地球變熱了作者：蘇芳儀 國立科學工藝博物館展示組 張貼日期：2011/8/3 過去一、二百年來，人類玩弄地球於股掌之中，不自覺地在地球上進行一項龐大的氣候實驗。現在，人類應該重新思考，人—己—物的關係，為自己，為後世子孫，留下一片美麗的瑰土。 ■ 蘇芳儀 最近兩百年來，文明的進步主要展現在科技的發展上，例如18世紀發生的工業革命開始以機器取代人工，隨之而起的是紡織工業、鐵道工業、汽車工業，乃至最近的電腦通訊科技、奈米科技等。根據世界氣象組織統計，自1860年有溫度測量紀錄以來，全球十大最熱的年分都落在1995至2005年之間。地球的平均溫度升高對氣候是一大浩劫，氣候變遷帶來的極端天氣現象，近10年來愈演愈烈。聯合國跨政府氣候變遷小組推估，若世界各國不能有效阻止大氣中的二氧化碳濃度上升，21世紀末的全球溫度將較1990年代高攝氏1.1度至6.4度、海平面約上升0.6公尺，屆時會有數十億人口因水源枯竭面臨缺水危機，甚至因極端氣候造成的巨大天災，被迫成為無家可歸的環境難民。 美好的時光消失了嗎 在浩瀚的宇宙中，閃耀著一顆充滿水和生物的水藍色星球，這是人類共同的家園，也是萬物誕生、存活和繁衍的地方，她的名字叫地球。46億年以來，萬物萬象間規律地依循自然和平衡的法則共存共榮，萬物所賴以生存的水藍星球也在大氣層團團保護下，經由各種自然因素的影響形成了各式各樣的氣候。 工業革命之後，不斷創新及迅速發展的科技文明，徹底改變了人類的生活模式。為了追求更舒適的生活，人類開始消耗地球自然資源。然而不知節制的結果，造成資源嚴重消耗和浪費，是否反而讓原本美好的生活漸漸消逝了呢？ 什麼是氣候變遷 科學家指出氣候變遷是一種自然現象，亙古即存在於地球上。但氣候的改變會受到許多因素的影響，在不同狀態（如冷或熱、乾或溼、平靜或劇烈）間來回擺盪，維持著動態平衡。所謂氣候變遷是指氣候長時間（幾十年或幾百年，甚至上千年以上）的氣候演變趨勢，造成氣候變遷的因素相當多，過程更是複雜，涵蓋的層面也相當廣泛。這是一個充滿了不確定性的科學議題。 從自然角度來看， 地球自轉軸的傾斜角、日—地關係、太陽輻射能量、火山爆發、板塊漂移、地形變動等，都是影響氣候變化的重要因素。從人為方面來看，經濟活動所造成的大量廢氣、煙塵物質、土地利用變遷，以及人類的各項活動造成超量的溫室氣體排放等，都影響全球氣候。這樣看來，氣候變遷到底是天災？還是人禍？ 是天災還是人禍 從1906年至2005年的一百年中，地球平均溫度增加了攝氏0.74度。海平面上升、大部分高山冰河和極地冰雪快速融化等，都是全球暖化的重要證明。 全球暖化是天災？還是人禍？人為和自然都可能影響氣候變遷，而兩者彼此間相互牽扯，也讓氣候的問題更趨複雜。但不論是天災或是人禍，最後的結果終究還是得回歸到人類身上。身為萬物之靈的我們，何不現在開始勇敢面對真相，共同解決問題？ 溫室效應是殺手嗎 大多數科學家認為人類的各項活動，造成超量的溫室氣體排放，使得溫室效應加劇，讓地表溫度顯著上升，進而可能使得全球氣候變遷的程度更為劇烈、極端天氣現象的頻率增加。 什麼是「溫室效應」呢？地球表面接收到太陽的短波輻射且放射出長波輻射，而能維持能量的平衡。假設地球大氣層不存在，則平衡狀態會有所不同。在缺乏大氣層的情況下，地球的平衡溫度會比現在低很多，不利人類和多數生物生存。因為大氣層會吸收地表放出的長波輻射，把一部分能量向下輻射，再被下層大氣或地表所吸收，形成所謂的「溫室效應」。 溫室效應是一種自然現象，地球表面因為有含溫室氣體的大氣層包圍著，才能使平均溫度維持在適合人類活動的範圍。但自工業革命以來，人類不斷排放大量的「溫室氣體」，例如二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫、臭氧等，而加強了溫室效應。 