第 7 章全球暖化

第7章全球暖化 7-1 環境失衡現象的觀察 7-2 暖化發生的原因與影響 7-3 近期暖化的因應對策

壹、環境失衡現象的觀察 • 冰河溶解 • 海平面上升 • 旱澇兩極化 • 生態系脆弱化與糧食生產波動 • 熱帶疾病蔓延

利用植物化石、冰層鑽探等方式 1.觀測工具： 2.觀測結果：溫度在波動中有逐漸下降的趨勢，且震盪幅度逐漸加大 500萬年以來的地表氣溫變化 3.氣候變遷特徵：（1）長時距： 40萬年前迄今，地表經歷了四次冰河時期 40萬年以來的地表氣溫變化

環境失衡現象的觀察 冰河期的地表，約有1/3的陸地覆蓋在厚重的冰層底下，當間冰期來臨時，則覆蓋約1/10的陸地第四紀古冰河分布範圍

環境失衡現象的觀察 （2）短時距： 1,000年來的氣溫觀察，1950年以後，氣溫有明顯上升的趨勢，與工業革命以來的兩個世紀時間相吻合北半球千年以來的氣溫變化（3）近代：出現頻繁的乾旱、洪水、風暴、熱浪，以及旱澇兩極化、冷熱兩極化等極端氣候海平面上升、生態系脆弱、物種瀕臨滅絕、耕地退化及減少等問題

一、冰河融解 1.近年來高緯、高地冰河融解對鄉村、都市用水皆造成很大的衝擊 2.例子（1）北美洲格陵蘭：永久性冰河面積逐漸縮小，融解面積逐漸增大格陵蘭冰河1992～2007年間的變化

（2）亞洲喜馬拉雅山的冰河 冰河逐漸退縮，加上高溫期與雨季恰好一致，容易爆發洪患，且使日後的水資源供應大幅減少影響十億人口生存的喜馬拉雅山冰河分布

二、海平面上升 1.冰河融解退縮，也導致反射日光的能力減弱，易加劇暖化效應，使海平面急遽上升 2.上升趨勢：美國海洋大氣總署 1993～2010年的觀測統計中顯示，全球海平面每年上升的速率約2.9～3.4mm 亞洲、澳洲東部的海平面每年上升速率甚至高達9mm，非洲東岸、南岸也達7.5mm之多 1993～2010年海平面的上升速率

3.影響範圍： 許多處於低地範圍、千萬人口的大都市，會受到淹沒的威脅受到海水面上升影響的巨大都市

三、南方震盪 1.定義：指南太平洋東西兩側氣壓，會如翹翹板起伏的關係降雨乾旱信風 2.正常年太平洋東、西岸大氣狀態：溫度→東低西高<∵涼流、湧升流> 氣壓→東高西低，吹東風降雨→東乾西雨 L H 南赤道洋流秘魯涼流正常年

3.聖嬰年太平洋東、西岸大氣狀態： 溫度→東高西低<∵涼流、湧升流減弱> 氣壓→東低西高，東風減弱或吹西風降雨→東雨西乾聖嬰<艾尼紐>現象之下氣旋位置偏東，造成秘魯西部大洪水

4.反聖嬰年： 又稱為拉尼娜現象，會造成正常氣候更為極端化。Ex.東岸更乾燥、西岸豪雨成災反聖嬰現象下之氣旋位置偏西，造成澳洲東部大洪水 2011年初反聖嬰現象之洋面水溫變化與1971～2000年間的平均數相較，西側水溫明顯偏高，帶來洪水，東側更形降低，形成寒害，為典型反聖嬰現象

四、旱澇兩極化 1.原因：氣候變遷使水循環發生改變，導致水循環加速進行，暴雨、乾旱出現頻仍 2.影響：引發水資源管理、作物歉收、糧荒等問題歐、亞、美三洲北部降水量增加許多，西亞、北非、中南美洲熱帶地區、澳洲東部的降水量則大幅減少全球過去30年降水量變化趨勢

五、生態系脆弱化 物種越單純的地區，受氣候變遷的影響越大 • EX： • 加拿大的針葉林，因氣溫上升、甲蟲繁殖，樹木易罹患病蟲害死亡，並釋放二氧化碳到大氣，造成惡性循環 • 海陸接觸帶的生物多樣化地區，在氣候變遷之時，有的物種因棲地喪失被迫遷徙，甚至瀕臨滅絕遭受衝擊的生物多樣化地區

六、糧食生產波動 世界銀行推估增產區：減產區：歐美中、高緯度國家如歐洲、加拿大、美國北部、俄羅斯美國中西部與南部、澳洲圖中顯示了11種主要糧食作物（稻、麥、玉米、小米、豌豆、甜菜、番薯、大豆、花生、向日葵和油菜籽）在二十一世紀中葉與1996～2005年比較之變化。許多目前重要的糧食生產地，到時糧食產量會劇減。氣候變遷造成的糧食生產變化

