第二章 氣候變遷及其相關理論
第一節 氣候變遷之形成
根據相關科學研究，全球暖化是氣候變遷之形成主因，而氣候變 遷形成方式亦有分別，本節主要是探討造成全球氣候暖化之根本致因，
同時，亦區分氣候變遷形成之類型。
壹、氣候暖化研究之肇始
「
氣候」(climate)之特性，係指長時期天氣狀況之統計，而「天 氣」則是指每小時甚至每天大氣之變化情形。因此，簡言之，研究「氣 候變遷」(climate change)，即是探討長時間天氣情況變化之統計資料。根據政府間氣候變遷專門委員會之定義，「氣候變遷」係氣候狀態持 續發生變化，其時間達數十年或者更長久。1
1 International Panel on Climate Change, Climate Change 2007: Synthesis Report (Switzerland:
International Panel on Climate Change, 2007), p.30.
「暖化」(warming)是氣候產生變化的現象之一，20 世紀 70 年代 中期，美國學者布羅克(Wally Broecker)在科學雜誌(Science Magazine) 發表名為「氣候變遷：我們處在全球暖化的邊緣嗎?」(Climatic Change:
Are we on the Brink of a Pronounced Global warming?)文章中，首創「全 球暖化」(global warming)一詞，2而全球暖化之根源來自溫室效應。
對 溫 室 效 應 的 發 現 ， 可 回 溯 至 1824 年 法 國 科 學 家 傅 立 葉 (Jean-Baptiste Joseph Fourier)之觀察與論述，他認為地球熱能主要來 太陽輻射、星際輻射及地球內部自身原始熱量，理論上地球應是冰冷 的，但是當太陽輻射進入地球後，大氣層如同透明玻璃罩一般吸收熱 能，讓地表溫度上升；3時至 1861 年，愛爾蘭物理學家丁達爾(John Tyndall)證實大氣層中之二氧化碳及水蒸氣等分子，具有吸收太陽輻 射能之功用；41896 年瑞典科學家阿瑞尼斯 (Svante Arrhenius)對溫室 氣體進行量化研究，他計算出二氧化碳濃度若是增加，將會造成地球 氣溫上升。5
由於大氣層中的主要氣體是氮和氧，而能產生溫室效應的物質，
像是二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞碳(N2O)、氫氟碳化物(HFCs)、
六氟化硫(SF6)、水蒸氣(H2O)或臭氧(O3)等，只在大氣中占了相當少 的比例，因此當代科學家使用「百萬分之一」(parts per million，簡稱 ppm)的標準來衡量空氣中溫室氣體含量，其中二氧化碳占據最主要的 部分，但是由於小成分的溫室氣體就能夠產生極大的效應，一旦人類
2 Wally Broecker, "Climatic Change: Are We on the Brink of a Pronounced Global Warming," Science, Vol.189, No.4201, August 8, 1975, pp.460-463.
3 Jean-Baptiste Joseph Fourier, "Remarques g´en´erales sur les temp´eratures du globe terrestre et des espacesplan´etaires," Annales de Chimie et de Physique, Vol.27, 1824, pp.136-167, trans., Ebenezer Burgess, "General Remarks on the Temperature of the Terrestrial Globe and the Planetary Spaces; by Baron Fourier," American Journal of Science, Vol.32, 1837, pp.1-20.
4 John Tyndall, "On the Absorption and Radiation of Heat by Gases and Vapours, and on the Physical Connexion of Radiation, Absorption, and Conduction," Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Vol.151, 1861, pp.1-36.
5 Svante Arrhenius, "On the Influence of Carbonic Acidin the Air upon the Temperature of the Ground," Philosophical Magazine and Journal of Science Series 5, Vol.41, April 1896, pp.237-276.
不斷地製造溫室氣體，且無法排出大氣層外，經過堆積的結果，極可 能加速全球暖化的速度，亦對氣候產生深遠的影響。
貳、自然型氣候變遷
氣候變遷之形成方式，大致可區分為自然型或者人造型。所謂自 然型氣候變遷，包括太陽輻射及黑子活動變化、地球自轉或公轉軌道 變化、火山爆發或隕石撞擊等因素導致氣候發生變化與環境惡化，影 響時間亦長短不一。例如火山爆發或隕石撞擊均會噴出大量灰燼、硫 化物或二氧化碳等物質至大氣中，可能導致氣溫升高或變冷，影響生 態環境。
根據科學研究，地球生物歷經 5 次重大滅絕(extinction)事件，分 別發生在奧陶紀末、泥盆紀晚期 F/F、二疊紀末、三疊紀末和白堊紀 末，其中第 5 次白堊紀末滅絕事件發生時間約在 6500 萬年前，其原 因經推斷可能來自隕石撞擊，其餘滅絕事件有的係因火山爆發，由於 過程中產生過多氣體，導致冰室效應或溫室效應、海洋酸化、海平面 變化及海水缺氧等全球性的氣候變遷與環境劇變，進而造成生物大滅 絕。6
此外，在 5600 萬年前，地球亦發生過一次全球氣候暖化事件，
被 稱 之 「 古 新 世 - 始 新 世 極 熱 事 件 」 (Paleocene-Eocene Thermal Maximum)。據科學家研究，此次全球暖化可能係來自火山爆發，大 約排放 1.02 至 1.22 兆噸二氧化碳，且每年大約排放 5.8 億噸，持續 了大約 5 萬年，導致全球氣溫上升了攝氏 5 度，並引發了海洋生物的 滅絕。7近代則有 1815 年 4 月印尼坦博拉火山(Mount Tambora)爆發，
6 沈樹忠、張華，〈甚麼引起五次生物大滅絕？〉，《科學通報》，2017 年，第 62 卷第 11 期，頁
1119-1135。
7 Marcus Gutjahr et al., "Very large release of mostly volcanic carbon during the Palaeocene – Eocene Thermal Maximum," Nature 548, August 30, 2017, pp.573-577.
