☆ ~ 溫室效應 ~★

1. ☆~溫室效應~★ ◎~專題簡報~◎

2. 何謂‘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℃。這溫度上的差別是由於一類名為溫室氣體所引致，這些氣體吸收紅外線輻射而影響到地球整 體的能量平衡。在現況中，地面和大氣層在整體上吸收太陽輻射後能平衡於釋放紅外線輻射到太空外(圖一)。但受到溫室氣體的 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。

3. 溫室效應造成的現象 • 1.地球表面溫度增加 • 2.海平面上升 • 3.全球氣候轉變 • 4.傷害人體抗病能力 • 5.動物大遷移 • 6.受高濃度臭氧影響地區擴大

4. 溫室氣體種類 • 溫室氣體佔大氣層不足1%。其總濃度需視乎各‘源’和‘匯’的平衡結果。‘源’是指某些化學或物理過程使到溫室氣體濃 度增加，相反‘匯’是令其減少。人類的活動可直接影響各種溫室氣體的‘源’和‘匯’而因此改變了其濃度。 • 大氣層中主要的溫室氣體可有二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4)，一氧化二氮(N2O)，氯氟碳 化合物(CFCs)及臭氧(O3)。大氣層中的水氣(H2O)雖然是‘天然溫室效應’的主要原因，但普遍認為它 的成份並不直接受人類活動所影響。表一顯示了一些溫室氣體的特性。

5. 全球變暖潛能’(Global Warming Potential) • 各種溫室氣體對地球的能量平衡有不同程度的影響。為了幫助決策者能量度各種溫室氣體對地球變暖的影響，‘跨政府氣候轉變 委員會’ (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)在1990年的報告中引入‘全球變暖潛能’的概念。‘全球變暖潛能’ 是反映溫室氣體的相對強度，其定義是指某一單位質量的溫室氣體在一定時間內相對於CO2的累積輻射力*。表二列出 ‘跨政府氣候轉變委員會’報告內一些溫室氣體的‘全球變暖潛能’。對氣候轉變的影響來說，‘全球變暖潛能’的指數已考慮到 各溫室氣體在大氣層中的存留時間與及其吸收輻射的能力。在計算‘全球變暖潛能’的時候，是需要明瞭各溫室氣體在大氣層中的 演變情況(通常不太了解)和它們在大氣層的餘量所產生的輻射力(比較清楚知道)。因此，‘全球變暖潛能’含有一些不確定因素， 以CO2作為相對比較，一般約在±35%。 • *輻射力的定義是由 於太陽或紅外線輻射份量的轉變而引致對流層頂部的平均輻射改變。輻射力影響了地球吸收和釋放輻射的平衡。正值的輻射力會使地球 表面變暖，負值的輻射力使地球表面變涼。

6. i) 二氧化碳(CO2) • 夏威夷的冒納羅亞觀象台在1958年已開始對大氣層CO2濃度作仔細量度。表二顯示CO2在大氣層中 的每年平均濃度由1958年約315ppmv(百萬份之一體積)升至1997年約363ppmv。冒納羅亞觀象台的數據亦反映了每年在北半球因為植 物呼吸作用而產生的週期變化：CO2濃度在秋冬季時增加而在春夏季時減少。與北半球比較，這種隨著植物生長及凋萎 的CO2濃度週年變化在南半球的出現時間是剛剛相反，而且變化幅度較小，這種現象在赤度附近地區則完全看不到。

7. CH4在大氣層中的增長速度已在近十年減少下來，尤其在1991至1992年間有明顯的下降，但在1993年後期亦有 些增長。1980至1990的平均增長速度是每年13ppbv(十億份之一體積)。 • 圖三. 在夏威夷冒納羅亞觀象台收集的空氣樣本顯示大氣層中CH4的平均混合比。藍點表示量度數據，紅線 和綠線分別表示CH4混合比短期和長期的變化。

8. 從過往40年間，N2O的平均升幅是 • 每年0.25%(見圖四)。現時在對 流層 • 的N2O濃度在312到314ppbv左右。 • 圖四. 大氣層中N2O的每月平均混合比。

9. 在各種氯氟碳化合物中,以CFC-11及CFC-12較為重要，因為其濃度比較高與及它們對平流層內的O3有很大影響。 在多種人造的氯氟碳化合物中，以CFC-11及CFC-12的濃度最高，分別約為0.27及0.55ppbv(量度於冒納羅亞觀象台,1997,見圖五 和六)。從它們的‘全球變暖潛能’數值，顯示這兩種氣體吸收紅外線輻射的能力相當高，估計在八十年代期間除了CO2以 外，CFC-11及CFC-12在所有溫室氣體中對輻射力的影響已佔了三份之一。

