溫室效應與全球暖化

冬天氣候忽冷忽熱，夏天溫度年年創新高，天氣變化愈來愈難預測，四季亦 不再分明，相信這是大家共同的感受。英國浪漫派大詩人雪萊絕對無法想像，他 那不朽的〈西風頌〉「如果冬天來了，春天還會遠嗎？」，在我們這個世代竟變成

「冬天遲遲不來，春天到底在哪裡？（蕭富元，2007）」基於這些怪異氣候現象，

研究者在這一小節會先探究造成氣候變遷的溫室效應(Greenhouse Effect)，以 及溫室氣體的種類及來源，接著探討全球暖化所帶來的衝擊，最後分析國家及個 人面對全球暖化時所採取的行動。

一、 變調的溫室效應

溫室效應原是地球大氣層所呈現的一種正常的物理現象。如圖 2-1 所示，太 陽輻射主要以可見光與紫外線通過大氣層，照射至地球表面，而使得地表變熱；

這些熱量會以波長較長的紅外線輻射回大氣中，其中一部分逸散到外太空，但大 部分的紅外線會被大氣層中的「溫室氣體」吸收，再輻射回地表（邱智宏，2005）。

這些溫室氣體層可以隔絕部分太陽紫外線直射地球，以維持生物生存的溫度；其 功能近似園藝環境，為提供適合作物生長溫度而設置的封閉式溫室；夏天溫室內 藉大片玻璃窗吸收太陽輻射，進入室內的熱量因玻璃窗阻隔不易外散掉；冬天寒 風不易入侵，溫室可維持較為溫暖的室內環境。如果沒有溫室效應地球環境可能 是零下 19 度的酷寒；地球因溫室效應存在，才能維持穩定且適合生物生存的環 境（林文澤、孫志鴻，2003 ）。

圖2-1 溫室效應示意圖 資料來源:香港天文臺（2009）

「溫室效應」既然是地球的保護傘，卻又被當成是現代科技的負面產物，背 負著破壞環境的罪名，其原因何在呢？地球自有人類以來，大氣的主要成分如氮 氣、氧氣、水蒸氣等的組成大致穩定，變化不大，但是工業革命後人類不斷經由 工業產物、汽機車廢氣排放，造成溫室氣體大量增加，特別是化石燃料燃燒所產 生之二氧化碳，如圖 2-2 所示有逐年升高的趨勢。二氧化碳大量排入大氣之後，

吸收地表的長波輻射，造成人為的溫室效應，使地表溫度異常增高，造成全球平 均溫度提高約攝氏 0.6 度的「全球暖化」現象，使世界氣候失去平衡（行政院環

保署，2009）。

圖 2-2 全球二氧化碳變化趨勢圖

資料來源：National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA（2007）

二、溫室氣體的種類

1827 年法國的研究者Fourier首先提出溫室氣體的概念，他認為溫室氣體存 在於大氣層，而大氣層則是負責吸收地球輻射的熱氣，維持地球溫度。1860 年英 國的科學家Tyndall發現溫室氣體其實是一些大氣層中微量的氣體(水氣、二氧化 碳、甲烷等)，而主要的氣體(氮與氧)沒有吸熱能力（李培芬，2008）。在 1997 年於日本京都召開的聯合國氣候綱要公約第三次締約國大會中所通過的京都議 定書，明訂針對六種溫室氣體進行削減，包括二氧化碳（CO²）、甲烷（CH⁴）、氧 化亞氮（N²O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）及六氟化硫（SF⁶）。 其中前三項是自然界中本來就存在的物質，而HFCs、PFCs 和SF⁶ 則完全是人造的 化合物。

為了瞭解大氣中不同的溫室氣體對全球增溫現象的影響，科學家引用全球暖 化潛勢值(GWP, global warming potential)加以說明：訂二氧化碳的GWP值為 1，

藉以估算同一時期、同一質量的不同氣體，所造成全球暖化之程度。例如，CH⁴ 的GWP 值為 25，即表示若CH⁴排放 1 公噸，對地球溫室效應的影響程度與 25 公噸

