全球暖化科學背景之探討

全球暖化是今日世界所要面臨的主要環境議題之一（Drake, 2000）。 雖然氣候變遷仍是一門發展中的科學，存在許多不確定性，且影響氣候變 遷的機制錯綜複雜（許晃雄，2001），因此如英國 BBC 自製的紀錄片《全 球暖化大騙局》（The Great Global Warming Swindle）中，即抱持了迥 異於當今主流觀念的論點；然而，在 IPCC 逐次提高人為影響對氣候變遷 的可確定性，及越多越多的科學觀察證據佐證下，我們仍應對於「全球暖 化」—此一我們需學習「適應」的現象（IPCC，2007）之相關概念有所瞭 解。本節將先探討溫室效應與全球暖化的相關性，以及當前人類社會所關 注的暖化成因，再簡要闡述暖化的現況及可能影響，並討論減緩暖化的因 應之道。

一、溫室效應與全球暖化

在探討全球暖化相關概念之前，首先應了解溫室效應（Greenhouse Effect）與全球暖化（Global Warming）的關係。自然界原本即存在溫室 效應，且自然的溫室效應讓地表維持在適合生物生存的溫度；但人為的溫 室效應則導致了現所稱之的「全球暖化」現象，並引起了諸多的災變（葉 欣誠，2006）。

地球表面的能量主要來自於太陽輻射。太陽輻射以短波輻射的形式照 射到地球，經由地表及大氣反射後，僅約 49％為地表所吸收；而被吸收的 能量經地表土壤、水體、植物等吸收後又以長波輻射方式釋出，其中一部 分再被對流層的水蒸氣（H²O）及二氧化碳（CO²）以及平流層的甲烷（CH⁴）、

氧化亞氮（N²O）等溫室氣體（Greenhouse Gases，簡稱 GHG）所吸收，其 餘則逸入太空（氣候變化綱要公約資訊網，無日期）。溫室效應即是指這 種太陽輻射透過地面被吸收，使地表溫度增高，並且由地表反射出的紅外 線在大氣層中又被吸收，再次升高地表溫度的現象（洪家輝譯，1989）。

藉由這種「自然的」溫室效應，地球才得以維持適宜生物居住的溫度；而 稱為「自然」的原因，是因為上述的溫室氣體與溫室效應遠在人類出現之 前就已經存在了（盛連喜，2004）。

二、導致全球暖化的人為因素

既然溫室效應是自然現象，那麼何以近來全球暖化議題會廣受矚目 呢？癥結在於，十八世紀工業革命以來，人類活動大量使用化石燃料 ( fossil fuel)，製造了大量的二氧化碳，而甲烷、氧化亞氮、氟氯碳化 物( CFC _s)等其他溫室氣體也因人口增加、經濟活動日趨活絡等因素而迅 速增加；這些人類大量製造的溫室氣體排放至大氣中，因而破壞了自然溫 室效應所形成的熱平衡，增強了溫室效應，產生了如今所關注的全球暖化 現象（Drake, 2000）。表 2-1 為人類活動製造過量溫室氣體的途徑。如何 證明這些溫室氣體濃度的提高與人類活動有關呢？首先，鹵烴類（HFC _s、 PFC _s 、SF₆）等溫室氣體並不會從大自然產生；其次，從觀察結果可發現：

氣體濃度在地理的分佈上有所差異，即人口集中的北半球陸地影響最大；

再者，由同位素分析判別氣體來源後發現：二氧化碳的增加主要來自燃燒 化石燃料，而甲烷與氧化亞氮的增加則來自農業活動與燃燒化石燃料

（Collins, Colman, Haywood, Manning & Mote, 2007）。IPCC 在 2007 年 2 月發表由來自各國的專家所合力完成的報告更指出：人類活動導致全球 暖化的可能性高於百分之九十，而這個數據遠高於 IPCC 在 2001 年第三次 評估報告中所指稱的 66％之信心水準。

