前已述及，导致全球变暖的原因是大量排放出的温室气体。《第五次气候变化评估报告》称，目前大气中二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和一氧化氮（N2O）等温室气体的浓度已上升到过去80万年来的最高水平。自前工业时代（1850—1900年）以来，CO2浓度已经增加了40%，这主要来自化石燃料的排放，其次则来自土地的开发利用。

（一）地球的能源平衡和温室气体

1.地球的能源平衡

地球在接收来自太阳的照射而被加热的同时，也向宇宙空间放出热能。两者的平衡一旦被打破，地球要么会变成灼热的星球，要么会变成冰冷的星球。正是因为迄今为止地球的能源收支是均衡的，所以才免遭此种境遇。

通过人造卫星的观测，人们知道，大气圈外部的日射能源为342 w/m2（w/m2表示在1 m2的面积上每一秒的能源量），其中107 w/m2被大气中的烟雾气体中分散着的细微的固体或液体的浮游粒子和云、地表面的冰和雪等反射回去，不会对地球造成任何加温作用而返回到宇宙空间。因此，只有235 w/m2真正用来暖化地球，而其中用来暖化地球表面的只有168 w/m2。另一方面，地球表面的平均气温大约是15℃，与这个温度相对应，向外放出红外线。对应于15℃的完全黑体的热放射的理论值是390 w/m2，再加上水的蒸发、大气的对流被褫夺的热量是102 w/m2，这就是说，从地表面失去的热能是492 w/m2。

如果仅仅这样来看，地球表面的能源收支完全是赤字，但实际上，从地球表面放射出的大部分能源被大气吸收了，而这些被热辐射及日射加热的大气又再次向地球表面供给辐射能源。这种辐射能相当于太阳向地球表面直接供给日射能的将近2倍，其结果就能够使得地球表面的能源收支保持平衡。这种由大气供给的辐射能就是被称之为温室效应的真正实体。也就是说，地球表面的温度在受到来自太阳辐射的同时，也受到大气热辐射的强烈影响。这种热辐射的程度是依存于大气的组成。

2.温室气体（greenhouse gases，简称GHG）

温室气体是指大气中自然或人为产生的气体成分，它们能够吸收和释放地球表面、大气和云层发出的热红外辐射光谱内特定波长的辐射，温室气体被认为是导致全球变暖的罪魁祸首，其原因在于温室气体具有的温室效应。

温室效应（greenhouse effect）是指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，就是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吸收，从而产生大气变暖的效应。大气中的温室气体就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。如前所述，地球的实际地表平均温度为15℃，但如果没有大气的保温效应，地表平均温度就会下降到－23℃，这就是说温室效应使地表温度提高了38℃。这样看来，一定程度的大气保温效应对人类生存还是有利的。但如果二氧化碳等温室气体含量过高，就会使地球仿佛捂在一口锅里，温度逐渐升高，形成温室效应。一般所指的温室效应，是大气保温效应的俗称，主要是指由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气放出大量的温室气体进入大气造成的地球变暖的现象。

形成温室效应的气体，除二氧化碳（CO2）外，还有氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）和臭氧（O3）等其他30多种气体，其中二氧化碳含量最多，约占75%。此外，大气中还有许多完全人为产生的温室气体，如《蒙特利尔议定书》涉及的卤烃和其他含氯和含溴的物质。《京都议定书》将六氟化硫（SF6）、氢氟碳化物（HFC）和全氟化碳（PFC）也确定为需要减排的温室气体。

温室气体在大气中的蓄积量虽然有程度上的差异，但产业化以来（1750年左右以后），由于人类的活动而使其不断增加。已经有各种各样的模型证明是由于这些温室气体在大气中的蓄积量的增加从而导致了气温的上升。

