溫室效應

溫室效應

溫室效應(英文:Greenhouse Effect),又稱"花房效應",是大氣保溫效應的俗稱。大氣能使太陽短波輻射到達地面,但地表受熱後向外放出的大量長波熱輻射線卻被大氣吸收,這樣就使地表與低層大氣溫作用類似于栽培農作物的溫室,故名溫室效應。自工業革命以來,人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加,大氣的溫室效應也隨之增強,已引起全球氣候變暖等一系列極其嚴重問題,引起了全世界各國的關註。

法國學者Jean-Baptiste Joseph Fourier(1768~1830)于1824年第一個提出溫室效應

  • 中文名稱
    溫室效應
  • 外文名稱
    Greenhouse effect
  • 別名
    花房效應
  • 危害
    全球氣候變暖,海平面上升,氣候反常,土地沙漠化,缺氧

​基本介紹

​溫室效應是指透射陽光的密閉空間由于與外界缺乏熱交換而形成的保溫效應,就是太陽短波輻射可以透過大氣射入地面,而地面增暖後放出的長波輻射卻被大氣中的二氧化碳等物質所吸收,從而產生大氣變暖的效應。大氣中的二氧化碳就像一層厚厚的玻璃,使地球變成了一個大暖房。據估計,如果沒有大氣,地表平均溫度就會下降到-23℃,而實際地表平均溫度為15℃,這就是說溫室效應使地表溫度提高至38℃。

溫室效應

大氣能使太陽短波輻射到達地面,但地表向外放出的長波熱輻天然氣燃燒產生的二氧化碳,遠遠超過了過去的水準。而另一方面,由于對森林亂砍亂伐,大量農田建成城市和工廠,破壞了植被,減少了將二氧化碳轉化為有機物的條件。再加上地表水域逐漸縮小,降水量大大降低,減少了吸收溶解二氧化碳的條件,破壞了二氧化碳生成與轉化的動態平衡,就使大氣中的二氧化碳含量逐年增加。空氣中二氧化碳含量的成長,就使地球氣溫發生了改變。但是有樂觀派科學家聲稱,人類活動所排放的二氧化碳遠不及火山等地質活動釋放的二氧化碳多。他們認為,最近地球處于活躍狀態,諸如喀拉喀托火山和聖海倫斯火山接連大爆發就是例證。地球正在把它腹內的二氧化碳釋放出來。所以溫室效應並不全是人類的過錯。這種看法有一定道理,但是無法解釋工業革命之後二氧化碳含量的直線上升,難道全是火山噴出的嗎?

在空氣中,氮和氧所佔的比例是最高的,它們都可以透過可見光與紅外輻射。但是二氧化碳就不行,它不能透過紅外輻射。所以二氧化碳可以防止地表熱量輻射到太空中,具有調節地球氣溫的功能。如果沒有二氧化碳,地球的年平均氣溫會比目前降低20 ℃。但是,二氧化碳含量過高,就會使地球仿佛捂在一口鍋裏,溫度逐漸升高,就形成“溫室效應”。形成溫室效應的氣體,除二氧化碳外,還有其他氣體。其中二氧化碳約佔75%、氯氟代烷約佔15%~20%,此外還有甲烷、一氧化氮等30多種。

如果二氧化碳含量比現在增加一倍,全球氣溫將升高3 ℃~5 ℃,兩極地區可能升高10 ℃,氣候將明顯變暖。氣溫升高,將導致某些地區雨量增加,某些地區出現幹旱,颶風力量增強,出現頻率也將提高,自然災害加劇。更令人擔憂的是,由于氣溫升高,將使兩極地區冰川融化,海平面升高,許多沿海城市、島嶼或低窪地區將面臨海水上漲的威脅,甚至被海水吞沒。20世紀60年代末,非洲下撒哈拉牧區曾發生持續6年的幹旱。由于缺少糧食和牧草,牲畜被宰殺,飢餓致死者超過150萬人。

溫室效應

這是“溫室效應” 給人類帶來災害的典型事例。因此,必須有效地控製二氧化碳含量增加,控製人口成長,科學使用燃料,加強植樹造林,綠化大地,防止溫室效應給全球帶來的巨大災難。

