全球暖化之相關概念

壹、全球暖化與溫室效應

地球表面與大氣之間進行著各種形式的運動過程，而推動這些過程的能量泉 源，便是「太陽能」。太陽能以輻射的方式向外釋放熱能，當太陽輻射抵達地球後，

令地球受熱，提供光與熱，也是所有生物生命的起源。太陽表面的溫度約6,000°C，

但地球表面的溫度只約 15°C，雖然兩者溫差很大，但如太陽一樣，地球也會釋放 輻射，太陽輻射的主要波長範圍大約是 0.2μm¹⁵-4μm 的範圍，而地面輻射的主要 波長範圍則是在 4μm-100μm 之間。因此氣象學上習慣把太陽輻射稱為短波輻射

（shortwave radiation），而把地面及大氣的輻射稱為長波輻射（longwave radiation）。 到達地球表面的太陽短波輻射約有 2/3 的能量被地表吸收，並經由大氣和海洋 環流重新分佈，而剩下的1/3 的太陽能量在到達地球後，又被反射至太空¹⁶，這出 入能量之間的平衡被稱為「地球的輻射收支」（Earth's Energy Budget）。正如圖 2-1 所示，太陽入射的短波輻射總輻射量為 240 ^瓦/^{每平方公尺}，而太陽和地球輻射的釋放量 應該要均等，其中約1/3（103^瓦/^{每平方公尺}）的太陽輻射會被反射，餘下的則會被地球 表面所吸收。

而大氣層的某些氣體和雲團吸收幅射後會再次釋放出來，使地面增溫，高出

15 1μm （1 微米）= 10^-6公尺。

16 同註 7。

約33℃，因而地球的溫度得以從酷寒的-18.5℃，升高到舒爽的+15℃。這些氣體使 得地表及對流層溫度升高、保持在一定範圍之內，使地球的氣溫能夠維持在適合 生物生存的溫度。這種對地球具有保溫效果，因類似農業上所應用的溫室暖化作 用，所以被稱之為「溫室效應」，達成溫室效應的氣體也被稱之為「溫室氣體」

（圖2-2）。

圖 2-2 溫室效應示意圖

（資料來源：香港天文台，http://www.hko.gov.hk/contentc.htm（2008.9.7））

溫室效應是地球上的一種自然現象，對地球整體而言必須釋放出等量的能量 以維持平衡，讓地球環境處於一種適溫狀況，以維持地表上生命所需，否則就會 產生逐漸變暖或是變冷的情況產生；也就是說溫室效應原本對於地球的生態體系 不可或缺，但溫室效應若持續增強，大氣不斷的接收輻射而不發散的話，無法達 到應有的平衡，地球的溫度勢必將無止盡的增高，就會使全球溫度節節上升，造 成全球暖化的現象。

而溫室效應為何會持續增強，IPCC 的評估報告指出原因很可能是由於人類工 業活動造成溫室氣體排放過多而造成；科學界也認為過去50 年可觀察的氣候改變 是由人類活動所導致¹⁷；科學家更是一致性地提出人類活動產生的溫室氣體排放將 改變地球的氣候，以及氣候變遷將會影響人類健康等論點。

圖2-3 顯示 90 萬年以來的大氣溫度變化並非恆常的處於一個固定的狀態，而 是呈現上下擺盪的，因此有人認為近年來的氣溫暖化其實是自然現象，不必太過 緊張，但IPCC 做了精確的科學模擬發現在未受其他因數的幹擾下，溫度應該是下 降的，只有在加入考慮人為和自然的溫室效應條件下，溫度的推估值才會接近實 測值。因此IPCC 從這個模擬中得知，近代的溫度變化絕非只是自然界的循環，因 為人類活動產生的溫室氣體才是一項最為重要的因素（蔡沛俊，2005：19-20）。

