先讲答案：碳排放说的是《京都议定书》附件A规定的六种温室气体，他们分别是二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟化碳和六氟化硫。

中国政府规定的碳排放物有七种，2020年12月31日发布的《碳排放权交易管理办法（试行）》第八章第四十二条中对温室气体和碳排放有解释。

一、概念定义

温室气体的规定如下：指大气中吸收和重新放出红外辐射的自然和人为的气态成分，包含二氧化碳，甲烷，氧化亚氮，氢氟碳化物，全氟化碳，六氟化硫，三氟化氮。

碳排放是指煤炭，石油，天然气等化石能源燃烧活动和工业生产过程以及土地利用变化与林业等活动产生的温室气体排放，也包含因使用外购的电力和热力等所导致的温室气体排放。

大气中的温室气体包含水蒸气，二氧化碳，甲烷，氧化亚氮，臭氧，一氧化碳，以及氯氟氢，氟化物，溴化物，醛类和各种氮氧化物，硫化物等极微量气体。

二、气体循环方式

1.水蒸气的循环

水蒸气在大气中会凝结和沉降，通常在大气中停留的时间是十天左右，通过人为方式进入大气中的水蒸气比自然蒸发的少的多，因此，水蒸气对长期的地球温室效应是没有显著影响的。

这也就是对流层水汽（通常低于10公里高度）不被认为是造成辐射强迫的主要原因。

在平流层（大气层10公里以上的部分），人为排放对水汽确实有显著影响，平流程水汽对全球变暖的贡献，都要比来自甲烷或二氧化碳的小得多，因此，一般人为水蒸气是一种反馈介质，而不是引发全球气候变化的因素。

2.二氧化碳的循环

地球上的碳循环主要表现在自然生态系统的绿色植物从空气中吸收二氧化碳，经过光合作用转化为碳水化合物并释放出氧气，同时又经过生物地球化学循环过程转化为碳水化合物并释放到大气中。

自然界当中的绿色植物吸收二氧化碳通过光合作用转化为植物体的碳水化合物，经过食物链后转化为动物体的碳水化合物，而通过呼吸作用又将摄入的一部分碳转化为二氧化碳排放至大气中，另一部分则构成了生物的有机体，自身贮存了下来，在动植物死亡之后，残体通过微生物的分解作用又最终释放到大气中，少部分在微生物分解之前被掩埋，经过漫长的年代转化为化石燃料，化石燃料燃烧后，又将碳转化为二氧化碳排放到大气中。

三、温室气体作用原理

《自然》杂志七月发表文章称：在全球超过98%的地区，最近一个世纪的气候变化现象是过去两千年以来无与伦比的，而今年夏天的气温更是创下了本世纪来的新高。世界气象组织证实，全球刚刚度过了有历史记录以来最热的6月。科学家们纷纷将矛头指向了工业革命以来世界各国向地球大气层超量排放的温室气体，其中就包括二氧化碳。

我们的地球总体上维持着能量的平衡，这是指任一时刻地球从太阳接收到的能量与地球向太空中散发的所有能量互相抵消。但从整个地球历史的角度看，地球从太阳接收的能量在缓慢增加，这是因为太阳比它诞生的时候更亮更热，有更多的光子携带着能量辐射地球。

学过物理的朋友应该能回忆起热传递的三种方式：辐射、对流、传导。

太阳通过阳光辐射方式将能量输送到地球；其中一部分能量直接辐射到地面，另一部分用来加热地球的大气，还有一些被反射到太空；太阳的热能在地面会发生热传导，大气的导热性能很差，它是流动的，所以大气会发生热对流，它使我们感到有风。同样，地面也同时向外辐射热能，一部分热能用于加热空气，推动大气对流，一部分在大气与地面之间循环。最终，地面的热能被带到高空，重新辐射到太空中去。

在大气层的顶部，来自太阳的入射能量与来自地球的输出能量平衡

在大气层的顶部，来自太阳对地球的入射能量与来自地球向太空的输出能量是总体平衡的，都是100。但在大气层下方，能量交换的总值要高于太阳输入值，它的平衡点是145，这意味着地面比大气层上方的能量更高。为什么出现这种情况？

这是地球大气层被加热，热的空气保留住了一部分能量，这部分热能在大气层内部循环，就像是在温室里一样，这些被加热的空气我们称之为温室气体。

温室气体是怎样影响地球温度的？你能想象一个没有温室气体的地球将是什么样子吗？

如果没有温室气体，我们地球的平均温度将是零下19℃，而不是今天14℃的平均值。这意味着地球整个儿被冰雪覆盖，成为一颗毫无生气的大雪球。

温室气体就像是一张厚厚的、无形的大被子，使地球保持了合适的温度，万物的生长全都得益于温室气体的保温作用。无论是太阳辐射到地球的光线，还是地球向外辐射的红外线，它们都会照射这些气体分子，使它们振动、发热，同时将大部分热能辐射回地面。

二氧化碳造成的温室效应

你可能会问了，干燥的空气中绝大多数是氮气和氧气，其中氮气占78.084％，氧气占20.947％，就连稀有气体氩也占到了0.934％，为什么它们不是温室气体，偏偏大气含量仅有0.035％的二氧化碳能被加热、成为主要的温室气体呢？

