地球的危機與轉機

1. 地球的危機與轉機 京都議定書 溫室氣體 全球暖化 再生能源 媒體設計：陳光華 服務學校：瑞豐國小

2. 京都議定書的制定 • 是聯合國氣候變化綱要公約的補充條款 • 簽訂時間：1997年12月11日 • 簽訂地點：日本京都 • 生效時間：2005年2月16日

3. 京都議定書的目的 溫室氣體的增加，加強了溫室效應，是造成全球變暖的主要原因，已成為世界各國家的共識，也是一種全球性的污染，京都議定書正是為了採取措施減少溫室氣體排放，由聯合國發起，世界各國達成的協議。

4. 京都議定書的內容 • 管制38個已開發國家及歐洲聯盟的溫室氣體排放 • 管制溫室氣體：二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物類(HFCS)、全氟碳化物(PFCS)、六氟化硫(SF6) • 管制目標：在2008年至2012年間溫室氣體排放量比1990年減少5.2％，其中歐盟削減8％、美國7％、日本6％。

5. 京都議定書的簽署國家 • 總共有166個國家批准京都議定書的簽署，超越55國的門檻（至2006年9月30日為止的統計） • 引人注目的是美國和澳大利亞還沒有批准簽署該條約。

6. 京都議定書的爭議 溫室氣體減量（主要指二氧化碳）與各國的能源結構和能源使用方式直接相關，而能源問題又牽動國家經濟發展命脈，這就使得氣候變化這個環境問題轉變成了一個十分敏感微妙的國際政治問題。

7. 溫室氣體 • 大氣中促成溫室效應的氣體成分 • 溫室氣體包括水氣（H2O），水氣所產生的溫室效應大約佔整體溫室效應的60到70%，其次是二氧化碳大約佔26%，其他還有臭氧、甲烷、一氧化二氮、氟氯碳化物、全氟碳化物（PFCs）、氫氟碳化物（HFCs），含氯氟烴（HCFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF6）等。

8. 溫室氣體產生的機制 二氧化碳 甲烷 臭氧 氯氟碳化合物 二氧化硫 一氧化二氮

9. 二氧化碳（CO2） • 人類燃燒礦石燃料 • 毀壞森林 • 生物呼吸作用

10. 甲烷（CH4） • 生物體的燃燒 • 腸道發酵作用 • 種植水稻

11. 臭氧（O3） 光線使得O2產生光化作用

12. 氯氟碳化合物（CFCs） • 工業生產 • 大自然界原本並不存在

13. 二氧化硫（SO2） • 火山活動 • 煤和生物體的燃燒

14. 一氧化二氮（ N2O ） • 簡稱笑氣 • 生物體的燃燒 • 燃料 • 化肥

15. 溫室效應 「溫室效應」是指地球大氣層上的一種物理特性。假若沒有大氣層，地球表面的平均溫度不會是現在合宜的15℃，而是十分低的－18℃。這溫度上的差別正是由於溫室氣體所引起，這些氣體吸收紅外線輻射而影響到地球整體的能量平衡。 大氣層無溫室氣體的情況

16. 溫室效應示意圖 • 受到溫室氣體的影響，大氣層吸收紅外線輻射的份量多過它釋放出到太空外，這使地球表面溫度上升，此過程可稱為「天然的溫室效應」 • 但由於人類活動釋放出大量的溫室氣體，結果讓更多紅外線輻射被折返到地面上，加強了「溫室效應」的作用。 溫室效應的示意圖

17. 全球暖化 在一段時間中，地球的大氣和海洋溫度上升的現象，主要是指人為因素造成的溫度上升，原因很可能是由於溫室氣體排放過多造成的。 1980到2003年全球主要溫室氣體的趨勢圖

18. 莫勞島二氧化碳含量變化 目前全球平均溫度的變化，幾乎和二氧化碳含量的變化是同步上升的，從工業革命開始，二氧化碳的含量急劇增加，雖然植物的光合作用吸收了很大一部分二氧化碳，海洋也溶解一部分二氧化碳並固定成碳酸鈣，但空氣中二氧化碳的含量還是逐步增加。 1959到2003年

19. 1860到2000年的全球溫度記錄 相對於1860年至1900年期間，全球陸地與海洋溫度上升了攝氏0.75度。自1979年起，陸地溫度上升速度比海洋溫度快一倍（陸地溫度上升了攝氏0.25度，而海洋溫度上升了攝氏0.13度）。 地球溫度測量每5年及每年的平均溫度

20. 全球暖化效應 • 極端氣候 • 海平面上升 • 海水酸化 • 物種滅絕 • 冰川消融 • 森林火災

21. 極端氣候（颶風） • 全球達到四級或五級的颶風，表示風速大於每秒56米的比例，從1970年代的20%上升到1990年代的35% • 由颶風帶到美國的降水在二十世紀中增加了七個百分點。 首次在南大西洋出現的颶風卡塔琳娜 2004年襲擊巴西