七、熱帶疾病蔓延 疾病加劇，往高緯傳播根據世界衛生組織的統計，氣候變遷造成的暖化現象，使得病媒蚊數量大增，許多疾病如瘧疾、霍亂、登革熱等，有向高緯度蔓延的趨勢。 EX.瘧疾每年增加3.5～5億宗病例，並造成300萬人死亡；其中多為不滿5歲的幼童，且其擴散不僅在舊疫區死灰復燃，還向鄰近地區散播，甚至遠及中亞、東歐等緯度較高地區。

觀察、探索全球環境失衡的現象 到美國海洋大氣總署（NOAA）網站（http://www.nnvl.noaa.gov/），查詢最新地表溫度變化，列舉地表氣溫上升最迅速的地區或國家。 2. 到美國航太總署（NASA）網站（http://climate.nasa.gov/index.cfm）的全球氣候變遷網頁，蒐集CO2的變化資料。觀察CO2過去為多少ppm？何時開始上升？目前為多少ppm？ Ans：依據2011年12月的資料顯示，世界各地(包括北美洲、歐洲、非洲、亞洲、南美洲、澳洲甚至南極洲)的冬溫較以往(1971~2000年間之平均溫度)上升了4~6℃以上。 (資料來源：http://www.nnvl.noaa.gov/MediaDetail.php?MediaID=907&MediaTypeID=1) Ans：依據NASA所提供之數據顯示，過去40萬年中，CO2的濃度介於180~300 ppm之間。在1950年以後，CO2的濃度陡升至380ppm，為有史以來的最高紀錄。 (資料來源：http://climate.nasa.gov/evidence/ )

觀察、探索全球環境失衡的現象 3. 到國內外網站搜尋世界各國最新的碳排量資料，觀察世界前10名的是哪些碳排放國家？討論其碳排量如此高的原因為何？ 4. 搜尋國際能源總署（IEA）（http://www.iea.org/）發布的最新統計，看看世界各國的燃料使用與碳排放量之間具有何種關聯？ Ans：依據2010年統計，2009年排放量最高的前10名國家是：中國、美國、印度、俄羅斯、日本、德國、加拿大、南韓、伊朗、英國。這些國家包括已開發國家與開發中國家，前者因為高度工業發展、平均每人能源消耗量高，後者因為人口數量龐大，又步向工業社會，排放量均極為可觀。 (資料來源http://www.guardian.co.uk/news/datablog/2011/jan/31/world-carbon-dioxide-emissions-country-data-co2) Ans：依據IEA在2010年發布的報告書附表，可以得知高排碳量的國家與能源消耗量成高度正相關，證明化石性燃料的使用是造成高排碳量的主要原因。 (資料來源：http://www.iea.org/co2highlights/co2highlights.pdf)

觀察、探索全球環境失衡的現象 5. 搜尋世界銀行（World Bank）（http://wdronline.worldbank.org/）發布有關氣候變遷的最新報告書，可以得知世界環境出現了哪些失衡現象？ 6. 綜合以上這些步驟所蒐集到的氣候環境變化總稱為何種現象？此種現象究竟是自然因素或是人為因素造成？為什麼？ Ans：世界銀行最新報告書：WDR2010-Development and Climate Change當中，以圖文詳述了海平面上升、極端氣候出現頻繁、糧食供應危機等氣候變遷帶來的影響。 (資料來源：http://www.docstoc.com/docs/11368821/WDR10-Full-Text) Ans：此種現象稱為全球暖化(Global Warming)，主要由人為排放溫室氣體過多所造成。因為這種現象發生在1950年以後，當時已開發國家步向工業化時代，大量使用化石性燃料，不僅使得CO2排放量大增，且製造了CH4、CFCS、N2O等人為的溫室氣體，之後開發中國家跟進，愈演愈烈，終於為世界氣候環境帶來了極大的衝擊。

貳、暖化發生的原因與影響 • 碳庫與碳循環 • 碳失衡與增溫 • 碳排放量排行榜

一、碳庫與碳循環 1.工業發展、化石性燃料大量，導致溫室氣體增多而造成；其中碳元素扮演重要的角色碳以不同形式貯存於海洋、大氣、土壤、岩石、植物之中，稱為碳庫，其中： 2.碳庫：（1）海洋碳貯存：貯量最高，但與大氣之間的收入、支出維持穩定、平衡的狀態，因此對氣溫的影響較小（2）大氣碳貯存：貯量雖然最低，不及大氣成分的1%，但因具有截留地表長波輻射返回太空的功能，造成增溫效應，因此對氣溫的影響最大

