温室效应(英文:温室效应)指的是行星的大气层因为吸收辐射能而使行星表面升温的效应。
温室效应示意图
因为温室效应，行星的表面温度会比没有大气层时更高。过去认为其机理与温室相似，故称“温室效应”。许多研究指出，人为因素加剧了地球上的温室效应，造成了全球变暖效应。
太阳辐射主要是短波辐射，地面辐射和大气辐射是长波辐射。大气对长波辐射的吸收能力强，对短波辐射的吸收能力弱。白天，太阳照射到地球上，一部分能量被大气吸收，一部分反射回宇宙，大约47%的能量被地球表面吸收。晚上，地球表面通过红外线将白天吸收的热量辐射到宇宙，其中一部分被大气吸收。
大气就像一个被玻璃覆盖的温室，保存着一定的热量，使地球的温度在受到太阳照射时不会急剧上升，在没有受到太阳照射时会急剧下降，就像没有大气的月球一样。根据一些理论，由于温室气体的增加，整个地球保留的热能增加，导致全球变暖。
如果没有温室效应，地球对于人类居住来说太冷了。据估计，如果没有大气层，地球表面的平均温度将是18℃。正是温室效应使地球的平均温度保持在15℃。然而，过量的温室气体导致地球的平均温度高于15℃。
目前，人类活动增加了大气中温室气体的含量。化石燃料、水蒸气、二氧化碳、甲烷等的燃烧。，通过红外辐射产生排放、吸收和保留能量，导致全球地表温度升高，加剧温室效应，造成全球变暖。为了解决这个问题，联合国制定了《气候变化框(原创版权www.isoyu.com)架公约》，以控制温室气体的排放，防止地球温度上升，影响生态环境。
历史
约瑟夫·傅立叶在1824年提出了温室气体的观点，克劳德·普雷蒂特在1827年加强了这一论点，并在1838年提出了相关证据，约翰·廷德尔也在1859年用实验数据进行了验证。1896年，斯万·特古斯塔·阿伦尼乌斯也证实了这一效应。然而，这些科学家并没有用“温室效应”这个术语来描述这种现象，直到1901年，尼尔斯·古斯塔夫·埃科赫姆才开始使用这个术语。
1917年，亚历山大·格雷厄姆·贝尔提到“(未被发现的化石燃料燃烧)将造成类似温室效应”。因此，贝尔还倡导其他替代能源，如太阳能。
机制
地球会吸收太阳释放的紫外线、可见光、近红外线等电磁辐射。在大气层上端可以接收到的所有辐射能中，大气和云层将26%的能量反射到太空中，而大气和云层本身吸收了19%的能量。剩余的能量大部分被地球表面吸收，因为地球表面的温度比太阳低很多，所以它释放的远红外线的波长比太阳释放的电磁波的波长要长很多。大部分热辐射被大气吸收，这将提高大气的温度。除了吸收太阳释放的电磁波和地球的热辐射，大气还将从地面的显热和潜热通量中获得能量。大气向上和向下辐射能量，向下辐射的能量有一部分被地表吸收，所以地表温度会比没有大气时高。
大气层上方和海平面上太阳辐射光谱的差异
如果一个具有导热性的理想黑体位于地球的位置，并接收太阳辐射的热量，其温度将约为5.3°C。然而，由于地球反射约30%的太阳辐射能量，其理想有效温度(黑体辐射与其吸收热量相同热量的温度)应为18°C。假想行星的表面温度(18°C)比地球的平均表面温度低约33°C。
上述基本机制可以通过多种方式量化，这些方式不会影响基本机制。靠近地面的大气不会吸收热辐射(温室效应对应的波段除外)，从地面散失的热量大部分是由于显热和潜热的传播。大气中的海拔越高，水蒸气(一种重要的温室气体)造成的热量损失就越大，因为它的浓度会降低。温室效应可以看作是在对流层中层增加了一个“面”，面的特征是根据气温的垂直下降速率来调整的。这个简单的模型假设温度处于稳定状态，但实际温度会因昼夜周期、季节周期和气候的变化而变化。到了晚上，因为大气的发射率低，大气温度会比较低，但是变化不大。气温的日变化会随着高度的增加而减小。
在辐射效应显著的区域，接近上述理想温室效应所描述的情况。地球表面的温度约为255 K，它将发射波长约为4–100米的长波红外线。温室气体对入射的太阳辐射是透明的(既不吸收也不反射)，但它们吸收这个波长的能量。每一个有温室气体的大气都会吸收一些从下面散发出来的能量，然后在上面和下面散发出来，这样散发出来的能量和吸收的能量就达到了平衡。因此，大气越低，越暖。增加温室气体的浓度会增加吸收和再排放的能量，从而使大气变暖，最终使地面变暖。
温室气体包括主要由两种不同原子组成的双原子气体(如一氧化碳)和所有由三个或三个以上原子组成的气体，它们可以吸收和发射红外辐射。虽然99%的干燥大气(氧气、氮气和氩气)不会吸收和发射红外线，但分子间碰撞可以将温室气体吸收和发射的能量转移到其他非温室气体中。