表 2-1 人類活動製造過量溫室氣體的途徑

溫室氣體 製造途徑

二氧化碳（CO²） 大量的燃燒化石燃料、煤、天然氣、廢棄物及木材等。

甲烷（CH⁴） 家畜、沼澤、垃圾場的排放

氧化亞氮（N²O） 大量的燃燒化石燃料、微生物及化學分解的排放 氟氯碳化物（HFC _s） 冷氣機、冰箱的冷媒、滅火器、噴霧器等的化學成分 全氟碳化物（PFC _s） 滅火器、噴霧器等的化學成分、鋁製品等

六氟化硫（SF₆） 工業用的半導體、鎂製品、電力設備等

（資料來源：葉欣誠，2006）

以二氧化碳為例，在西元 1800 年工業革命前，大氣中的二氧化碳含 量約為 280ppm（約含 5860 億噸的碳），而目前大氣中的二氧化碳含量已經 高達 380ppm（約含 7900 億噸的碳）（Collins et al., 2007）。圖 2-1 的 基林曲線（Keeling curve）是美國科學家從 1958 年起，在太平洋中央的 夏威夷莫納羅雅（Mauna Loa）火山上所進行的二氧化碳測量記錄，此記 錄已被公認為科學史上十分重要的一項測量（張瓊懿、欒欣譯，2007）。

從圖中明顯可知，在近數十年中，二氧化碳濃度上升的趨勢絲毫沒有減緩 的跡象。許多電腦模式預測：二氧化碳濃度及溫室氣體的增加，會造成全 球氣溫的增高，且大部分的資料已顯示了這樣的情況正在進行（陳楊文、

金振寧、曾詩琴、洪侃譯，2003），如圖 2-2 的全球溫度曲線圖；從圖 2-2 與圖 2-1 對照可以發現，從 1960 年迄今，全球氣溫上升的情況與二氧化 碳濃度的升高有相若的趨勢。

圖 2-1 基林曲線

（資料來源：http://scrippsco2.ucsd.edu/）

圖 2-2 全球溫度曲線圖

（資料來源：http://data.giss.nasa.gov/gistemp/graphs/）

三、全球暖化現況與對環境的衝擊

從地球誕生至今，氣候就不斷的在變化。但在人類出現後的短短數十 萬年裡，因對環境資源的濫用，所造成的全球變遷相關問題不斷。尤其在 人為溫室效應的部分，更是近年來廣被討論、且有可能會危及所有生物生

（每月二氧化碳濃度）

縱軸：溫度異常情況 縱軸：二氧化碳濃度

橫軸：年份

存的議題。IPCC 發表於 2001 年的評估報告中顯示，20 世紀中全球平均地 表溫度上升了 0.6^οC±0.2^οC；而由於近來暖化情況嚴重，致使 IPCC 在 2007 年將全球暖化趨勢更新為：在 1906 年～2005 年上升了 0.74^οC±0.18^οC，

並且光在 1956 年至 2005 年的五十年間就上升了 0.65^οC±0.15^οC，此表示 20 世紀的主要暖化現象發生在這期間。雖然從氣候的紀錄看來，現在的地 球氣候雖然不是最暖和的，但根據過去一千年的資料與最近的氣候模擬研 究結果可發現，二十世紀的增溫相當不尋常（許晃雄，2001）；若持續下 去，科學家預估到了二十一世紀末，全球平均表面氣溫將比二十世紀末增 加 1.1C～6.4^οC（童慶斌、李庭鵑，2008），屆時全球暖化將引起劇烈的災 變。而 IPCC（2007）的報告中則指出，如果溫室氣體以目前、甚至高於目 前的速率排放，則 21 世紀會更加暖化，並誘發大於 20 世紀時的所觀察到 的氣候變化。在 IPCC 的評估中，未來二十年暖化的速率可能是每十年增 溫約 0.2^οC；即使溫室氣體的濃度維持在 2000 年的水準，由於累積下來的 溫室氣體仍會停留在大氣中（葉欣誠，2006），因此全球溫度預估仍會以 每十年增加約 0.1^οC 的速度變暖（IPCC，2007）。