22. 極端氣候（洪水與乾旱） Stephen Mwakifwamba指出：「坦尚尼亞的氣候變化正在發生中，過去，我們每十年才會發生一次乾旱，現在我們根本不知道它什麼時候發生，他們發生的太頻繁了，而且緊跟著就是洪水。氣候越來越難以預測，我們也許在五月就會發生洪水或者三年就來一次乾旱。以前丘陵高地是沒有蚊子的，現在也有了。地下水位每天都在降，對農民來說降雨來的總是不是時候。」

23. 極端氣候（沙漠化） 當氣候變得更溫暖，蒸發量將會增加。這可能導致更多的降水以及侵蝕，並且在更為脆弱的熱帶地區，特別是非洲，可能會加劇去森林化所導致的沙漠化。

24. 海平面上升 全球暖化導致海平面升高的過程有二種原因：第一種是海水受熱膨脹令水平面上升；第二種是冰川和格陵蘭及南極洲上的冰塊溶解使海洋水份增加。預期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09米至0.88米之間。 對最近海平面高度的測量 由23根位於地質狀況穩定的長潮汐量桿得出

25. 海水酸化 • 目前，海洋的吸收量約為每人每年一噸的CO2，據估計自1800年以來海洋已經吸收了幾乎一半的人類活動所釋放的CO2（即一千二百億噸的碳）。 • 但是在水中，二氧化碳會變成碳酸，一種弱酸。工業革命以來溫室氣體的排放已經使海水的平均pH值下降了0.1，達到了8.2。據預測，進一步的排放可於2100年前將其再下降0.5，這是數百萬年來從未達到的數值。

26. 物種滅絕（海中生物） • 海水酸化可能對珊瑚（1998年以來，世界上16%的暗礁珊瑚已經死於漂白劑）以及帶有碳酸鈣貝殼的海生生物造成的致命影響。 • 海水酸度的增加也能夠直接影響到魚類的生長與繁殖，以及它們賴以生存的浮游生物。

27. 物種滅絕（陸地生物） • 北極熊等極地生物因冰層消融，氣溫上升，生存環境惡劣，而有滅絕的危機。 • 海平面上升，造成低於海平面的島嶼國家，或是沿岸都市，有被海水淹沒的趨勢。

28. 冰川消融（全球） 自從1980年來，冰川的後退開始變得越來越快，並且越來越普遍，其程度甚至已經對許多冰川的存在造成了威脅。這個過程自1995年來變得如此顯著，以至於出現用塑料覆蓋奧地利阿爾卑斯冰川以減緩融化的奇事。 這張地圖顯示自1970年以來山地冰川厚度的變化 橙色和紅色表示變薄，藍色表示變厚。

29. 雅各布港冰川（衛星） 西格陵蘭的雅各布港冰川是公認的世界流動最快的冰川，它至少從1950年就持續地以大於24米/天的速率流動，而保持著穩定的前端。 衛星照片顯示雅各布港冰川 在2001-2003年間的加速後退

30. 森林火災 全球溫度的升高可能導致更頻繁、更大範圍的森林火災的發生，它們將釋放出遠超過自然碳循環能夠吸收的碳貯備，同時也減少了地球上現有的森林覆蓋面積，形成了一個正反饋。不過另一個反饋機制是由於溫度的上升導致替代林的快速增長以及森林向北的遷徙，因為北方的氣候將更適宜森林生長。

31. 對人類生活的潛在影響 • 經濟的影響 • 農業的影響 • 海洋生態的影響 • 水循環的影響 • 疾病的傳播 • 環境難民

32. 經濟的影響 全球有超過一半人口居住在沿海100公里的範圍以內，其中大部份住在海港附近的城市區域。所以，海平面的顯著上升對沿岸低窪地區及海島會造成嚴重的經濟損害，例如：加速沿岸沙灘被海水的沖蝕、地下淡水被上升的海水推向更遠的內陸地方。

33. 農業的影響 實驗證明在CO2高濃度的環境下，植物會生長得更快速和高大。但是，全球暖化的結果可會影響大氣環流，繼而改變全球的雨量分佈與及各大洲表面土壤的含水量。由於未能清楚了解全球暖化對於各地區性氣候的影響，以致對植物生態所產生的轉變亦未能確定。

34. 海洋生態的影響 沿岸沼澤地區消失肯定會使得魚類，尤其是貝殼類的數量減少。河口水質變鹹可能會減少淡水魚的品種數目，相反該地區海洋魚類的品種也可能相對增多。至於整體海洋生態所受的影響仍未能清楚知道。

35. 水循環的影響 全球降雨量可能會增加。但是，地區性降雨量的改變則仍未能知道。某些地區可能有更多雨量，但有些地區的雨量可能會減少。此外，溫度的提高會增加水份的蒸發，這對地面上水源的運用帶來壓力。