17 資料來源：台灣因應氣候變化綱要公約資訊網，http://www.tri.org.tw/unfccc/（2008.9.7）

圖 2-3 90 萬年前至今溫度變化

（資料來源：蔡沛俊，2005：19）

再從IPCC 提供的數據資料來看，全球平均表面氣溫在 20 世紀上升了 0.6℃，

而過去 50 年的暖化趨勢，每 10 年上升 0.13℃，是過去 100 年的兩倍。圖 2-4 為 1850 年以來全球平均表面氣溫相對於 1961-1990 年平均值的變化，可以看出近年 來氣溫比1961-1990 的平均值要高，且越靠近現在，氣溫增加越多。

圖 2-4 1850 年以來全球平均表面氣溫變化圖

＊平滑曲線代表十年際的平均值，圓點代表每年數值。陰影部份為不確定間距。

（ 資 料 來 源 ： 香 港 天 文 台

http://www.hko.gov.hk/climate_change/global_warming_c.htm#sea_level_rise

（2008.9.2））

再從海平面的變化圖來看（圖 2-5），IPCC 預測在 1990 至 2100 年間海平面將 升高0.09 至 0.88 公尺，主要原因包括水的熱膨脹和來自冰川以及極地的冰層的質 量損失。即使保守估計若2100 年海平面僅上升 48 公分，仍然會造成世界 1/3 的土 地區淹沒，而這些被淹沒的土地大部分是人口聚集、經濟設施密集的海岸地區及 富饒的三角洲地區。

圖 2-5 全球海平面的變化趨勢圖

＊測潮器（藍色）及衛星（紅色）數據顯示的全球平均海平面上升變化。變化是 相對於 1961-1990 年的平均值。平滑曲線代表十年際平均數值，圓點代表每年數 值。陰影部份為不確定間距。

（ 資 料 來 源 ： 香 港 天 文 台 ，

http://www.hko.gov.hk/climate_change/global_warming_c.htm#sea_level_rise

（2008.9.2））

經由以上數據資料，再加上2007 年 IPCC 第四次氣候評估報告所提出的結論：

『20 世紀中期以來的全球平均氣溫上升，「極有可能」是基於人為的溫室氣體濃度 增加所導致。』都可證實因人類活動所導致的溫室氣體排放增加，將使全球溫度 上升，因此減少人為的溫室氣體排放已成為刻不容緩的環保工作。

貳、各項人為溫室氣體與溫度變化的關係

之前已談論過溫室氣體對地球有舉足輕重的保溫作用，但過多的溫室氣體卻 導致地球溫度節節上升，造成全球暖化的現象，從IPCC 的報告中我們得知人類經 濟活動排放過多溫室氣體，是引起全球氣候變化的主因。工業革命之前人類的碳 排放量對於大氣中的二氧化碳濃度並不會產生相當大的影響，所以當時全球並不 會對溫室氣體的排放展開限制；但自工業革命以來，人口增加及工業化經濟加快 速科技發展迅速，全球對於資源的需求開始明顯加大，人類對自然環境的破壞程 度也越來越高，如：大量使用石化燃料、濫伐森林、使用含氯氟碳化物及各式各 樣的農工活動等，排放了過量的溫室氣體，造成地球能量不平衡，逐步破壞了全 球氣候的平衡造成了溫室效應，使地球的氣候開始出現明顯的變化，而這種情況 將持續的惡化，因為開發中國家經濟發展的提升，溫室氣體的排放量將有可能進

一步增加（莊貴陽，2007：31），因此抑制人為溫室氣體的排放已成為大多數國

（2008.8.31））

18 資 料 來 源 ： 聯 合 新 聞 網 ， http://mag.udn.com/mag/world/storypage.jsp?f_ART_ID=45355

（2008/9/19）

19 同註 6。

IPCC 指出受人類活動影響，全球大氣二氧化碳、甲烷及氧化亞氮的濃度自 1750 年起急劇上升，現在的濃度已大幅超越工業革命前數千年經冰蕊推算的濃度 水準。圖2-6 為二氧化碳、甲烷及氧化亞氮在過去 1000 年來的大氣濃度，圖中顯 示出溫度變化和大氣中的二氧化碳、甲烷及氧化亞氮的濃度變化有高度相關性，

