主题：【原创】说说和二氧化碳排放有关的数字 -- 橡树村
家园 【原创】说说和二氧化碳排放有关的数字 最近哥本哈根开会，河里相关话题也有些热闹。不过看起来绝大多数人都是在想当然，对于数字并没有概念。难免么，不是所有人都会为了手上数字的合理性去查半天的。所以呢，这里提供一些和二氧化碳排放有关的数字，给大家提供个谈资，或者多少算个讨论依据。
按照温室气体的理论，大气中能够导致温室效应的气体主要有这么几种，水蒸气、二氧化碳、甲烷、氮氧化物、臭氧、氟氯烃（氟氯昂）。其他的还有一些，不过在大气中的含量实在太低，一般人是不用担心的。对于整个温室效应呢，水蒸气的贡献是大头，估计在36-72%之间，其次是二氧化碳，9-26%，然后是甲烷，4-9%，臭氧，3-7%。这种估算是很难的，因为相关现象太复杂，不是简单的加减法，所以这个数字不大靠铺。但是几个主要气体的相对比例，在概念上还算是可以被认可的。还有个大头是啥？云也是个很重要的因素。这种在空中高度分散的水滴，温室效应也是很厉害的。还有气溶胶啥的，也挺厉害的。
温室效应可不是坏事情。实际上人的存在离不开温室效应。有了温室效应，才能够在大气中维持适当的温度，万物才能在这个合适的温度内生长。有人说正是因为有了这个温室效应，现在的温度才合适，如果没有的话，地表的温度应该比现在低上33摄氏度。一年绝大多数时间都在零下的日子，可不大舒服。
不过呢，按照温室效应的理论，这个温室效应要是变动的太大，超出了目前人类所习惯的范围，事情也就麻烦了。所以呢，才需要控制这个温室效应，所以才有减排拉之类的谈资。可不能说什么因为历史上经常变来变去的，不也过来了么之类的话。现在人类数量太大了，能住人的地方几乎都有人了，经不住这么折腾了。而且，人类似乎心理能力也差多了，一下子来个大灾难死个三分之一四分之一的，谁也受不了了不是？也不是某个国家可以逃脱的，气候变化对人类生活的影响是全方位的，会影响降水、日照、气温等等，大多数都是要向人类不适应的角度变化。不要心存侥幸。
对温室效应的影响里面，水蒸汽是大头，不过人类活动对水蒸气的影响极少，同时水蒸气在大气中的含量非常大，可以达到2%，总质量达到10^13吨，或者说100万亿吨。所以呢，考虑人类活动对温室效应的影响，一般不谈水蒸气的问题。
剩下的几个，最重要的就是二氧化碳。
人类活动所产生的二氧化碳的排放，主要是因为人类把地底下埋藏的各种形式的碳挖出来当燃料烧掉而排放的。无论这些燃料通过什么途径被使用，只要没有被埋到地下（也有，但是目前总量可以忽略），或者是固定在某种物体里面（比如降解不掉的塑料，还有忽然热门起来的生物炭，所占比例仍然很低）而不进入碳循环，那么碳最终都是以二氧化碳的形式排出的，进入了地球的碳循环。这样，自然界本身的碳循环的量就要增大，从而导致大气中的二氧化碳含量增大。实际的理论要比这个概念复杂很多，不过简单这么理解，不算大错。除了人类把地下的碳拿出来，大自然也在做这个事情。火山喷发，大约40%的气体是二氧化碳，另外还有一些二氧化碳气田的自我喷发等等。不过这些总量是在每年亿吨级别的，比人类排放的要少不少。人类除了挖能源，烧森林也排放不少二氧化碳，总量也很可观。
2007年，大气中的二氧化碳总量大约是3万亿吨，占大气的质量比例是582ppm，体积比例是387ppmv。2007年，人类因为化石燃料而排放的二氧化碳是290亿吨左右，仍然在逐渐上升中。按照IEA公布的2007年的数字，总数289.62亿吨排放里面，发达国家OECD占了130亿吨，非发达国家占了149亿吨。另外还有不算到国家边界内的国际航运，包括航空和海运，大约10亿吨。
历史上的排放情况，
1975年总量157亿吨，OECD国家98亿吨，非OECD国家54亿吨；
1990年总量210亿吨，OECD国家111亿吨，非OECD国家93亿吨；
2005年总量271亿吨，OECD国家129亿吨，非OECD国家133亿吨。