岩石中的碳儲存與釋放 （3）岩石中的碳儲存沉積岩是死亡的有機物堆積海底數百萬年所形成，經過高溫、高壓的作用形成了化石，如煤、石油、天然氣，儲積成為大量穩定的碳

碳儲存與循環機制圖

暖化發生的原因與影響 3.碳循環（1）碳以各種不同形式，貯存在不同地方，常由一處移動到另一處。在大氣、陸地、海洋、冰雪、動植物之間進行交換的過程，稱為碳循環（carbon cycle) EX. 草原生長時，碳貯存在草纖維裡，當草原枯死、分解以後，碳便轉到土壤貯存。

(2)碳循環途徑 甲、光合作用與呼吸作用乙、湖泊、海洋與大氣之間的交流

4.碳循環特徵 全球每年碳轉換、儲存的數量，動輒為上億公噸植物與大氣之間碳的年移動量約1,200億公噸

5.岩石中的碳釋放 • 岩石透過風化作用時，會緩慢、少量的釋放碳，對於氣候的變化影響微小 • 人類大量開採化石燃料做為能源後，大量釋放岩石中的碳，打破了原先的穩定狀況

二、溫室效應 1.溫室氣體：可以保留大氣層中熱量的氣體，又可分成自然溫室氣體和人造溫室氣體：（1）自然溫室氣體：佔溫室氣體約36-72%，但透過水循環含量固定，對氣溫影響不大。 a.水氣： b.二氧化碳： c. 甲烷： d. 約佔溫室氣體26%，因碳循環失衡，大氣濃度增加最快，對氣溫影響最大暖化速率較二氧化碳快，但僅佔4～9%，影響不若二氧化碳其他如氧化亞氮（3～7%）、臭氧等，含量不高（2）人造溫室氣體：氯氟碳化物

2.溫室效應 溫室氣體對太陽發出的短波輻射吸收率極低，使其得以通過大氣到達地表，但卻會吸收地表散放的長波輻射，阻止返回太空，使得地表得以保持適當溫度（14.4℃），水資源保持液體狀態，赤道到兩極的生物得以存活，此作用稱為溫室效應（greenhouse effect）。溫室氣體過多，會使地球表面持續增溫，造成全球暖化（global warming）

BOX大自然的碳比例平衡機制 火山噴發、森林大火、永凍層、泥炭層、動植物的呼吸作用或腐敗發酵，乃至寒流經過溫暖地區，皆會釋放碳進入大氣。相對的，植物的光合作用、暖流行經寒冷地區、浮游生物大量繁殖，均會吸收碳，從而與上項機制平衡。人類活動造成吸收的碳減少，釋放的碳增多，破壞了大氣中碳比例的平衡，是影響氣溫變化的主因。

三、碳失衡與增溫 1.碳失衡：近50年來，溫室效應明顯增強，造成地表平均氣溫上升的趨勢。二十世紀以來，二氧化碳從280ppm增加到387ppm，約增加40%，平均氣溫也上升0.8℃ ，被稱為碳失衡現象。全球年均溫與二氧化碳濃度的變化趨勢（1880～2007）圖中的平均氣溫係為1901～2000年間的平均氣溫。所謂暖化，並非意謂每一年的溫度都較前一年增加，且有些年的變化幅度明顯較其他年大，判斷與聖嬰、反聖嬰、火山噴發等事件有關。

三、碳失衡與增溫 2.二氧化碳濃度增加主因：聯合國政府間氣候變遷委員會（IPCC）在2007年的報告書中指出主因有：（1）80%的溫室氣體由煤、石油、天然氣的燃燒所產生（2）20%為伐林、土地利用改變造成

大氣中碳含量的改變，與1950年後化石性燃料的過度使用有著密切關聯大氣中碳含量的改變，與1950年後化石性燃料的過度使用有著密切關聯全球各種能源使用比例變化（1850～2006） 1850～1950年間能源消費量每年成長1.5%，以煤為主要能源。而1950～2006年間，每年成長2.7%，以石油、天然氣漲幅最高。

燃料、土地利用改變使得二氧化碳的比例高達73.9%燃料、土地利用改變使得二氧化碳的比例高達73.9% 全球排放溫室氣體的比例就資源枯竭性、環境生態汙染的角度而言，未來所有國家在經濟發展過程中，均有減碳的必要

四、碳排放量排行榜 不同經濟程度國家碳排放比例之變化 1850年後能源消耗蓄積的二氧化碳排放量 2005年溫室氣體排放量（包括所有來源） 2005年能源消耗的二氧化碳排放量世界銀行2010年的統計，二氧化碳的排放量以中所得國家增加的速度最快，由1850年的34%→2005年的56%，與電力使用及土地利用改變關係密切。

