气体分子吸收红外线,从而阻挡太阳对地面的红外辐射,以及地面对太空的红外辐射外,空气中的液体或固体微小颗粒对辐射的阻挡作用更大。这些小颗粒既吸收辐射,又散射辐射。更且,不仅阻挡红外辐射,也阻挡可见光、以及其它波长的辐射,所以,空气中的这些小颗粒,既可能造成地面以及底层大气升温,也可能造成地面以及底层大气降温。简单的讲,在高空,这些小颗粒阻挡太阳对地面的辐射的效果,大于阻挡地面对太空的辐射的效果,因此,结果是造成地面降温。而在低空,这些小颗粒就会造成地面升温。中国大气污染严重。广泛而持续存在的雾霾,就是空气中广泛而持续存在微小颗粒的证据。这些微小颗粒主要在低空,所以,造成了高温。这就是今年夏天中国各地出现高温的原因。只要大气污染不改善,高温就会年年有。是否会越来越热,最高能热到什么程度,要定量分析后才能知道。
温室效应与全球气温升高不是同一会事。温室效应固然可能导致全球气温升高,但是,全球气温不仅仅受温室效应的影响。全球气温还取决于太阳辐射本身的变化,地球轨道的波动,地表形貌与物质的变化,地球内部热源的变化,等等。由测定的平均气温的上升,来认定平均气温的上升是由温室效应造成的,在逻辑上是不完整的。更何况平均气温的变化很小,非常难以确定是否真在上升。然而,温室效应却是非常容易测定。前面讲了,温室效应,造成白天太阳对地面的辐射的减少,但是,造成夜晚地面对太空的辐射的更多的减少。所以,温室效应,造成白天升温减少,夜晚降温也减少。总的效果是:温室效应,导致白天最高温度与凌晨最低温度的差别的减少。所以,白天最高温度与凌晨最低温度的差别,就是温室效应最简单、最敏感、也是最准确的测量。例如,月平均温差,或年平均温差,等等。这个测量方法,不受前面讲的其它的影响全球气温的因素的影响。白天最高温度与凌晨最低温度,是每个气象站都有记录的。只要把历年的数据一比较,就可以确定是否有温室效应。例如,这个温差是逐年降低,那就说明有温室效应,或者说:温室效应在加强。如果这个温差是逐年增大,那就说明没有温室效应,或者说:温室效应在减弱。
另外,白天最高温度与凌晨最低温度的差别,也是大气污染程度的一种非常简便,但是,非常有效的测量。各个地方可有很方便的据此测定本地区的大气污染的变化的历史。
朱雨心, 2013年8月30日
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北方农村早春时常常在后半夜烧烟防冻(南方农村偶尔也用)。就是点燃一些柴草堆,压上些泥土,让它慢慢烧,几乎没有火,但是有很多烟。这个防冻的效果,并不是靠柴草燃烧所产生的热。这个热量是微不足道的。它的防冻的效果是因为烟。烟就是微小的颗粒。烟弥漫在田野上,阻挡了地面向太空的辐射,从而减少了地面的降温,使庄稼躲过冻害。这就是我前面讲的道理。
 
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