溫室氣體因本身物理性質的不同而有不同的增溫特性，相較之下，二氧化碳的增溫能力不是最強的，但因為是人為排放量最多的溫室氣體，所以它的增溫效果約占溫室效應的55％；甲烷的增溫能力比等量的二氧化碳高出了20倍，約占溫室效應的15％。 在這些溫室氣體中誰最長壽？研究指出二氧化碳的生命期是50～200年，甲烷是12～17年。這些氣體一旦進入大氣，便難以回收，只有靠自然的過程讓它們逐漸消失。仔細想想，它們可以「活」得這麼久，自然對地球的增溫有一定的影響。除了上述幾種人為排放的溫室氣體外，水氣是大氣中含量最多且最容易被忽略的溫室氣體。 改變中的海洋 海洋在全球氣候的調節和穩定上扮演非常重要的角色，在氣候變遷影響下，不但造成洋流體系改變，甚至破壞了海洋生物鏈。溫度上升也導致海表水溫升高，進而影響海洋基礎生產力和海洋漁產量。 科學家憂心如果北冰洋的浮冰融化，流入海洋的淡水增加，會使表層海水的鹽分濃度下降、密度也下降，因而無法下沉至深海，影響整個海洋「溫鹽環流」的進行，甚至使其停止。除上述變化外，氣候變遷所引發的暖化現象，也使海洋的吸碳機制無法正常運作。其實海洋裡有二氧化碳本來就是正常的，海洋吸收二氧化碳也屬常態，但氣候異常可能引發海洋改變，使得吸碳機制減弱。 根據聯合國跨政府氣候變遷小組的調查報告，從1961年以來，全球海平面上升的平均速率是每年1.8毫米。依水的物理性質，水受熱膨脹，體積變大，若全球溫度上升，將造成海洋體積變大而導致海平面上升，進而破壞陸地原有的生態系統。 海水上升對人類造成的衝擊，包括低窪地區的洪水泛濫、海岸地區海灘和岩壁的侵蝕、海水入侵的洪水災害、地下水層的破壞等。如果格陵蘭的陸冰和南極的陸冰加快融化或崩解，會造成海平面上升得更快。溫度上升不僅讓海平面上升，高山冰河和極地冰雪也有融解的危機。 空調當機 白色警戒 極地的海冰就像地球的空調，可冷卻空氣和海水，影響全球洋流系統，還能把太陽的輻射反射回太空。科學家發現北極冰層從1970年代開始，不管是範圍或者厚度，都急速地縮減。此外，北極地區的凍土層有大量的溫室氣體被冰凍住，當氣候變暖解凍後，會釋放到大氣層中，加劇溫室效應。 北極冰層快速地融化的第一個原因是，它只是北極海上的一層浮冰，比南極冰層薄許多。另一個原因是，隨著部分冰層的融化，周圍地區吸收太陽熱量的能力會顯著改變，因為海面上的冰層如同一面大鏡子，能反射來自太陽的大部分輻射；反之，沒有冰層覆蓋的海水會吸收來自太陽的熱，使得海水溫度升高，讓緊鄰的冰層加速融化。這種現象就是所謂的「冰反照率回饋」。 氣候變遷下的連鎖反應 氣候變遷除了直接反映在降雨不均、高溫等的氣象現象上之外，更會衍生層出不窮的問題，引發一連串的連鎖反應。
上述種種都因氣候而變化，甚至因而引發糧食、水、能源的短缺，進一步影響政治、社會、經濟的安定。 臺灣的處境與危機 臺灣這幾年來和全球其他區域一樣，開始面臨全球性的異常天氣現象，特別是隨著地球暖化問題日趨嚴重所造成的環境變遷，臺灣不可能置身事外。回顧過去，災害的發生造成許多生命和財產的損失，也影響社會發展，臺灣必須面對這個事實。 臺灣在氣候變遷的影響下會面臨四大危機。 溫度上升 近百年來全臺平均溫度上升了攝氏0.8度，而全球百年均溫上升了攝氏0.74度，顯示臺灣暖化的腳步比全球略快。 降雨改變 臺灣每年平均降雨量是世界平均值的兩倍半，但是為什麼臺灣名列世界第18大缺水國，癥結出在「不患寡、患不均」。此外，從1961年到2005年，臺灣小雨日數減少，大雨日數增加的趨勢顯著。但是在降雨時數部分，各地都呈現減少的現象，而降雨的強度（ 單位時間內降水量）有增強的趨勢。 海平面上升 到本世紀末，聯合國跨政府氣候變遷小組預測全球海平面約上升0.18至0.59公尺。