瞭解全球暖化的現況後，那麼這樣的氣溫上升趨勢會對環境產生怎樣 的衝擊呢？表 2-2 整理了 Miller（2003）所述全球暖化對環境所可能產生 的衝擊。最近的研究更支持了這些推論。首先，美國國家航空暨太空總署 科學家在 2007 年 8 月公布的研究結果顯示，地球氣候暖化將造成強烈暴 風雨和龍捲風發生的頻率更加頻繁（陳品潔，2007），James 等人（2008 ） 的觀測亦認為暖化將加劇最猛烈等級的熱帶風暴。而一份來自科羅拉多大 學波德分校的極地和高山研究所(INSTAAR)與俄羅斯科學院的科學家所發 表的冰河和冰帽的研究報告則指出，加速融化的冰河和冰帽將使全球海平 面在 2100 年之前上升 4 到 9.5 英寸（鄭佳宜譯，2007），且 Rahmstorf

等人（2007）的研究發現，海平面上升的速率較 IPCC 在 2001 年報告中的 預測來得要快。澳洲的生態專家則表示，由於近年來的氣候變遷及人類的 入侵，無尾熊的棲息地已經遭到嚴重的破壞，使得以尤加利樹為主食的無 尾熊將面臨滅絕的危險（賴美雪，2007）。2007 年 6 月發表的一項研究報 告亦顯示，格陵蘭北部北極圈的春天比十年前提早數週報到，凸顯出地球 暖化對北極圈地區的深遠影響。研究人員並發現，極北地區土生土長的植 物、昆蟲和鳥類，為因應該地區十年來積雪提早融化，已作了大幅度季節 性循環調整（邱柏瑩譯，2007）。這些研究報告均指向全球暖化將造成環 境的重大危機；而當動植物逐步受到影響的同時，人類又豈能倖免於難？

事實上，從 2000 年以來，氣候的劇烈改變已經對人類造成了許多災 害，如：2000 年智利發生嚴重水災，導致 5000 人撤離家園；2005 年加州 死亡谷的氣溫高達攝氏 54 度，熱浪造成 41 人死亡；2006 年各地則是災害 頻傳—當年美國、歐洲、中國大陸均經歷了嚴重的酷熱，而莫斯科卻遭遇 了 26 年來最冷的寒流（葉欣誠，2006）。時序推移至 2008 年 2 月，美國、

紐西蘭、哈薩克及菲律賓等地均傳出因暴雨造成的災情（吳立華，2008），

更令人記憶猶新。IPCC 在 2007 年的報告中亦指出：人類活動引起的暖化 現象導致了冰河縮減、植物提早開花、珊瑚白化、海洋酸化及致死熱浪的 發生，且蒙受其害最深的將是開發中國家（Kerr, 2007）；凡此種種，人 類若再無因應對策，恐怕將會面臨更巨大的災害。

表 2-2 全球暖化對環境可能產生的衝擊

（資料來源：Miller，2003）

四、減緩全球暖化的因應之道

所謂減緩，是指減少排放溫室氣體到大氣中，以控制未來的暖化程度

（Collins et al., 2007）。人類在面對氣候變遷與全球暖化現象時，並 非全然麻木不仁，目前已有許多國家、團體、機構乃至於個人做了許多努 力，以減緩全球暖化的趨勢，而 IPCC 等機構也提出許多減緩暖化的策略，

因此身為地球公民的我們，也應對這些因應之道有所認識。

以全球範圍而言，目前唯一一個與抑制全球暖化有關的國際公約，也 是全世界第一次共同宣示對抗全球暖化決心的行動，即是 1997 年在京都 所舉辦的 COP3 中簽署、並於 2005 年正式生效的「京都議定書」（Kyoto Protocol）（葉欣誠，2006）。在京都議定書通過後，各國或為配合京都議

以全球範圍而言，目前唯一一個與抑制全球暖化有關的國際公約，也 是全世界第一次共同宣示對抗全球暖化決心的行動，即是 1997 年在京都 所舉辦的 COP3 中簽署、並於 2005 年正式生效的「京都議定書」（Kyoto Protocol）（葉欣誠，2006）。在京都議定書通過後，各國或為配合京都議