在應對全球變暖和氣候變化的鬥争背後，是我們大氣中溫室氣體的增加。溫室氣體是大氣中任何能夠吸收紅外線輻射的氣體化合物，從而捕獲并保持大氣中的熱量。通過增加大氣中的熱量，溫室氣體負責溫室效應，最終導緻全球變暖。

其實，全球變暖在科學上并不是一個新概念。早在一個多世紀前，諾貝爾獎獲得者、著名物理化學家斯萬特·阿雷尼烏斯（Svante Arrhenius）在1896年就提出了這種現象的基本原理。他的論文發表在“哲學雜志”和“科學雜志”上，首次量化了二氧化碳對科學家現在所稱的“溫室效應”的貢獻。

溫室效應的産生，是因為太陽用大量的輻射轟擊地球，這些輻射以可見光、紫外線、紅外線和其他肉眼看不見的輻射形式撞擊地球大氣層。撞擊地球的輻射大約有30%被雲層、冰和其他反光表面反射回太空。剩下的70%則被海洋、陸地和大氣吸收。

當海洋、陸地和大氣吸收輻射和升溫時，它們也以紅外熱輻射的形式釋放熱量，這些熱量會從大氣中進入太空。據美國國家航空航天局稱，吸收和流出輻射之間的平衡，使地球的整體平均溫度保持在大約15攝氏度。

這種使地球變暖的傳入和傳出輻射交換被稱為溫室效應，因為溫室的工作原理與此大緻相同。入射的紫外線很容易穿過溫室的玻璃牆，被室内的植物和堅硬的表面吸收。然而，較弱的紅外輻射則很難通過玻璃牆傳遞出去，并被困在裡面，使溫室變暖。

大氣中吸收輻射的氣體被稱為“溫室氣體”（有時縮寫為GHG），因為它們在很大程度上是溫室效應的罪魁禍首，而溫室效應又是導緻全球變暖的主要原因之一。根據美國環境保護署（EPA）的數據，最主要的溫室氣體是水蒸氣（H2O）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和一氧化二氮（N2O）。雖然氧氣（O2）是地球大氣中含量第二豐富的氣體，但O2并不吸收熱紅外輻射。

盡管，有些人認為全球變暖是一個自然過程，溫室氣體一直存在，但近年來大氣中的溫室氣體數量急劇增加。在工業革命之前，大氣中CO2一直在冰河時期的180 ppm與間冰期暖期的280 ppm之間波動。 然而，根據美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的數據，自工業革命以來，二氧化碳的增長速度是上一次冰河時代結束時的100倍。

氟化氣體，也就是添加了氟元素的氣體（包括氫氟碳化物、全氟碳化物和六氟化硫），是在工業生産過程中産生的，也被認為是溫室氣體。雖然，它們的濃度非常低，但它們能更有效地捕捉熱量，使它們成為“全球變暖潛力”（GWP）很高的氣體。

氯氟烴（CFCs）曾被用廣泛作制冷劑和氣溶膠推進劑，也是溫室氣體，直到它們被國際協議淘汰。

有三個因素關乎溫室氣體對全球變暖的影響程度：

1. 它在大氣中含量的豐富度。
2. 它在大氣中停留的時間。
3. 它的全球變暖潛力。

溫室氣體中，二氧化碳對全球變暖有重大影響，部分原因是它在大氣中含量豐富。根據美國環保署的數據，2016年，美國溫室氣體排放總量為65.11億噸二氧化碳當量，相當于所有人為溫室氣體的81%，比前一年下降了2.5%。此外，二氧化碳會在大氣中停留數千年。

然而，根據美國環境保護署的數據，甲烷吸收輻射的效率是二氧化碳的21倍，這使得甲烷的全球變暖指數更高，盡管它在大氣中的停留時間隻有10年左右。

一些溫室氣體，如甲烷，是通過農業生産，包括畜禽糞便産生的。其他的，如二氧化碳，主要是由呼吸等自然過程和煤、石油和天然氣等化石燃料的燃燒造成的。

根據研究，二氧化碳釋放的第二個原因是森林砍伐。當樹木被砍伐用來生産商品或取暖時，它們會釋放出通常為光合作用而儲存的碳。根據2010年全球森林資源評估，這一過程每年會向大氣排放近10億噸碳。

根據美國環保署的說法，林業和其他土地利用方式可以抵消部分溫室氣體排放。

植樹造林工作絕對有助于減少大氣中二氧化碳的積累，因為樹木生長可以通過光合作用吸收二氧化碳。然而，森林并不能儲存我們通過燃燒化石燃料排放到大氣中的所有二氧化碳，因此，減少化石燃料排放仍然是必要的，以避免在大氣中不斷積累。

在世界範圍内，溫室氣體的排放是一個令人嚴重關切的問題。根據數據統計，從工業革命開始到2009年，大氣中的二氧化碳含量增加了近38%，甲烷含量增加了148%，其中大部分是在過去50年裡增加的。根據世界氣象組織（World Meteorological Organization）的數據，由于全球變暖，2016年是有記錄以來最熱的一年，2018年是第四熱的一年，有記錄以來最熱的20年都在1998年之後。

科學家們不無擔憂的表示，我們觀察到的氣候變暖影響了大氣環流，從而影響了全球的降雨模式。這将給全球人民帶來巨大的環境變化和挑戰。

如果，目前的趨勢繼續下去，科學家、政府官員和越來越多的公民擔心，全球變暖的最壞影響：極端天氣、海平面上升、動植物滅絕、海洋酸化、氣候的重大變化和前所未有的社會動蕩 —— 将不可避免！

為了解決溫室氣體造成的全球變暖問題，根據《聯合國氣候變化框架公約》(UNFCCC)， 2016年4月，來自73個國家的代表簽署了《巴黎協定》，這是一項通過投資于一個可持續、低碳的未來，來應對氣候變化的國際公約。美國是2016年同意該協議的國家之一，遺憾的是，2017年6月開始它退出了巴黎協議。

根據美國環保署（EPA）的數據，2016年溫室氣體排放量比2005年減少了12%，其部分原因是由煤炭轉向天然氣導緻化石燃料燃燒大幅減少。那些年冬天的溫暖氣候，也減少了許多家庭和企業增加供暖的需求。

不管怎樣，世界各地的研究人員将繼續緻力于尋找降低溫室氣體排放并減輕其影響的方法。科學家們正在研究的一種可能的解決方案是，從大氣中吸收二氧化碳，并将其無限期地埋在地下。

科學技術縱然能緩解一定的氣候變化危機，但最根本的辦法還是盡量減少碳排放，從根本上使溫度變化降到最低。然而，時不我待，挽救行動的窗口正在迅速關閉中。

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