非OECD国家的总排放量超过OECD国家，就是在2005年。目前的年排放水平，已经接近大气中二氧化碳总量的1%，也就是说如果因为人类工业活动而多排放的二氧化碳，最多会导致大气中二氧化碳含量4ppmv的增高。实际上由于碳循环，土壤、水体内有大量的二氧化碳，这个数字是不可能达到的。比如海洋中存储的二氧化碳总量就有36万亿吨碳（换算成二氧化碳，132亿万吨），生物圈里面也有42万亿吨碳（换算成二氧化碳，154万亿吨），都比大气中的多不少。所以目前的二氧化碳排放，在整个地球的碳循环里面，仅仅占到不足千分之一，带来的大气中二氧化碳含量增加，应该在ppm级。实际上相邻年份之间大气二氧化碳含量的差别，的确在1ppmv以内。也因为这个数字实在太小，究竟这个差距是什么原因引起的，也就有争议。
工业革命之前，1750年，大气中二氧化碳含量大约是280ppmv，也就是说现在的二氧化碳含量，比那个时候多了100个ppmv。再增加100个ppmv，也许不用这么久了。
大家比较关心的排放情况：
1975年，美国44亿吨，中国（含香港，下文不再单独说明）11亿吨；
1990年，美国49亿吨，中国22亿吨，欧盟27国41亿吨；
2005年，美国58亿吨，中国51亿吨，欧盟27国40亿吨；
2007年，美国58亿吨，中国61亿吨，欧盟27国39亿吨。
排放密度，或者叫单位GDP排放呢，
1975年，世界平均每美元1.05公斤，OECD国家0.79，非OECD国家2.08，美国1.02，中国6.32；
1990年，世界平均0.87，OECD国家0.55，非OECD国家2.22，美国0.69，中国4.01，欧盟27国0.60；
2005年，世界平均0.74，OECD国家0.45，非OECD国家1.65，美国0.53，中国2.43，欧盟27国0.43；
2007年，世界平均0.73，OECD国家0.43，非OECD国家1.59，美国0.50，中国2.31，欧盟27国0.40。
注意为了消除通货膨胀的影响，这里面的GDP数值，都统一转换成了2000年的美元价值，也就是说，这个计算中所使用的GDP，除了2000年当年的数值，都与名义GDP，也就是每年公布的那个GDP数值有所区别。
要是按照人均呢，
1975年，世界人均3.86吨，OECD国家10.61，非OECD1.73，美国20.19，中国1.15；
1990年，世界3.99，OECD国家10.61，非OECD国家2.21，美国19.44，中国1.97，欧盟27国8.58；
2005年，世界平均4.20，OECD11.05，非OECD2.51，美国19.52，中国3.89，欧盟8.07；
2007年，世界4.38，OECD10.97，非OECD2.75，美国19.10，中国4.58，欧盟7.92。
全部数据可以在这里下载：
里面有Excel数据表，可以自己做各种各样的组合，会比较有趣。
其他的几个主要温室气体，臭氧的人工排放部分可以控制，自然界的没办法。人工排放的氮氧化物也可以尽量控制，最大的污染源一般在直燃电厂，最难处理的是小规模的汽车尾气，一般通过使用催化剂来实现。甲烷是个啰嗦事情，非常难统计。人类目前工业原因直接排放的甲烷越来越少，主要是因为甲烷气越来越值钱了，但是非工业排放的还是很麻烦的，比如水田，比如牧业等等。这里不细谈。这几种气体，可以通过一定的系数，把其对温室气体的影响转换成为二氧化碳的折合当量。前面列出的数字，没包括这些气体。
本帖一共被 3 帖 引用 (帖内工具实现)家园 臭氧空洞，氟利昂的问题怎么样了？ 以前闹得挺热闹的南北极上空臭氧空洞现在怎么样了？
家园 这个基本解决了 算是人类尽自己的努力挽回对环境的影响的例子。
我在另外一个讲IPCC的系列里面，讲氟氯烃和臭氧的时候会提这个事情。