科學家預測,今後大氣中二氧化碳每增加1倍,全球平均氣溫將上升1.5~4.5℃,而兩極地區的氣溫升幅要比平均值高3倍左右。因此,氣溫升高不可避免地使極地冰層部分融解,引起海平面上升。海平面上升對人類社會的影響是十分嚴重的。如果海平面升高1 m,直接受影響的土地約5×106 km2,人口約10億,耕地約佔世界耕地總量的1/3。如果考慮到特大風暴潮和鹽水侵入,沿海海拔5 m以下地區都將受到影響,這些地區的人口和糧食產量約佔世界的1/2。一部分沿海城市可能要遷入內地,大部分沿海平原將發生鹽漬化或沼澤化,不適于糧食生產。同時,對江河中下遊地帶也將造成災害。當海水入侵後,會造成江水水位抬高,泥沙淤積加速,洪水威脅加劇,使江河下遊的環境急劇惡化。溫室效應和全球氣候變暖已經引起了世界各國的普遍關註,目前正在推進位訂國際氣候變化公約,減少二氧化碳的排放已經成為大勢所趨。

科學家預測,如果我現在開始有節製的對樹木進行採伐,到2040年,全球暖化會降低5%。

主要特點

溫室有兩個特點:1.溫度室內高,2.不散熱。生活中我們可以見到的玻璃育花房和蔬菜大棚就是典型的溫室。使用玻璃或透明塑膠薄膜來做溫室,是讓太陽光能夠直接照射進溫室,加熱室內空氣,而玻璃或透明塑膠薄膜又可以不讓室內的熱空氣向外散發,使室內的溫度保持高于外界的狀態,以提供有利于植物快速生長的條件。之所以稱這一效應為溫室效應,亦與此原理有關。

基本簡介

名稱

溫室效應(來自IPCC術語表中對溫室效應所做出的定義的中文版。)

地球表面變熱的現象是由環境污染引起的溫室效應。

形成原因

溫室效應加劇主要是由于現代化工業社會燃燒過多煤炭、石油和天然氣,這些燃料燃燒後放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無形的玻璃罩,使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間反射,其結果是地球表面變熱起來。因此,二氧化碳也被稱為溫室氣體

溫室效應

影響

溫室氣體有效地吸收地球表面、大氣本身相同氣體和雲所發射出的紅外輻射。大氣輻射向所有方向發射,包括向下方的地球表面的放射。溫室氣體則將熱量捕獲于地面- - 對流層系統之內。這被稱為“自然溫室效應”。大氣輻射與其氣體排放的溫度水準強烈耦合。在對流層中,溫度一般隨高度的增加而降低。從某一高度射向空間的紅外輻射一般產生于平均溫度在-19℃的高度,並通過太陽輻射的收入來平衡,從而使地球表面的溫度能保持在平均1 4 ℃。溫室氣體濃度的增加導致大氣對紅外輻射不透明性能力的增強,從而引起由溫度較低、高度較高處向空間發射有效輻射。這就造成了一種輻射強迫,這種不平衡隻能通過地面 對流層系統溫度的升高來補償。這就是“增強的溫室效應”。如果大氣不存在這種效應,那麽地表溫度將會下降約3度或更多。反之,若溫室效應不斷加劇,全球溫度也必將逐年持續升高。

溫室效應

在2006年公布的氣候變化經濟學報告中顯示,如果我們繼續現在的生活方式,到2100年全球氣溫將有50%的可能會上升4攝氏度多。同時,英國《衛報》表示,氣溫如果這樣升高就會打亂全球數百萬人的生活,甚至全球的生態平衡,最終導致全球發生大規模的遷移和沖突。

發生原因

一般原因

溫室效應

溫室效應主要是由于現代化工業社會過多燃燒煤炭、石油天然氣,大量排放尾氣,這些燃料燃燒後放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結果是形成一種無形的玻璃罩,使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發散,對紫外線進行反射,其結果是地球表面變熱起來。因此,二氧化碳也被稱為溫室氣體

人類活動和大自然還排放其他溫室氣體,它們是:氟氯烴(CFC〕、甲烷、低空臭氧、和氮氧化物氣體、地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮遊生物和陸地上的森林,尤其是熱帶雨林