这是一个好问题，下面我们重点谈谈为什么温室气体可以被加热。

在距离地面85公里到600公里高度的高层大气顶部附近达到2000°C高温，被称为“热层”。这是因为波长小于0.175μm的太阳紫外辐射以及X射线辐射都被该层中的大气物质（主要是原子氧）所吸收的缘故。由于这一层的空气非常稀薄，空气密度只有地面密度的百亿分之一甚至千亿分之一，即便气体粒子温度很高，我们在这一区域并不会感觉到有多热。

大气分层及温度变化

热层的温度很高，但与温室气体没多大关系，它是由太阳辐射能量电离大气粒子造成的。大气层的中间层非常寒冷，尽管这里的空气密度远高于热层，但缺乏温室气体。

平流层上方有丰富的臭氧，它分吸收太阳高能辐射并将其转化为自身振动的能量，将高能紫外线和X射线辐射能转化为热能，从而保护了地面的生灵。

你也许注意到了，所谓的温室气体分子多是以三个以及三个以上原子组成，单个原子（比如氩气）和双原子（氮气和氧气）不是温室气体。这是因为三原子组成的气体分子在被光照射时，有更复杂的振动模式，因而可以产生更多的热量。

空气中存在极微量的单原子气体，比如氩、氖等惰性稀有气体，在高层大气，还有被电离的氧、氢等，这些气体在极高能量的X射线、极紫外线等等照射下会因原子振动加剧而对外辐射能量。但这些气体极其稀薄，不能被称为温室气体。

占大气78.084％的氮气和占20.947％的氧气是双原子气体分子，它们由两个原子通过共价键组成稳定的分子。其中氮气分子由两个通过强（短）三键连接的氮原子（N）紧密组成，

氧气分子由两个通过强（短）双键连接的氧原子（O）组成，

由于氮气和氧气都是由强键连接，其结构稳定，那些穿过了大气层的光子能量通常不足以激发它们振动；当它们被光子激发时，分子仅在轴向上发生极轻微的线性振动，两个原子间像是连着一根硬弹簧，它们只是稍稍靠近又稍稍远离，因此氮气和氧气基本不对外辐射热能，也不被认为是温室气体。

拥有3个或更多原子的分子可以以更复杂的模式振动。单个分子可以以各种方式振动；这些不同运动中的每一个被称为一种振动“模式”。二氧化碳分子具有三种不同的振动模式。

二氧化碳分子由中心的碳原子（C）与两个具有弱（长）双键的氧原子（O）连接组成，分子中的电荷非对称分布，与氮气和氧气相比，二氧化碳的原子键就像是一根细弹簧，松弛且柔软。具有更多和更复杂的振动模式的分子更可能与通过的电磁辐射波相互作用，这就是二氧化碳吸收和发射红外（IR）辐射的原因，而氮和氧分子却没有。这种吸收红外波的能力使二氧化碳成为温室气体。

水蒸气分子也具有与二氧化碳相似的振动模式，使其与通过的IR波相互作用。不同的是水分子是一种极性分子，它比二氧化碳更复杂，因此水蒸气是一种比二氧化碳更强的温室气体。

甲烷是在地球大气层中少量存在的气体，又被称为天然气。甲烷分子是最简单的碳氢化合物，其中间是单个碳原子（C），被四个相等距离的氢原子（H）包围，通过弱（长）单键连接。

甲烷是一种比二氧化碳更强大的温室气体，它的化学键有更多更复杂的振动模式，因此甲烷可以吸收更多的电磁波能量再将其辐射出去。

我们的地球从太阳获取绝大部分的能量，通过分子的振动将其转化为热能辐射出来。从宏观角度，地球吸收和对外辐射的能量是相等的。

由于地球大气层中有温室气体，有相当一部分能量被保留在地面附近进行热循环，这为地球生命的产生和繁衍创造了条件。

单原子和双原子气体不成为温室气体，这是由其受辐射后的振动模式决定的，双原子气体如氮气、氧气等的键合强大，它们不容易受激发产生振动。

二氧化碳、水蒸气、臭氧和甲烷等气体由三个以及三个以上原子构成，它们的化学键长且弱，并且电荷分布不均，在红外线的激发下，这些气体再容易发生共振现象，分子通过振动又向外辐射热能，使得这些气体可以更有效地保存和传递热量。

上文解释来源于：温室气体有哪些（地球温室气体的作用原理）

四、为什么会产生温室效应？

其实地球的温室气体一直处于一种动态平衡的过程，2020年12月2日，日内瓦（MWO）气候变化大会继续召开，2020年成为有气温纪录以来最暖的三个年份之一。

根据WMO“2020全球气候状况”临时报告，2020年海洋热量处在创纪录的水平上，全球80%以上的海洋都在某个时期经历了海洋热浪。对已因吸收二氧化碳而遭受的酸性水域的海洋生态系统产生了广泛影响。

根据荷兰环境评估署2020年发布的数据，自2010年以来，全球温室气体排放总量平均每年增长1.4%，2019年创下历史新高，不包含土地利用变化的排放总量达到524亿吨二氧化碳当量（二氧化碳当量指的是将其他五种温室气体转化为二氧化碳的排放量，主要是为了方便表述和计算）。

2020年温室气体排放量必然比工业前（1850-1900年）水平高出1.2℃。

以上就是碳排放的物质及变化过程，产生原因。