更提供我們可以證實因為人為活動所排放的溫室氣體濃度上升將會導致氣溫上升 的證據。

圖 2-6 最近 1000 年全球二氧化碳、甲烷和氧化亞氮排放量增加的趨勢

＊右軸為對應的輻射驅動力（Radiative Forcing，RF）²⁰

（資料來源：許晃雄，2001：869）

1997 年通過的《京都議定書》管制了 6 項溫室氣體，其中包括二氧化碳（CO2）、 甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟 化硫（SF6） 等 6 種，除了二氧化碳之外，甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物等溫室 氣體皆因人口的增加、經濟活動日趨活絡，而迅速增加。然而這些溫室氣體一旦 進入大氣，幾乎無法回收，只有靠自然的過程讓它們逐漸消失，它們在大氣中影 響是長久的且是全球性的。以二氧化碳來講，從地球任何一角落排放至大氣的二 氧化碳分子，可以在大氣中存在約 100 年之久，不僅如此，還能遨遊世界各地。

也就是說，即使人類立刻停止所有的人造溫室氣體的排放，從工業革命之後，累

20 輻射驅動力是一個定量比較人類和自然作用力對氣候變遷影響的概念，經常被用作於一個氣候 變遷的指標，評估和比較人為和自然的氣候影響量，其定義為對流層頂的淨輻射通量的改變量。IPCC 在 2007 年提出的第四次評估報告中估算出所有人為污染物所造成的總 RF 為+1.6wm^-2，並指出自 1750 年起，人類活動極有可能（extremely like；信賴程度≧95%）造成氣候暖化。

氧化亞氮 甲烷

二氧化碳 輻射驅動力

大氣濃度

積下來的溫室氣體仍將繼續發揮它們的溫室效應，影響地球的氣候，以下說明各 項管制之溫室氣體的濃度變化。

一、二氧化碳(CO

1958 年，英國科學家卡隆得（Callendar）首次提出人類大量使用石化燃料造 成大氣中二氧化碳濃度緩慢上升現象；同年，美國海洋暨大氣總署（National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA）為了取得更為確實的證據，開始 在夏威夷的冒納羅亞山（Mauna Loa）觀象台針對大氣層二氧化碳濃度作仔細量 度及長期性的精密觀測。圖2-7 顯示二氧化碳在大氣層中的每年平均濃度由 1958 年的315ppmv²¹升至1997 年的 363ppmv。

圖 2-7 大氣層二氧化碳的每月平均混合比

＊（—）表示每月平均值的長期趨勢

（資料來源：香港天文台http://www.hko.gov.hk/contentc.htm（2008.9.7））

2005 年的二氧化碳濃度更已達 379ppmv，遠遠超過了過去 65 萬年來自然因 素引起的變化範圍（180-300ppmv）。全球每年排放至少 224 億公噸的二氧化碳 進入大氣，而森林、海洋所能吸收的二氧化碳量約 35%，所以至少有 45%（約 100 億公噸）的二氧化碳持續累積在大氣中。國際能源總署在「2000 年世界能源 展望摘要版」（World Energy Outlook 2000-Highlights）中對未來的二氧化碳排放 趨勢預測方面估計，如果全球未對二氧化碳減量採取有效行動，預估全世界在 2020 年以前每年二氧化碳排放量成長率會達到 2.1%，而其中 70%的成長將來自 開發中國家²²。

21 ppmv 是指百萬分之一體積。

22 資料來源：國際能源總署，http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2000/weo2000.pdf（2008.9.2）

二、甲烷(CH

大氣中目前大約一半以上的甲烷排放來自於人為活動所排放（大部分為生產 人類食物），農業的發展、家畜腸內及糞便發酵以及燃燒生質能（Biomass）、

大氣中目前大約一半以上的甲烷排放來自於人為活動所排放（大部分為生產 人類食物），農業的發展、家畜腸內及糞便發酵以及燃燒生質能（Biomass）、