碳排放量排行榜 不同經濟程度國家碳排放量來源比例之比較低所得國家中所得國家高所得國家註：圓餅大小分別代表高、中、低國家的碳排放比例為35%、58%、7%

1.高所得國家碳排放 （1）特徵： • 目前成長速度雖不如中所得國家，但長久以來製造大量溫室氣體，須為2∕3的溫室氣體負責高所得國家 (碳排放佔世界35%) • 人均排放量為開發中國家的5倍（2）主因：和工業、運輸發展、電力的發展有關

2.低所得國家碳排放 （1）特徵：溫室氣體總排放量、人均排放量均為世界最低，但在暖化的過程中，卻與中所得國家同屬受害最深的國家低所得國家 (碳排放佔世界7%) （2）主因：和土地利用改變及林業、農業發展有關

（3）面臨嚴重生態危機 • 亞馬孫森林面積縮減 • 安地斯山與喜馬拉雅山的冰河融解 • 海洋酸化、沿海生態系崩潰瓦解、珊瑚礁死亡（4）相關數字： • 造成中低所得國家6,000萬人口受害，高達2,000億美元的損失 • 熱帶地區更每年有300萬人以上死於營養不足

3.世界前十大碳排放國（2008） 中國的總排放量最高，美國次之，兩國年排放總量均超過50億公噸以上

4.經濟成長與高排放量之間並非全然正相關，例如：4.經濟成長與高排放量之間並非全然正相關，例如： • 日本因大量使用含碳量低的能源，提高使用效率，其生產力是俄羅斯的2倍，單位排放量卻比俄羅斯低了很多 • 在1990～2008年間，各國因部門轉移或產業外移，均降低了平均GDP的排放量世界前五大二氧化碳排放國單位排放量之比較註：圓圈大小代表各國該年碳排放量多寡

5.世界各區域平均GDP排放 平均GDP的排放量最高的國家，以輸出石油、天然氣的西亞國家居首世界各區域平均GDP碳排放量之比較（2008）註：經濟轉型國包括俄羅斯聯邦、波羅的海國家，以及數個中歐、東歐國家

全球暖化對臺灣環境的影響 圖7-22為臺灣各區降水量變異情形，圖7-23為高屏地區降水量、河水流量之變化。兩圖圖中以0為基準值（1940~2006年間的平均值），柱狀體為各年度平均值與基準值的差異，紅色線段為線性迴歸所得的長期變化趨勢。請問：圖7-22　臺灣各區降水量變異

全球暖化對臺灣環境的影響 圖7-23　高屏地區降水量、河水流量之變化以臺灣地區1940～2010年間的降水量平均值為基準，觀察臺灣各區近年來降水量的變化，可以發現何種變化趨勢？ 2. 由高屏地區降水量、河水流量的變化觀之，這些變化可能為當地帶來何種影響？試勾選正確的項目。 □養殖魚塭轉變為稻田　　□水資源供應不足 □珊瑚白化　　　　　　　□地層下陷，海岸退縮 □海水鹽度降低　　　　　□水力發電量更加充沛 Ans：北部地區的降水量逐年增多，西南部與東南部的降水量均逐年減少，尤以西南部減少的幅度最為明顯。

參、近期暖化的因應對策 • 環境倫理 • 環境監測 • 國際間的協議 • 森林保育 • 新能源政策與低碳社會的塑造

一、環境倫理 1.基本態度在經濟發展的過程中，應節約資源、尊重大自然的價值與權利，追求「人─社會─自然環境」之間的協調性（1）過去能源消耗：屬於高汙染性、低效能、非永續的高碳能源。Ex.柴薪、煤、石油、天然氣（2）未來能源消耗：改變價值觀、生活方式、生產制度上，發展清潔、高效率、永續的低碳能源

2.全球暖化現象與人類活動的相關程度高達90%以上2.全球暖化現象與人類活動的相關程度高達90%以上 • 暖化現象主要發生在工業活動與都市聚集的北半球陸地 • 許多氣體如甲烷、一氧化二氮來自農業發展，氟氯碳化物更是人為產物

二、環境監測 1.利用電腦模式進行模擬預測，以便對於可能發生的環境變遷、衝擊預做因應 2.國外環境監測機構（1）美國航太總署（NASA）監測工具與方式：利用太空船、衛星、機載感測器、天文臺、電腦模式及分析，掌握全球氣候變化的最新資料，進行分析與預測，並透過國際資訊系統與全世界共享成果

（2）美國海洋大氣總署（NOAA） 監測類別與應用：專司研究地表大氣、海洋變化，提供對災害天氣的預警，以加強對海洋與沿海地區資源的利用與保護。對於各地的觀測與研究，也即時透過網際網路傳遞到全世界

第 7 章 全球暖化