气候变化与能源低碳发展 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子版 mobi 在线

本书是科普读物。

全书讨论了能源利用与气候变化的联系，进而分析了能源低碳发展的现状和趋势。

主要内容：能量和能源的起源、存储与释放，能量失衡与气候变化，绿色能源减缓气候变化，文明与能源发展，气候行动和气候政策、未来气候治理路径等。

前言»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»001

第一章 能量的起源、储存与释放»»»»»»»»»001

一、能量的起源»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»003

二、能量与CO2的时空转移»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»004

三、传统能源»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»007

第二章 能量失衡与气候变化»»»»»»»»»»»»013

一、天气和气候»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»017

二、地表与大气的温度»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»018

三、温室气体与温室效应»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»020

四、气候强迫与反馈»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»027

五、气候模型»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»029

六、碳储库与碳循环»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»030

七、气候变化的影响»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»034

第三章 绿色能源减缓气候变化»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»045

一、太阳能»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»050

二、风能»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»057

  三、水力»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»060

四、生物质能»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»065

五、地热能»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»067

六、核能»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»070

七、氢能»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»076

八、新能源汽车»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»078

九、化石能源发展的现状»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»083

第四章 能源与低碳发展»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»097

一、文明与能源»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»099

二、能源成本»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»101

三、环境影响»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»105

四、资源配置»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»108

五、能源组合与能效»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»111

六、能源转型

»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»113

第五章 气候行动»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»119

一、气候组织»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»121

二、气候谈判»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»124

三、碳定价»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»126

第六章 结语：中国担当»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»131

参考文献

»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»»137

王茂华，现任中国科学院上海高等研究院副院长、上海碳数据与碳评估研究中心主任。主要研究领域为多元数据分析与处理；低碳发展战略研究。

邱林，中国科学院上海高等研究院高级工程师。美国马里兰大学博士，美国耶鲁大学博士后。主要研究领域为气候变化自然科学基础、能源消费与供给、经济社会低碳发展。所著环保类科普小说《我是碳》，获得 2016 年国家广电总局青少年百佳优秀出版物、2018 年中国科学院优秀科普图书奖项。

暂无出版社相关信息，正在全力查找中！

一、能量的起源

能量守恒定律告诉我们，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体传递给另一个物体，或者从一种形式转变为另外一种形式。宇宙中存在的所有能量都起源于一个密度无限大、时空曲率无限大、温度无限高、体积无限小的奇点。奇点也被认为是宇宙最初始的状态，奇点的大爆炸为宇宙提供了中子、质子、电子、光子和中微子等基本粒子。宇宙逐渐冷却后，这些粒子开始形成基本元素，并形成了以氢原子和氦原子为主要成分的星云。星云随后又逐渐变大或者缩小，最后形成了恒星，太阳是太阳系里面唯一的一颗恒星。太阳辐射的能量产生于太阳中氢原子核聚变为氦的过程。太阳中心的温度大约为1500万～2000万摄氏度，压强是地球海平面大气压的3000亿倍。在这样的极高温压条件下，氢原子被压得很紧，最终聚变形成更大的原子核氦原子核（He）（图1.1）。核聚变所产生的巨大能量以各种形式从太阳中心辐射出来：紫外线、X射线、可见光、红外线、微波等。太阳一刻不停地向太空辐射着巨大的能量，其中有一部分能量会到达地球。由于地球和太阳距离大约为1.5亿千米，地球表面大气层反射了一部分太阳光，最后真正到达地球表面并被地球吸收的能量仅是太阳辐射总能量的22亿分之一。太阳的辐射提供了地球表面上几乎所有物质活动所需要的能量，包括动植物的繁衍生息、人类的生产生活，以及气候系统中风霜雨雪的变化。太阳中的氢的数量是有限的，核聚变耗尽氢原子后，太阳也就不再产生能量。太阳大概已经发光了45亿年左右，在45亿年的时间里，太阳的半径不断地增长。根据太阳中所含的氢的数量估计，太阳可能还会再辐射能量50亿年，在此期间，它将继续以相同的速度膨胀，最后膨胀并冷却成一个白矮星。

