地球作為太陽系碳基生命最理想的家園，為所有生命體提供了最為舒適的自然條件。然而，伴隨著人口的增長、對資源能源消耗量的不斷增加，排放到自然環(huán)境中的各種污染物以及溫室氣體也在持續(xù)增加，特別是工業(yè)革命之后，這種趨勢愈發(fā)明顯，地球的自然環(huán)境受到如此強烈、持續(xù)的影響，引發(fā)了一系列全球性的“生態(tài)變化”，而全球氣候變暖則是最明顯的寫照。
溫室氣體以及溫室效應產(chǎn)生的原理
地球是一個被厚厚的大氣層所包裹起來的星球，地球的大氣層中的主要氣體物質(zhì)為氮氣、氧氣，另外還含有少量的惰性氣體、二氧化碳、水蒸氣等，這些氣體物質(zhì)主要集中在距離地表12公里以內(nèi)的對流層中。
地球之所以能夠“保溫”，一方面來源于太陽的輻射能量，不同波長的光線大部分都可以穿透大氣層，為大氣層以及地球表面進行加溫。另一方面，被加溫的大氣層以及地表，也會無時無刻不在散發(fā)著熱量，有一部分能量通過地球大氣層輻射到宇宙空間中去。
作為大氣層中主要組分的氮氣和氧氣，對于無論來自太陽的長波輻射，還是來自地表的短波輻射，吸收的能力較低，這些能量都可以從它們中間“穿透過去”。但是，二氧化碳這種氣體就不行了，它對于波長較短的紅外輻射吸收能力較強，所以，太陽輻射可以穿透它來到地表，而從地表發(fā)出的短波輻射就穿不過去，從而阻擋了地球熱量的向外散失。這種作用的方式，就像給地球蓋上了一個玻璃罩。
實際上，地球之所以能夠“保溫”，具備像二氧化碳這種能力的氣體，所發(fā)揮的作用居功至偉。如果沒有二氧化碳的“保溫”功能，據(jù)科學家們測算，地球的整體溫度，可能要比現(xiàn)在低20攝氏度左右。但是，一旦大氣層中溫室氣體的濃度過高，那么就會打破大氣層維持地球能量平衡的狀態(tài)，形成能量“進、出少”這樣的局面，地球的整體溫度就會逐漸升高，形成溫室效應。
除了二氧化碳之外，還有一些氣體也具備給地球“增溫”的能力，比如甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化合物、全氟碳化合物、六氟化硫、水蒸氣等。其中，由于二氧化碳由于濃度最高、來源最廣、與生物包括人類活動的關(guān)系最為密切，所以是造成全球氣候變暖的最重要因素。
當前大氣層中二氧化碳的濃度水平
美國國家海洋和大氣管理局聯(lián)合斯克里普斯海洋研究所，近期在夏威夷莫納羅亞山上，通過儀器監(jiān)測到了2021年5月份大氣中二氧化碳的濃度值，結(jié)果顯示，濃度水平達到了月平均419ppm（百萬分之419）。
這個數(shù)值，是人類利用現(xiàn)代觀測手段直接測量二氧化碳濃度以來（60多年來），所達到的最高水平。同時，科學家們將410-450萬年前上新世氣候最佳時期作為“本底背景”，利用間接模擬的手段，判斷出目前地球大氣層中二氧化碳的水平，是從“本底背景”時期以來的最高濃度。
如果我們將工業(yè)革命以來200年的時間內(nèi)，大氣層中二氧化碳的濃度水平做個曲線的話，可以看出總體趨勢是持續(xù)上升狀態(tài)的，當然中間有個別的年份會有所下降，但不影響總體趨勢的發(fā)展。比如過去的2020年，全球二氧化碳的排放總量，實際上就下降了6.4%左右（約23億噸），但是，這要歸結(jié)于全球疫情的爆發(fā)以及可再生能源使用量的持續(xù)增長。進入到今年以后，全球二氧化碳的排放量又重新“復蘇”，目前達到了最高水平，預計此后還將持續(xù)增長。
大氣層中二氧化碳濃度水平的增加，在工業(yè)革命后持續(xù)增長，尤其是近30年來增長趨勢更為明顯。根據(jù)測算，工業(yè)革命后200年，濃度水平增加了25%，而最近的30年，濃度水平就增加了50%。
更為嚴峻的形勢還在后頭
現(xiàn)在，全球每年向大氣層中排放的二氧化碳，光增量就達到了400億噸，而形成二氧化碳的主要來源，就是那些埋藏于地球深處的石化能源，即煤炭、石油和天然氣。二氧化碳排放量的增加，與全球傳統(tǒng)能量的消耗量增長趨勢，保持著非常穩(wěn)定的正相關(guān)性。如果我們想要從根本上減緩和遏制全球變暖的趨勢，就必須大幅度減少二氧化碳排放的增量，因此，減少化石能源的消耗成為當務之急，然而從目前來看，這將是一個非常困難和漫長的過程。
據(jù)統(tǒng)計，目前全球的平均氣溫，要比工業(yè)化革命前整整高出了近4攝氏度。在如此幅度的增溫模式下，地球兩極的冰川大量融化，直接造成了全球海平面的上升，200多年來全球海平面足足上升了0.6米之多，一些島嶼和大陸沿海地區(qū)被海水淹沒，很多區(qū)域也受到海水侵襲的影響。
在二氧化碳濃度逐漸增高的同時，科學家們也監(jiān)測到，大氣中另外一種主要的溫室氣體－甲烷濃度，也在急速的上升，2020年大氣甲烷濃度水平達到了14.7ppb，這是從1983年以來，開始對大氣甲烷含量進行系統(tǒng)監(jiān)測以來的最高值。而且更為嚴峻的是，隨著全球溫度的提升，地球上原本處于永久凍土狀態(tài)的區(qū)域，開始發(fā)生大規(guī)模、不可逆的凍土消融現(xiàn)象，在消融的過程中，土壤中持續(xù)釋放出甲烷氣體，從而更進一步推動了全球變暖的進程，形成一種惡性循環(huán)。
如果我們不能在有效的時間內(nèi)，有效地控制住大氣中溫室氣體的濃度水平，那么全球變暖的趨勢將會越來越嚴重，而一旦突破臨界值，那么后果將一發(fā)不可收拾，屆時再想控制已經(jīng)為時晚矣。保護地球的生態(tài)環(huán)境，控制全球變暖，需要每個國家和地區(qū)，需要每個人的共同努力，沒有一個局外人。