36. 疾病的傳播 • 全球暖化造成瘧疾等傳染病的傳病媒介能夠更廣泛地散佈。 • 在貧窮國家，傳染病的感染宗數可能因此上升；在富裕國家，這類傳染病可能會因為抽乾澤地、噴灑殺蟲劑等手段加以消除和控制，國民健康未必會因此而受損，但防疫措施的花費可能會因而大幅增加，帶來經濟負擔。

37. 環境難民 • 一些太平洋島國，例如：吐瓦魯正在面對一個全體撤離的可能性，因為對於洪水的抵抗可能對他們來說過於昂貴。吐瓦魯已經和紐西蘭就分階段遷移有了一個專門的協定。 • 在1990年代有些不同的預測將環境難民的總數定在約兩千五百萬。IPCC預計2050年將存在一億五千萬環境難民，主要由於海岸線洪水、河岸侵蝕以及農業破壞。這個數字代表了2050年預計人口數100億的1.5%。

38. 再生能源的發展 • 為了有效減緩溫室氣體排放以及石化燃料的日漸枯竭。因此，世界各國無不努力再生能源的開發及應用。 • 再生能源指的是來源無所匱乏的能源，要讓人類能在地球上永續發展。

39. 再生能源的限制 再生能源是必須的 ，然而僅是使用再生能源並不保證能夠永續生存，這是因為再生能源會仍然會產生污染或是製造廢棄物（例如太陽電池中所使用的重金屬），只有當再生能源所產生的廢棄物能被處理時我們才真的能夠永續生存。

40. 再生能源的種類 目前，人們所使用的再生能源技術包括太陽能、水力發電、風能、地熱能、潮汐能、生質燃料。

41. 太陽能的利用 • 太陽能即是地球接收自太陽之幅射能，其直接或間接的提供地求上絕大部份之能量。 • 假設每人平均需要103W，則一百億人才不過是需要10的13次方W，因此只要將抵達地表太陽能的百分之一轉換成可用的能量，則滿足全球能源需求已是綽綽有餘。

42. 太陽能的缺點 • 能量密度低，它是「稀薄的」能源，需要廣闊面積才能收集到足夠人類使用的能量。 • 太陽能是「間歇性的」能源，無法連續不斷地供應隨日夜、季節、氣候而變化，應用不易。因此太陽能必須加以儲存，以供夜晚或多雲日子使用，故有時需要他種輔助之能源設備配合使用。 • 其中前項由於技術的進步及材料改良，已能解決，而後者則靠能源儲存及配合其他能源應用來克服其困難。

43. 水力發電的原理 水力發電是從河流或水庫等高位水源處向低位處引水，利用水的壓力或者流速衝擊水輪機，使之旋轉，從而將水能轉化為機械能，然後再由水輪機帶動發電機旋轉，切割磁力線產生交流電。

44. 水力發電的優點 • 水能為可再生能源，基本上無污染。 • 運營成本低，效率高，技術成熟。 • 取之不盡、用之不竭、可再生。 • 控制洪水泛濫 • 提供灌溉用水 • 改善河流航運

45. 水力發電的缺點 • 生態破壞：大壩以下水流侵蝕加劇，河流的變化及對動植物的影響等。不過，這些負面影響是可預見並減小的；例如水庫效應。 • 需要築壩移民等，基礎建設投資大。 • 降水季節變化大的地區，少雨季節發電量少甚至停止發電。

46. 風能資源的原理 風能資源是一種利用風力提供給人類的可利用能量。風具有的動能稱風能。風速越高，動能越大。人們可以用風車把風的動能轉化為旋轉的動作去推動發電機，以產生電力。 多座風力發電機組成風力電廠(wind farm)

47. 風能資源的遠景 • 自1973年世界石油危機以來，在常規能源告急和全球生態環境惡化的雙重壓力下，風能作為新能源的一部分才重新有了長足的發展。 • 風能作為一種無污染和可再生的新能源有著巨大的發展潛力，特別是對沿海島嶼，交通不便的邊遠山區，地廣人稀的草原牧場，以及遠離電網和近期內電網還難以達到的農村、邊疆，作為解決生產和生活能源的一種可靠途徑，有著十分重要的意義。

48. 地熱能的來源 地球內部的溫度高達攝氏7000度，而在80至100公哩的深度處，溫度會降至攝氏650度至1200度。透過地下水的流動和熔岩湧至離地面1至5公哩的地殼，熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔岩將附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，並抽取其能量。

49. 地熱能的運用 • 人類很早以前就開始利用地熱能，例如利用溫泉沐浴、醫療，利用地下熱水取暖、建造農作物溫室、水產養殖及烘乾穀物等。但真正認識地熱資源並進行較大規模的開發利用卻是始於20世紀中葉。 • 據美國地熱資源委員會 (GRC)在1990年的調查，世界上18個國家有地熱發電，總裝機容量總計5827.55兆瓦，裝機容量在100兆瓦以上的國家有美國、菲律賓、墨西哥、義大利、紐西蘭、日本和印尼。

50. 永續發展 地球的永續發展從減緩溫室氣體排放，發展乾淨無污染的再生能源開始