10. i) 氣候轉變：‘全球變暖’ • 溫室氣體濃度的增加會減少紅外線輻射放射到太空外，地球的氣候因此需要轉變來使吸取和釋放輻射的份量達至新的平衡。 這轉變可包括‘全球性’的地球表面及大氣低層變暖，因為這樣可以將過剩的輻射排放出外。雖然如此，地球表面溫度的少許 上升可能會引發其他的變動，例如：大氣層雲量及環流的轉變。當中某些轉變可使地面變暖加劇(正反饋)，某些則可令變暖過 程減慢(負反饋)。 • 利用複雜的氣候模式，‘政府間氣候變化專門委員會’在第三份評估報告估計全球的地面平均氣溫會在2100年上升1.4至5.8度。這預計已考慮到大氣 層中懸浮粒子傾於對地球氣候降溫的效應與及海洋吸收熱能的作用 (海洋有較大的熱容量)。但是，還有很多未確定的因素會影響 這個推算結果，例如：未來溫室氣體排放量的預計、對氣候轉變的各種反饋過程和海洋吸熱的幅度等等。 • ii) 海平面升高 • 假若‘全球變暖’正在發生，有兩種過程會導致海平面升高。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。。

11. i) 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。 • ii) 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，‘全球變暖’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‘全球變暖’對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。 • iii) 海洋生態的影響 • 沿岸沼澤地區消失肯定會令魚類，尤其是貝殼類的數量減少。河口水質變鹹可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。 • iv) 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知道。某些地區可有更多雨量，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。

12. 地球表由大氣層所包圍，就像溫室的透明玻璃，在陽光照射地球時，有防止地面溫度、濕度散失的功能，使地面溫度不會下降太快，地表年均溫因此能保持 150C 左右，此現象即稱為「溫室效應」。 • 　　若無溫室效應，來自陽光的能量會很快地由地表釋放回去，地球的溫度也將降至 -160C 左右，而成為寂冷的世界。適度的溫室效應適宜地球生物存活，使人類悠游於四季的交替。

13. 　　造成溫室效應的氣體中，最主要的是二氧化碳，其次是氧化亞氮、甲烷和氟氯碳化物及臭氧，這些污染物主要是燃燒石化原料（例如：煤、石油）所產生的。 • 　　原本可藉由熱帶與林來吸收大量的二氧化碳，但是人類過渡砍伐雨林，卻破壞了森林利用二氧化碳的這到防禦工事，使溫室效應日漸嚴重。 • 　　溫室效應會使全球氣溫節節上升，其所造成的氣候改變，將使我們付出極大的代價。例如氣溫上升會使冰山融化、海面上升、陸地面積減少；若加上氣候帶位移，可能引發動物大遷徙、屆時也有可能促使腦炎、狂犬病、登革熱、黃熱病等疾病的蔓延。

14. 十八世紀中葉工業革命以後，因為工業進步帶動了經濟繁榮。改善了人類生活水準,因而也加速了人口成長。由於人口成長得太快﹒地球資源有限人類為了繼續追求經濟發展，不得不過度開發地球的天然資源。於是大規模砍伐森林，以取得耕地，大量開採煤、石油和天然氣等化石燃料，以取得能源。這些人類活動會使大氣中的二氧化碳含量增加，促使大氣的溫室效應加強，導致全球的溫度上升。 • 首先，未來百年之中，溫度上升3℃的速率可能是地球歷史上溫度自然變異所僅見，而升溫的幅度亦可能是過去十萬年來最高的，現今氣候變遷的速率較之過去自然變遷加快了大約15～40倍。平均溫度在百年中激升3℃更意味著氣候體系中其他因子的劇烈變化，如全球降雨型態必然隨之改變，有些地方雨量大增，其他地方轉為乾旱，植物的分布將大為改變。美國環保署1988曾評估，全球暖化將使北美洲內陸中緯度地帶的夏季嚴重乾旱。除雨量外，風暴的路徑及頻度也將改變，土壤受侵蝕、搬運及淋餘作用的程度及速率也隨之改變，土壤化學的性質就變了。

15. 氣溫上升也會傷害人體的抗病能力、若再加上全球氣候變遷引發動物大遷徒，屆時極有可能促使腦炎、狂犬病、登革熱、黃熱病的大規模蔓延，後果相當可怕。 • 這種氣候變化會對人類造成何種影響？據預測，兩極氣溫的增高，會導致格陵蘭與南極冰帽融化，海平面可能上升0.2到1.4公尺，陸地將變成茫茫大海，許多城市將被淹沒，居住在海岸線60公里以內的居民，占世界1/3的人口，將蒙受其害。中國大陸官方估計，海水面上升20公分，中國大陸沿海將有110萬公頃遭淹沒；50公分的海水面上升，則將淹沒孟加拉10萬公頃的土地。沿海低地沈沒海中，將使原來居住其地的居民流離失所，變成難民，因而可能導致社會、經濟及政治的動盪不安。另外，中緯度地區會面臨乾旱的威脅，許多農業地區將變 成不毛之地的沙漠。