二、能量与CO

2

的时空转移

太阳光辐射地球表面，地球表面的植物通过光合作用，把阳光中的能量转变成化学物质并储存起来。植物储存的能量可被用来繁衍更多的植物，食草动物通过食用植物获得能量，食草动物的能量又会继续传递给食肉动物。地球上的动植物和其他有机体死亡后，能量也不会消失。在地质作用下，经过上百万年甚至更久的时间，经过高温高压，这些有机体转变成了煤、石油和天然气等我们熟知的化石燃料并埋藏在地下，能量也被保存在其中。当化石能源被开采出地表并燃烧利用时，它们所储存的能量被释放出来并转变成其他形式。从某种角度上讲，我们可以把化石燃料所储存的能量看作是通过植物光合作用储存下来的“古阳光”。植物在储存“古阳光”的同时，也通过光合作用储存了当时大气中的“古CO

2

”（图1.2）。

科学家普遍认为，早期大气和近地表环境中CO

2

的生成是地球内部脱气过程的结果。在地球形成初期地表逐渐冷却的过程中，火山喷发出大量的二氧化碳（CO

2

）、水蒸气（H

2

O）、氨气（NH

3

）和甲烷（CH

4

）等气体。这些原始大气促进了早期原始态植物的形成，这些植物开始利用阳光、CO

2

和水进行光合作用。通过光合作用，太阳能被大气中的CO

2

和植物中的水形成的碳分子键所捕获，太阳能转化为化学能。空气中CO

2

中的碳元素最终形成了“食物”分子（称为葡萄糖）的一部分，每个分子含有6个碳原子（另有12个氢原子和6个氧原子）。植物利用所捕获能量的一部分来维持生命和繁殖，这个过程称为细胞呼吸，植物完成呼吸作用剩余的葡萄糖分子被用来形成植物的复杂结构。在这一早期演化过程中，由于植物的数量增多、光合作用的加强，大气中CO

2

浓度逐渐降低，O

2

浓度增加。O

2

浓度的增加又进一步促进植物的生长和进化，植物的生长又把更多的CO

2

转化为O

2

。原始大气中的氧气含量达到一定程度后，就形成了臭氧层，臭氧层可以过滤太阳辐射中对生物有害的紫外线。紫外线的减少促进了从浅海开始到整个陆地表面的生物和物种的进化和多样化。生物的多样性发展为后来化石燃料的形成储备了基本的物质基础。

煤、石油、天然气之所以被称为化石燃料，因为它们是由有生命的动植物经过上百万年甚至亿年的地质作用演变而成，就像化石的形成过程一样。阳光促进植物生长和进化，植物死亡后随着地质活动向地下深处移动，整个过程持续数百万年。在地球深处巨大的压力和高温等作用下，这些有机体残骸变成了我们现在所利用的化石燃料。因此，化石能源被归类为不可再生能源，因为它们需要数百万年甚至上亿年的时间才能形成。当化石燃料被开采和燃烧利用之前，包含于这些物质中的“古阳光”和“古CO

2

”都可以看作处于一种休眠状态。

化石燃料被燃烧利用的时候，化学键被破坏，储存在其中的“古阳光”被释放出来。这些“古阳光”带来的能量可以以热的形式直接释放出来，或者被转化成机械能、光和电能等，最终这些能量几乎100%以热的形式释放到地球系统中（Flanner, 2009）。

在“古阳光”释放的同时，储存在其中的“古CO

2

”也同样被释放出来，并排放到地球的大气中。整个化石燃料燃烧释放的过程相当于把地质历史时期的CO

2

和太阳光，增加到目前的地球系统之中。因此，化石能源的实质是“古阳光”和“古CO

2

”的时空传输介质，也就是说，由于化石燃料的使用，在原本自然界已经达到能量平衡和碳循环平衡的系统中，又加入了额外的阳光（能量）和CO

2

，那么原有的平衡就会被扰乱和打破，气候系统就会做出反馈和变化，也就是我们现在所看到的气候变化。

在线阅读地址：气候变化与能源低碳发展在线阅读

在线听书地址：气候变化与能源低碳发展在线收听

在线购买地址：气候变化与能源低碳发展在线购买

暂无原文赏析，正在全力查找中！

编辑推荐

本书展示了气候变化研究与能源低碳技术*进展，图文并茂，语言通俗明白，非专业人士也容易读懂和理解。