温室气体
大气中的气体只能吸收某一频段的能量，对其他频段的辐射是透明的。
附图显示水蒸气和(蓝色部分)和二氧化碳(粉色部分)的吸收光谱在某些区域重叠。与水蒸气相比，二氧化碳造成的温室效应其实没有那么强，但二氧化碳吸收的能量波长在12-15m，接近地球表面自然辐射到太空的波长范围，而水蒸气则没有。
如果按照对全球温室效应的影响来排序，前四种气体是:
水蒸气，36-70%(但未列入温室气体)
二氧化碳，9-26%
甲烷，4-9%
臭氧，3-7%
由于每种气体的吸收光谱和释放光谱重叠，实际上很难确定每种气体对温室效应的贡献。非气体也可能造成温室效应，其中最主要的是云，云也吸收和释放红外辐射，所以对大气中的辐射特性也有一定的影响。
对气候变化的影响
莫纳罗亚火山观测站测量的基林曲线是大气中二氧化碳的浓度
人类活动引起的温室效应的增强称为增强(或人为)温室效应。人类活动引起的辐射驱动力增加是大气中二氧化碳增加的原因。根据政府间气候变化专门委员会最近的评估报告，“在过去80万年里，大气中二氧化碳、甲烷和一氧化氮的浓度达到了前所未有的水平。这些气体和其他人类活动的影响影响了气候系统，这可能是二十世纪以来观察到的变暖的主要原因。”
CO2是由燃烧化石燃料及其活动(如水泥制造和热带森林砍伐等)造成的。).莫纳罗亚火山观测站测量的二氧化碳浓度从1960年的313ppm增加到2010年的389 ppm。2013年5月9日，达到400 ppm的里程碑。目前观测到的CO2浓度已经超过了冰芯数据中地质记录的最大值(约300 ppm)。燃烧产生的二氧化碳对整体气候的影响是最早提出温室效应的，由斯万·特古斯塔·阿伦尼乌斯于1896年提出。
在过去的80万年里，冰芯数据记录的最低二氧化碳已经达到了180 ppm，在Best Network的工业革命之前达到了270 ppm。古气候学认为，二氧化碳的变化是造成这一时间尺度气候变率的主要因素。
真正的温室
现代温室
温室效应是以被太阳温暖的温室命名的。多种来源的解释提到，温室内温度较高是由于太阳光的紫外线、可见光和红外线通过玻璃照射到温室内，被地板和温室内的物品吸收。由于温度较高，会发出波长较长的红外线。温室中使用的玻璃等材料不能被红外线穿透，因此红外线不能通过辐射传递出温室。温室是一个封闭的空间，无法通过对流向外界传递热量，温室内的室温升高。温室效应是因为从百特网络吸收红外线的温室气体(如二氧化碳和甲烷)与温室中的玻璃具有相似的效应。而且地球没有足够的空气离开地球，所以不会进行对流传热。
但地球的温室效应不同于温室内提高室温的效应，不是温室效应造成的。温室内室温升高的主要原因是阳光照射到温室内，而室内热量无法通过对流传递到外界。温室效应使地球变暖，因为温室气体吸收辐射能并使大气变暖，然后将一部分能量重新发射回地面。
温室将由阳光可以通过的材料制成，主要是塑料或玻璃。室温升高的原因是阳光温暖了地面和温室内的内容物，进而间接提高了室温。由于温室是一个封闭的空间，气温会持续上升，这与室外热空气上升与冷空气混合的情况不同。如果打开温室里的一扇小窗，室内温度会迅速下降。罗伯特·伍德在1909年进行了一项实验，使用岩盐(一种可以被红外线穿透的物质)作为温室的材料。如果温室的玻璃因为温室的室温升高而不能让红外线通过，那么岩盐做的温室应该没有这样的效果，但是它的室温和玻璃做的差不多。因此，温室的原理是防止室内空气和室外对流，使室温变得更高。
许多定量研究指出，温室内避免红外辐射传热的效果不是温室原理的主要原因，但其传热也有一定的量。对温室效率的经济考虑仍有一定影响。有研究把对红外线反射系数高的窗帘放在温室里，研究近红外线的辐射，发现对热量的需求减少了8%。研究还建议，染料应该涂在透明的表面。
其他星球上的温室效应
在太阳系中，火星和金星也有温室效应。金星大气的主要成分是二氧化碳，所以温室效应的问题相当明显，平均温度比更靠近太阳的水星还要高。土卫六的大气层会吸收太阳辐射，但不会吸收红外辐射，所以会有反温室效应，这使得它的温度下降。冥王星的大气也比预期的要冷，因为氮气的蒸发使大气变冷。
如果温室效应中的正反馈导致所有温室气体都蒸发到大气中，这就是所谓的失控温室效应。例如，金星认为二氧化碳和水蒸气导致了失控的温室效应。