的CO² 相當。表 2-1 列出溫室氣體的來源及其GWP 值，由表中可以看出，CO²在大 氣中的排放量最多，幸好其GWP 值遠小於其他溫室氣體。其他人為產生的溫室氣 體，包括用於冷媒、噴霧劑、發泡劑等各種用途的化合物，它們的GWP 值都很大；

特別值得注意的是，近年來半導體及製鎂產業所產生的SF⁶氣體，排放量雖少，但 其GWP值卻為CO² 的 22800 倍，所造成的增溫效應，實在不容忽視（IPCC，2007、

邱智宏，2005）。

表2-1 各種溫室氣體的ＧＷＰ值及排放來源一覽表

溫室氣體 GWP 值 排放來源 貢獻百分比

CO² 1 燃燒化石燃料(例如石油、煤、天然 氣)、土地利用變更、工業製程

64%

CH⁴ 25 畜牧業（家畜腸道發酵作用）、農耕、

厭氧污水處理

19%

N²O 298 化學工業製程（基本化學原料：硫 酸、硝酸、碳化鈣）、燃燒化石燃料

6%

HFC^S 124-14800 冷凍冷藏設備的冷媒、半導體製程 11%

PFC^S 7390-12200 半導體製程

SF⁶ 22800 半導體製程、重工業、電力業、鋁鎂 合金、平面顯示器產業

資料來源：IPCC 4th Assessment Report（2007）、葉欣誠(2007)

三、全球暖化的衝擊

美 國 國 家 地 理 頻 道 於「 6°C 的 挑 戰 」影 片 中，模 擬 世 紀 末 增 溫 幅 度 自 1°C 至 6°C 所 引 發 的 可 能 效 應。目 前 地 球 的 狀 況 已 經 接 近 了 上 升 1°C 的 情 境，各 地 災 變 陸 續 產 生，許 多 耕 地 已 經 因 氣 候 變 異 變 為 荒 地；到 了 2°C，

地 球 已 經 接 近 了 大 規 模 變 異 的 邊 緣，一 旦 超 過 2°C，地 球 生 態 系 將 變 成 我 們 不 認 識 的 樣 子 。 如 果 人 們 依 照 目 前 的 生 活 與 生 產 型 態 繼 續 發 展 下 去 ， 大 約 到 2040 年，這 2°C 的 界 限 可 能 就 會 被 突 破，屆 時 北 冰 洋 夏 天 無 海 冰，

不 僅 北 極 熊 將 絕 種 ， 更 將 誘 發 暖 化 加 速 的 連 鎖 效 應 。 倘 若 真 得 地 表 均 溫 上 升 到 6°C， 則 是 末 日 情 境 ， 一 切 現 存 的 文 明 均 將 消 失 殆 盡 （ 葉 欣 誠 ， 2009） 。

另 外 ， 根據「IPCC Climate Change 2007」氣候變遷評估報告，因全球暖 化的影響所觀測到的氣候變異如下（引自陳永明、張駿暉、許至聰，2007）：

（一）氣候系統之暖化現象已經被認為是非常明確的，全球平均溫度及海平面高 度在過去 100 年皆有上升趨勢， 過去 100 年（1906-2005）全球平均溫度增幅 為 0.74℃，已較 IPCC 2001 中之所觀測之 100 年（1901-2000）增幅 0.6℃為大。

（二）1961~2003 年全球海平面高度以平均每年 1.8 毫米的速度在上升，而 1993~2003 年這段時間上升的速度增加為每年 3.1 毫米，而北半球之冰雪覆蓋面 積在 80 年代後有明顯下降。