家园 人类能干预长期气候趋势吗？天行健，人类当自强不息啊 我们解决气候问题的方向有问题啊，限制自身发展的减排后，气候就不变了？地球气候突变是一直存在的，人类应该做的是想办法如何应对突变后的气候问题，而不是去做什么虚无缥缈、原因都搞不清楚的阻止气候变化的无用功。
天行健，君子当自强不息。天道变化根本不是以人的意志为转移的，只有强大的生命才能在天道自然选择的法则下生存。个人以为，未雨绸缪才是我们应该做的，而不是想办法搞什么自缚手脚，引颈待戮的减排。中国在哥本哈根的政策完全对头，欧洲真的老了，他们不能适应变化了。
家园 二氧化碳问题的两个方面 不知道有没有人想过这个问题实际上由两个问题组成。一个是科学问题，那就是在人类影响下的二氧化碳对气候有多少影响。而另一个则是政治问题，那就是怎样处理人类影响下的二氧化碳排放问题。在科学上，这个问题事实上并没有解决。在百万分之几的级别上，一般老百姓基本上没有可能形成什么是ppm的概念。当各种科学家们把这个数字变成老百姓能懂的百分之几的时候，这个概念已经被放大了几万倍。也就是说一开始的时候，讨论的问题是如果大门每年多买一辆汽车对大门钱包的影响，换成老百姓能懂的概念后，变成了一个中产之家每年多买一台彩电对钱包的影响，然后在一般人的眼里就变成了我要每年买一台彩电的问题。这种在极大和极小的概念尺度上偏差正是山某对现有二氧化碳温室效应研究的怀疑。当一个对于没有受过严格科学训练的人很难理解的概念变成一种时尚时，这里面一定有问题。换句话说，要是有一个月入一万的人能说出他每一分钱的出处山某不会意外，可要是有一批人都在说月入一万的人每一分钱都花到了那里，而且大家的话都差不多，那就一定有什么事儿不对了。要是再加上这些人说的时间尺度都是几十年，那问题就更大了。月入一万，张三每月在花在吃肉上的钱比李四多一毛。二十年后，那个身体更好一些。这样的事儿要是能有共识了要没有问题才是问题呢。没有具体做过二氧化碳的工作，不过气温升高，海洋表面的蒸发就会想就增加。水蒸汽多了，云就会多。多云就会反射比较多的阳光，大气层底部的温度就会降下来。这是地球自身的调节机制。要想令人信服的说清楚二氧化碳会造成温室效应，先要讲清楚这个调节机制是如何打破的。别人见没见过不知道，山某还没见到有人证明这个机制是可以打破的。
至于说到那个什么会议，从根本上说就是个笑话。不是说人人平等吗？那么每一个生活在地球上的人至少都应该拥有等量的空气，所以每个人都应该有权利排放等量的二氧化碳。不是说人权嘛？要是连空气都不能平等，那还扯什么其它。花钱的给不了，这不用花钱的排放都不能平等还有什么可说的。玩政治就说玩政治，争经济利益就是争经济利益。谁的人均排放比中国高谁没资格说中国。中国人应该和所有国家的人平等。这就和二氧化碳有没有温室效应无关了。
家园 云的作用说反了 云增多以后，会增加温室效应，而不是增加对太阳辐射的反射。
太阳辐射与地表的反射的光谱是有区别的。
- 复 云的作用说反了
家园 问题是静态和动态的水蒸汽是不一样的 回了下面的帖子以后，心里还是不踏实。回去看了一下水的帖子，觉得找到了认识不同的地方。看来问题在于水蒸汽的静态作用和动态作用的不同。作为静态的存在，大气里的水蒸汽应该是作为温室气体。可作为水蒸汽在大气中循环的动态过程则是天然的冷却过程，也就是说在降低地表的温度。地表上的水受热蒸发带走热量。在高空冷凝放出热量，作为降雨回到地表是一个冷却的过程。空气中的水蒸汽含量增加的确可能导致吸收更多的热量。可水蒸汽增加意味着有更多的水参与了水循环过程，结果应该是从地表带走更多的热量。这样看来就舒服多了。
家园 IPCC的结果 
外链图片需谨慎，可能会被源头改你关于云的作用理解是对的。
IPCC认为云的作用太复杂，目前的认知程度不高，所以数据的可信度不高，但是正负方向还是问题不大的。
我只考虑了温室效应的变化，对云反射理解是错的。
- 复 IPCC的结果