由于辐射特性不同，各种温室气体在大气中的生命期的长短也不相同，不同温室气体对全球气候系统产生的变暖影响也各不相同。因此，政府间气候变化专门委员会提出了一个表示各种物质潜在的带来不同程度的气温上升的指标，叫作全球变暖潜势（global warming potential，简称GWP），以此来评价各温室气体对全球变暖的贡献，结果表明CO2是最重要的温室气体。因此，CO2当量排放（可以由某种温室气体排放量乘以GWP求得）被用来表示这些温室气体对全球变暖影响的程度，是一种用于比较不同温室气体排放的标准的换算方法。

（二）全球变暖的影响因素(www.daowen.com)

自然因素和人类活动都对气候变化产生影响。在地质历史时期，影响气候的主要因素为自然因素。自1750年的工业革命以来，由于煤、石油等化石能源的大规模使用，导致大气中二氧化碳等温室气体浓度持续增加。全球大气平均二氧化碳浓度已从工业革命前的280 ppm增加到2008年的385 ppm，明显超过了65万年以来的自然变化范围，人类活动对气候系统的影响日渐明显。CO2等温室气体对地球表面和低层大气产生升温作用的温室效应理论，能够很好地解释地球、火星等行星大气成分与行星表面温度之间的关系，也为科学试验所验证。

近30年对太阳辐射的卫星观测表明，太阳活动没有发生明显的趋势性变化，而且太阳活动的自然变化对全球大气升温的贡献还不到温室气体作用的1/10。火山爆发虽然会对地球大气起降温作用，但这种事件出现频率低、影响时间短。大量的科学研究表明，如果仅考虑太阳活动、火山爆发等自然因素，是无法解释20世纪中叶以来的全球气候变暖现象的；只有考虑到人类活动的作用，特别是大气温室气体浓度的大幅增加，才能出现近50年来全球气候的变暖趋势。因此，20世纪后半叶的全球气候变暖不能排除人类活动的作用。

政府间气候变化专门委员会总结发表的大量科学发现认为，人类对气候系统的影响是显而易见的，人类活动是近50年全球气候变暖的主要原因。

全球气候变化是由自然影响因素和人为影响因素共同作用形成的，但对1950年以来观测到的变化，人为因素是显著和主要的影响因素。在人为影响因素中，向大气层中排放二氧化碳的长期积累是主要因素，但非二氧化碳温室气体的贡献也十分显著。

图1-1　按CO2当量计算的不同温室气体占总排放的份额（2004）

资料来源：根据IPCC第四次评估报告的数据作成

《第五次气候变化评估报告》称，人类影响“极有可能”是20世纪中期以来全球气候变暖的主要原因，之前历次报告提出的可能性依次由低到高，从50%以上、66%以上以及90%以上到这次的95%以上。这可以从不断增加的大气中温室气体浓度、正辐射强迫、观测到的变暖以及对气候系统的理解得以印证。

（1）气候评估模型：自第四次评估报告以来，气候模型有所改进。模型重现了观测到的过去几十年大陆尺度的地表温度变化模式和趋势，包括自20世纪中叶以来更快速的变暖和紧随大型火山喷发之后的变冷（非常高的可信度）。

（2）量化气候系统响应：观测到的以及模型模拟研究的温度变化、气候反馈和地球能量平衡变化为全球变暖响应过去和未来强迫的幅度提供了可信度。

（3）气候变化观测及归因：已经觉察到人类对大气和海洋变暖、全球水循环变化、冰雪减少、全球海平面上升以及某些极端气候事件的影响。自第四次评估报告以来，人类活动影响的证据日益增加。

根据《第五次气候变化评估报告》，由于太阳辐射等自然因素的变化带来的寄予量只相当于人为因素的百分之几左右，仅凭自然影响不能解释现在的气温上升速度。如果不对二氧化碳等寿命较长的温室气体采取能动措施，那么对地球整体的气候和海水的影响将会持续大约100年（5～200年），因此今后20～30年内的对策在很大程度上左右着地球暖化的影响的大小。