造成 1816 年全球多處「全年無夏」，8近期則有 1991 年菲律賓皮納圖 博火山(Mount Pinatubo)爆發，將 2,000 萬噸二氧化硫送進平流層，產 生遮陽作用，讓全球溫度暫時降低攝氏 0.5 度。9
参、人造型氣候變遷
人造型氣候變遷係指人為活動直接或間接地造成氣候改變，例如 人類大量使用煤、天然氣及石油等化石燃料、濫伐森林與過度開墾土 地等，致使溫室氣體增加，也是全球暖化之肇因。
根據政府間氣候變遷專門委員會 2007 年發表之評估報告，氣候 系統的暖化是明確的，並且由於人類活動，全球溫室氣體濃度已明顯 增加，全球二氧化碳濃度的增加主要來自化石燃料的使用，以及土地 利用與變更。10另 2013 的評估報告指出，在 1880-2012 年期間，全球 平均陸地和海洋表面溫升高攝氏 0.85 度，1983～2012 年可能是近 1400 年來最暖的 30 年。11同時，該委員會亦統計出，至 2011 年止，
全球人為二氧化碳排放量已累積約 2 兆億噸。12如果在本世紀內，二 氧化碳排放量能夠管制在 3.7 兆億噸之內，未來升溫控制在攝氏 2 度 之內的可能性，將可高達 60%，13但未來全球若無法積極減碳，本世 紀末增溫將可能超過攝氏 2 度，或許更高，情況將變得更嚴重(如圖 2-1 所示)。
8 Gillen D’Arcy Wood, Tambora: The Eruption That Changed the World (New Jersey: Princeton University Press, 2014), pp.1-10.
9 Gernot Wanger and Martin L. Weitzman, Climate Shock: The Economic Consequences of a Hotter Planet (New Jersey: Princeton University Press, 2015), pp.93-94.
10 Supra note 1, at pp.30-37.
11 International Panel on Climate Change, Climate Change 2013: The Physical Science Basis (Switzerland: International Panel on Climate Change, 2013), p.5.
12 Ibid, at p.12.
13 Ibid, at p.27
圖 2-1 全球氣溫變化可能發展趨勢
註記：RCP2.6-低溫室氣體排放情境；RCP4.5-各國積極減排情境 RCP6.0-各國未積極減排情境；RCP8.5-各國未減排情境
資料來源：International Panel on Climate Change, Climate Change 2013: The Physical Science Basis, Summary for Policymakers (Switzerland:
International Pannel on Climate Change, 2013), p.21.
其 次 ， 美 國 國 家 海 洋 暨 大 氣 總 署 (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)監測資料顯示，在氣溫上升方面，
每年全球暖化之情形沒有停止過，自 1970 年起，全球表溫平均每 10 年上升攝氏 0.17，是 1880-2015 年整個時期每 10 年平均值攝氏 0.07 的兩倍多；14此外，該局指出，自 1880 年至 2017 的氣溫記錄中，2016 年是全球氣溫最炎熱的一年，2015 年次之，2017 年則是第三高。15 另二氧化碳濃度方面，全球二氧化碳濃度在工業革命之前為 280ppm，
1958 年濃度達到 315ppm ，迄今則已超過 400ppm，16有關二氧化碳 濃度之增加如圖 2-2 所示。
14 LuAnn Dahlman, "Climate Change: Global Temperature," National Oceanic and Atmospheric Administration, September 11, 2017, https://www.climate
.gov/news-
features/understanding- climate/climate-change-global-temperature.15 National Centers for Environmental Information, "2017 was Earth's third-warmest year on record,"
National Oceanic and Atmospheric Administration, January 18, 2018, https://www.climate.
gov/news-features/featured-images/2017-was-earths-third-warmest-year-record.
16 National Oceanic and Atmospheric Administration,"Trends in Atmospheric Carbon Dioxide,"
National Oceanic andAtmospheric Administration, https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/full.
html.
圖 2-2 摩那羅(Mauna Loa)觀測二氧化碳之變化曲線
資料來源：National Oceanic and Atmospheric Administration, "Trends in Atmospheric Carbon Dioxide," https://www.esrl.noaa.gov/gmd/
ccgg/ trends/full.html.
此外，根據日本和歐美科學家組成的國際研究團體「全球碳計畫」
(Global Carbon Project)之研究資料顯示，近年來，全球每年的碳排量 均不斷攀升，就 2016 年單一年度而言，全球二氧化碳排放量總量高 達約 360 億噸。17此外，該計畫另項統計資料顯示，自 1990 年至 2016 年止，中國與美國兩國排碳量一直占世界第一或第二位，18過去以來，
例如德、英、俄羅斯、日本及印度等國也是名列前茅的排碳大國(如 表 2-1 所示)。19未來，如果全球無法有效減碳，將很快突破政府間氣 候變遷專門委員會報告中之設限標準。
17 Global Carbon Project, "CO2 Emissions," http://www.globalcarbonatlas.org/en/CO2-emissions.
18 Ibid.
19 Ibid.
表 2-1 1990-2016 年全球碳排量前 10 位國家