（三）全球陸地之溫度增加速度較海溫為快，而極地之溫度增幅為全球平均的兩 倍。

（四）大部份陸地豪大雨發生的頻率與有增加的趨勢，整體降雨量的變遷空間分 佈有所不同，在北美及南美之東部、北歐及中北亞皆有明顯之上升，而在撒哈拉、

地中海、南非及部份南亞有變乾之趨勢，同時在熱帶及亞熱帶很多地區觀測到較 嚴重及長期之乾旱。

（五）各地之極端溫度皆起了變化，冷日、冷夜及出現霧之頻率明顯減少而暖日、

冷夜及出現熱浪之頻率增多。

（六）強烈颱風之數目在北大西洋有所增加，但在臺灣所處的西北太平洋並沒有 明顯趨勢。

這些事實反映了全球暖化與氣候變遷的確已成為世界各國必須面對的主要

危機。但許多專家學者認為，歷時五年完成的這份報告，沒有列入像是中國、印 度等開發中國家，出乎預料的快速發展和能源需求等，最新的經濟與溫室氣體增 高趨勢，報告內容依然低估了全球暖化趨勢的嚴重性（汪中和，2008）。

而除了上述IPCC氣候評估報告，許多研究機構及研究人員也有相關的重要發 現，例如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）。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可能造成環境的重大 危機？

但是，根據研究者所收集的國內外文獻，發現不管是學生、教師或是民眾對 於全球暖化均存在著迷思概念，如多位研究者針對職前教師的暖化知識概念的研 究結果發現，職前教師雖然可以指出「全球暖化改變了天氣，並導致極區冰帽融 解及洪氾發生」，且認為「增強的溫室效會使地球溫度上升」，但卻「高估了海 平面及溫度上升的情況」，也較不瞭解「暖化現象對疾病及農作物所造成的影 響」、「京都議定書對締約國家要求減量的責任」，甚至認為「溫室效應增強將 引發地震」、「臭氧層破洞是造成全球暖化的原因之一」（Dove , 1996；Summers et al., 2001；張凱惠，2006；湯宜佩，2007）。另外，Papadimitriou (2004) 針對希臘一所大學172位學生對氣候變遷、溫室效應所進行的開放式問卷調查研 究顯示，有不少學生認為「全球暖化的主要原因是臭氧層的破洞導致大量太陽輻 射線入侵地球，或是使用核子武器等因素所造成的」，而有些學生更對於溫室效 應的認識不足，無法做任何的回答，且發生對於一些名詞如天氣及氣候模糊不

清，不清楚溫室氣體的種類是哪些等迷思概念，對於環境保護的方式也無法具體 的提出看法，且很多並非是真正減緩氣候變遷的有效方法，而就算是真正提出有 效的措施，如減少汽機車排放量、植樹、尋找替代能源等，亦發現受試者並不清 楚為何這些方式有助於減緩氣候變遷的原因。Boyes & Stanisstreet (1993)針 對11-16歲的英美學生調查全球暖化的的成因、後果與改善方式的研究結果得 到，學生會有溫室效應導致氣候模式改變的想法，但是也有學生認為「使用無鉛 汽油可以減緩全球暖化」，「臭氧層破洞導致溫室效應」，「全球暖化會導致皮膚 癌、心臟病」，「全球暖化是由於太陽的輻射增加所導致」等迷思概念。國內也有 研究發現不管是大學生還是一般民眾對全球暖化也都存在著迷思概念，例如：「人

清，不清楚溫室氣體的種類是哪些等迷思概念，對於環境保護的方式也無法具體 的提出看法，且很多並非是真正減緩氣候變遷的有效方法，而就算是真正提出有 效的措施，如減少汽機車排放量、植樹、尋找替代能源等，亦發現受試者並不清 楚為何這些方式有助於減緩氣候變遷的原因。Boyes & Stanisstreet (1993)針 對11-16歲的英美學生調查全球暖化的的成因、後果與改善方式的研究結果得 到，學生會有溫室效應導致氣候模式改變的想法，但是也有學生認為「使用無鉛 汽油可以減緩全球暖化」，「臭氧層破洞導致溫室效應」，「全球暖化會導致皮膚 癌、心臟病」，「全球暖化是由於太陽的輻射增加所導致」等迷思概念。國內也有 研究發現不管是大學生還是一般民眾對全球暖化也都存在著迷思概念，例如：「人