二氧化碳浓度变化与气候变化的关系

太阳的辐射是短波辐射，大气的吸收很弱。地表在吸收了直接来自太阳的短波辐射后，能以长波辐射形式，把这种太阳能量重新释放出来。温室气体指的就是大气中能与长波辐射产生共振，使其本身的分子温度上升从而使大气保持温暖的气体。这种温室气体使地球变得更温暖，因而被称为“温室效应”（准确的说法是“大气保温效应”或“大气效应”）。地球大气中主要的温室气体包括以下几种：水汽、臭氧、二氧化碳、氧化亚氮、甲烷、氢氟氯碳化物类（CFCs，HFCs，HCFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）等。而其中以二氧化碳最为常见，因为市场上也有了测定二氧化碳的仪器-二氧化碳监测仪。二氧化碳监测仪有时也被叫做CO2记录仪，是专门用于记录二氧化碳的含量，通过二氧化碳感应器来得到二氧化碳的含量。

二氧化碳的分子结构决定只能和15微米带、10微米带、5.2微米带等波段的长波辐射产生共振。而水汽的共振区间几乎覆盖了所有波段。除了15微米的二氧化碳共振能力最主要的波段外，几乎在4微米以上的所有波段，水汽的共振能力，即长波辐射吸收能力，都远远大于二氧化碳。也就是说，在同等浓度下，水汽的温室效应远远强于二氧化碳。那么，二氧化碳和水汽在大气中的浓度又分别是多少呢？二氧化碳在大气中体积浓度是385ppm（1ppm表示体积浓度为百万分之一），不到大气的万分之四。大气中的水汽浓度则平均高达10，000ppm（1%），其在近地面大气层中占4%以上。也就是说，水汽在空气中的浓度平均是二氧化碳的26倍，在近地面层大气中更是二氧化碳的100倍以上。二氧化碳测量仪经常用于测定空气中二氧化碳的含量，而且还可以设置采样间隔，得到一段时间内二氧化碳含量的变化情况。

通过比较二氧化碳和水汽的长波辐射吸收能力与浓度，可得到一个结论———二氧化碳在“温室效应”中的作用非常小。此外，二氧化碳的温室效应已经基本饱和。二氧化碳吸收能力最强的波段为15微米光带中心波段，这个波段吸收的地球辐射占二氧化碳全部吸收强度的90%左右，而二氧化碳这个波段吸收地面辐射的能力早已饱和，即使二氧化碳在大气中的浓度增加8倍也不会增强。5.2微米光带和10微米光带虽未饱和，但吸收能力极弱，可以忽略不计。只有15微米光带两翼没有饱和且有较大的吸收能力，但是即使在这个波段，其吸收能力也远低于水汽。