家园 也查了一下，发现了一些有趣的数字 大略上看了一下相关的数据。在你给的那张图上，全部人类行为影响到的热量大约是每平米2瓦。我这儿也有几个有意思的数据。大气中水蒸汽总量大约是1.2E+17公斤。水变成水蒸汽的潜热为2257kJ/Kg。那么大气中全部的水蒸汽所含的潜热大约是28EJ（extrajoule 10的18次方焦耳）。 而每天地球除了反射的以外，接受的太阳能差不多是2.8EJ（大气吸收每平米68瓦加上地表接受的每平米198瓦）。也就是说对于全部地球接受的太阳能来说，受人类活动影响的不过是百分之一弱一点。一般认为，水蒸汽在大气中的寿命是10天。也就是说每十天大气中的水蒸汽都要经过一次从水变为蒸汽的过程。这样一来，地球接受的太阳能基本上等于大气中水循环需要的能量。这一能量平衡说明地球上的水循环是地球能够形成和保持现有温度的一个决定性的因素。这是算一个总账。在这些数据里潜热是实验室的结果。大气中水蒸汽的含量和地球接受的太阳能都是估计的结果。而在这个计算中，对地球接受的太阳能的估计从每平米二百多瓦到三百多瓦，最小的方差也有百分之五。多数都在百分之十五到二十五之间。而对于大气中水蒸汽含量的估计更是离谱，从数字上来看，除了这个1.2E+17被比较多的人引用以外，其它的数字甚至可以是这个数字的两倍。换句话说，人类的影响只是地球热循环观测误差的百分之一左右。两个数量级的误差，外推三十年。为这个还要开国际会议讨论可真是有点让人搞不懂了。这就象两个人用没有秒针的闹钟来测百米成绩。张三说我运动员跑的快因为他冲到终点后我喘了二口气分针才走了一格，李四说我的运动员跑的快因为这个运动员冲到终点后我心跳了十二下分针才走了一格。最后决定，因为分清那个运动员跑的快很困难，所以用那个运动场里观众的呼声大一些来决定谁跑的更快一些。真不知道是这些人在开科学的玩笑，还是我的看的东西有问题。
通宝推：唵啊吽,
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 平均数的误差可以小一些 误差的问题的确是个大问题，不过可以通过统计和平均来减少、平滑观测误差，年平均一直是被使用的，数年平均在一定条件下也被使用。太阳辐射的研究我印象里面就是使用了数年平均来平滑11年周期影响。在研究多年的长期变化趋势的时候，这个做法应该是可以被接受的。
不过可靠的数据也需要同时报道其误差范围。这方面没有误差范围的数据都不可靠。
家园 有道理 我的理解太简化了。
回头好好看看相关资料再来讨论。
- 复 云的作用说反了
家园 水蒸汽不是云 你一下儿把我说糊涂了。水蒸汽是温室气体，云不是。
- 复 水蒸汽不是云
家园 云是液态水和固态水的混合体，不是气态水，所以不是温室气体 云不是气态，怎么谈得上温室气体呢？
液态固态水的光谱吸收频谱如下两图：
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改从图上看，云对紫外光谱有强烈吸收作用（阴天就没有必要涂防晒油了），而且对可见光频谱段吸收强烈（有云天气光伏太阳能电池发电减弱90%），在红外段液态水是广谱吸收，不过云层高度基本在数千米高，（地球温室效应发生在离地面0-100米范围），所以云层的温室效应很低。
微波段液态水的吸收也是广谱的，这就是微波炉工作的原理。
地球的辐射主要是平均303K黑体造成的红外辐射，当热源是303K时，不管热源热值有多大，辐射热吸收体的温度无论如何也不会超过303K。二氧化碳的吸收峰值是15微米波段，相应的黑体辐射峰值温度是200K(零下70C),在这个频谱段二氧化碳吸收的热能怎么会高到303K呢？
有人嘲弄IPCC的二氧化碳温室气体效应计算模型，根据其模型发明了一种红外波炉。这种红外波炉可以在没有外加电源的情况下，利用室温将食物加热到185摄氏度。
外链图片需谨慎，可能会被源头改IPCC的温室效应模型同走火入魔差不多了，完全背离了物理学原理。