研究發現臺灣海平面平均上升的速率比全球平均值高。以國土面積計算，海平面上升0.5公尺時，臺灣將損失105平方公里的土地，有1,237平方公里的土地處於風險之中；主要影響的是西南部沿岸的土地，因此海平面上升將導致國土面積變少。 極端氣候 近十幾年世界各地陸續有大雨增加和小雨減少的現象，並且極高溫（如熱浪）和極低溫的變化也很大。但極端天氣隨氣候的變化很難預測，不確定性極高，尤其是區域性的變化更難預測。 真相只有一個 面對氣候變遷需要積極的新思維，最主要的課題是減緩和調適，利用國土合理規畫和適度的產業調整，以及非工程手段和水共生，與氣候共存。透過前瞻性的規畫、學術上的研討、國內外經驗的交流，兼顧軟硬體設備，跨部會整合，才有機會恢復福爾摩沙的原貌。 我們不僅要具備正確的態度和認知，更需面對氣候變遷帶來的「真相」改變。認知破紀錄的降雨和災害發生的可能性，認同氣候變遷將持續地進行，重視非工程的防洪策略。我們不可能一勞永逸地根治水患， 只能期望把災情降到最低；同時，在災害過後能夠儘速使各項基礎建設回復正常。 雖然氣候變遷正帶給地球一些災害和負面的影響，但若因此創造或發展一些新興產業來適應或紓解因氣候變遷所帶來的衝擊，也未嘗不是個正面契機。融入自然，敬畏自然，面對真相，了解自己的定位，不和大自然抗衡，才是人類面對全球氣候變遷的真義和價值。 搶救地球大作戰 氣候變遷是一兼具全球化和在地性的議題，近年來受到各先進國家政府持續的關注。除了成立聯合國跨政府氣候變遷小組整合各國的科學報告定期發表外，部分科學家主張通過周密的計畫和獨特的技術來調節地球的氣候，展開搶救地球大作戰，「地球工程」因此產生。 部分科學家主張利用「地球工程」來改善，「地球工程」是指經由人為手段，有目的、大規模地改造地球環境。「地球工程」的方法有兩個基本分類：一是二氧化碳的捕捉和封存，包括以人工樹捕捉二氧化碳、造林、生物碳、海洋施肥等技術；二是太陽輻射能管理，包括把硫酸鹽導入平流層、在外太空安裝反射鏡增加地球反照率等技術。 「地球工程」的構想涉及大規模改變人類生存的環境，而且可能會產生副作用。如果未來「地球工程」是拯救地球的一個選項，「地球工程」的方法對環境影響和政府管理所衍生的議題，必須現在就開始著手研究，因為不負責任的使用且不考慮可能伴隨的副作用，「地球工程」可能會帶來如同氣候變遷般的災難。 愛地球 做就對了 氣候變遷的負面衝擊對貧窮國家的影響比較嚴重，全球暖化引起的海平面上升、高溫、乾旱都會直接影響這些高風險地區。這些國家難以應付急迫的危險，沒有足夠的科技、財力和調適能力去防護、預警，或遷移到較安全的地方居住，因此氣候變遷可能使得多年來各國致力減低窮困的努力遭受很大的挫折。對各國政府而言，最大的問題是如何以道德和負責任的態度來因應未來的不確定性，還能改善窮人的生活品質。 因此， 許多跨國合作正在進行，而身為地球公民的一員可以做些什麼？雖然發現和監測二氧化碳對於地球的衝擊需要科學家投入研究，不過要降低二氧化碳的排放量，每一個人都可以盡一份力量，而且方法比想像中簡單得多，所累積的效果比想像的要大得多。地球是人類共同擁有的，如果不想讓在太空中閃耀的水藍色星球失去她原本亮麗的容顏，就讓我們一起幫地球降溫。守護地球不分你我，愛地球，做就對了。 誌謝 感謝行政院國家科學委員會2010科學季專題計畫補助（計畫編號NSC98-2515-S-359-004），以及臺灣大學吳俊傑教授、吳清吉教授、林淑華博士，中央研究院劉紹臣博士、周佳博士，中央大學林沛練教授，臺灣師範大學洪致文教授等人的悉心指導。 深度閱讀資料 相關附件：《科學發展》2011年8月，464期，66 ~ 71頁 |
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