16. CO2濃度的增加可能有利於某些植生而抑制他類植物，而改變植物社群結構；海水面上漲也將影響海岸植物社群的生態（NRC, 1983）。 • 許多電腦模擬顯示，全球暖化主要將表現於高緯度地帶（Hansen et al., 1987），也因此，高緯度的生物將首當其衝，受到最大的衝擊，寒帶森林將因3℃之升溫而銳減37﹪（Emanuel et al., 1985）。也就是說，目前熱帶森林的破壞而動植物大量絕滅，將來全球暖化又將對溫帶的生物多樣性嚴重打擊。全球暖化亦將衝擊熱帶地區，主要表現於乾旱及半乾旱地區，降雨模式的變化可能造成沙漠化的擴大（Soloman, 1994）。 • 請見下一頁

17. 可能有人認為這些現象不過是誇大其詞，但自20世紀70年代以來，世界各國普遍發生氣候異常，天災頻仍的現象。1980年夏季廣闊的亞洲大陸洪水泛濫 ; 印度北方大水淹沒2/3的土地；非洲西部的長期乾旱，使若干地區飢荒遍野；1991年中國大陸華東地區空前水患，更引起國人莫大的關注。1995年初歐洲萊茵河出現百年大洪水、加卅多年乾旱後出現大豪雨、西班牙持續5年大乾旱 、美國7月熱浪造成上百人死亡、泰國10月底出現百年大洪水、菲律賓在10月底11月初至多十天之內竟出現2次颱風侵襲多人傷亡，今年英國、法國等地均出現百年難得一見的水患以上等等，均使得科學界 相信：「氣候暖化」會使得今日到未來 50年間，氣候的變動(或震盪)愈來愈顯著，各地出現創紀錄的異常天氣現 象將愈來愈頻繁，造成這些異常氣候的原因，雖未完全了解，但大多數氣象學家認為，溫室效應的影響將是不可忽視的因素。

18. 從歷年氣溫的變化，化石燃料的消耗量及大氣中CO2的濃度，三者之間的關係來看，大氣中CO2的含量實為人類環境中的隱憂。 • 為了緩和氣溫上升的速率，必須使大氣安定化，也就是將大氣中CO2的濃度不再繼續增加，若要經濟發展只進不退的情況下，這是很難達成的目標，但如果人們能達成拯救地球的共識，以下幾點是可行的方法： • 請見下一頁

19. 自我做起：降低能源的使用量及提高能源的使用效率，從內心去珍惜能源、愛惜環境。在日常生活中，隨手關燈；節約用電，出門多搭乘公共交通工具，能步行更好，以節省汽油的消耗量。這些都是我們每個人做得到的事。 • 開源節流：研究開發潔淨無污染的能源，如太陽能、地熱、風力、 水力、潮汐及氫燃料等，這些新能源的使用，一方面避免CO2的產生，另一方面又能充分利用資源。鼓勵業者發展低耗能、低污染之產業，加強改善或淘汰高耗能、高污染之產業，加強產業升級，引進相關技術，優先進行高耗能、高污染產業的二氧化碳排放削減。 • 綠色處方：停止砍伐原始熱帶雨林，熱帶雨林會吸收二氧化碳、產生氧氣，地球上氧氣總量的40％，都是經由亞遜河區的熱帶雨林產生。而今日人類大量使石化燃料、大量伐木，造成大氣中的二氧化碳濃度提高，使得太陽輻射熱傳入地球表面後，不易再反射出去。所以我們一方面要阻止現有森林的破壞，另一方面有計畫的造林， 大量培養植物，以發揮其淨化大氣的功能。

20. 可曾感受到，現在平均的溫度越來越高，冬季不再寒冷，而夏季變得酷熱，溫室效應正逐漸的影響著我們的生活環境，是全球人類必須認真面對的問題。溫室效應主要來自於溫室氣體的排放，在大氣層中，多數的氣體不會吸收來自太陽的可見光，但其中部份的氣體會吸收地球表面向外發散的紅外線，並再將其釋放出來，使得地球表面的溫度上升。  •     溫室氣體的存在並不完全是負面的影響，如果完全沒有溫室氣體，地球表面的溫度大約僅有零下18℃，地球生命的發展將完全改觀。目前全球平均溫度約在15℃左右，由負到正共有33℃的溫度差異，就是溫室氣體的效應。  •     不過，當溫室氣體在大氣中一直增加的情況下，地球的氣候環境就開始嚴重的變遷，廣大的內陸地區開始沙漠化，而海平面也因南極與北極的冰山融化而將升高。根據研究表示，只要海平面上升50公分左右，地球上許多人口密集的地區，包括美國佛羅里達沿岸，以及全球人口最密集的孟加拉，都將被海水淹過；如果地球溫室效應持續發燒，到2100年時，海水將淹沒我國台南安平區的一半面積。