解決方法

為減少大氣中過多的二氧化碳,一方面需要人們盡量節約用電(因為發電燒煤〕,少開汽車。另一方面保護好森林和海洋,比如不亂砍濫伐森林,不讓海洋受到污染以保護浮遊生物的生存。我們還可以通過植樹造林,減少使用一次性方便木筷,節約紙張(造紙用木材〕,不踐踏草坪等等行動來保護綠色植物,使它們多吸收二氧化碳來幫助減緩溫室效應。

新說

自1975年以來,地球表面的平均溫度已經上升了0.9華氏度(0.5攝氏度 ),由溫室效應導致的全球變暖已成了引起世人關註的焦點問題。學術界一直被公認的學說認為由于燃燒石油天然氣等產生的二氧化碳是導致全球變暖的罪魁禍首。然而經過幾十年的觀察研究,來自美國Goddard空間研究所的詹姆斯·漢森博士提出新觀點,認為溫室氣體主要不是二氧化碳,而是碳粒粉塵等物質。

碳粒粉塵是一種固體顆粒狀物質,主要是由于燃燒煤和柴油等高碳量的燃料時碳利用率太低而造成的,它不僅浪費資源,更引起了環境的污染。眾多的碳粒聚集在對流層中導致了雲的堆積,而雲的堆積便是溫室效應的開始,因為40%至90%的地面熱量來自由雲層所產生的大氣 逆輻射,雲層越厚,熱量越是不能向外擴散,地球也就越裹越熱了。

漢森博士對于各種溫室氣體的含量變化都做了整理記錄,發現在1950至1970年間,二氧化碳 的含量成長了近兩倍,而從70年代到90年代後期,二氧化碳含量則有所減少。用目前流行的理論很難解釋仍在惡化的全球變暖的現象。

漢森博士認為,除了碳粒粉塵以外,還有一些氣體物質能導致溫室效應,如對流層中的臭氧 (正常的臭氧應集中在平流層中)、甲烷,還有巨毒無比的氟氯烴。但這些污染源的治理就相對困難些了。可喜的是,近幾十年來非二氧化碳的溫室氣體含量已經有了一定的下降,如若 甲烷和對流層中的臭氧含量也能逐年下降趨勢,那麽再過50年,地球表面平均溫度的變化將近乎零!

解決方略

碳粒粉塵並不是不可避免的東西,隨著內燃機品質的不斷提高,甚或不使用內燃機的交通工 具的問世,不能燒盡而剩餘的碳粒是可以減少的。漢森博士的學說能夠成立,則給地球帶來了降溫的新希望,但願地球早日退燒。

工業革命前大氣中二氧化碳含量是280ppm,如按目前成長的速度,到2100年二氧化碳含量將增加到550ppm,即幾乎增加一倍。全世界的許多氣象學家都在努力研究,CO2含量增加一倍以後,到2100年全球的平均氣溫會增高多少?

目前採用的具體辦法是,根據大氣運動規律和物理狀態變化規律,設計成數值模式進行計算。不過,由于人們對大氣運動變化規律認識得還不夠完善,採取的簡化計算辦法不同,各個模式的計算結果常相差很大。為此,80年代美國科學院組織了評估委員會,對這些模式的結果進行研究和綜合評估,最終得出CO2倍增後全球平均氣溫將上升3℃土1.5℃,即1.5℃-4.5℃。這就是對本問題最有權威的組織--聯合國IPCC第一次《報告》中採用的數位。

亟待解決

近年來,氣候模式的模擬能力有了重大改進,這主要是考慮了大氣中氣溶膠(空氣中懸浮的微小顆粒)的作用。因為在燃燒化石燃料放出CO2的同時也釋放出了巨量的硫化物等氣溶膠。這種氣溶膠會遮擋部分陽光到達地面,因此使地面氣溫降低,起到冷卻作用。其數值據IPCC估計可達-0.5瓦/米2。即相當于CO2增溫效應(1.56瓦/米2)的1/3,比甲烷的增溫效應(+0.47瓦/米2)還略大。主要根據這個改進,IPCC在l996年公布的第二個《報告》中,把2100年CO2倍增後全球平均氣溫的升溫值從1.5℃-4.5℃,修改為1.0℃-3.5℃。評估報告中還指出,由于海洋的巨大熱慣性,到2100年這個增溫值中大約隻有50%-90%得以實現。

然而,模式計算結果還說明,全球平均增溫1.0℃-3.5℃不均勻分布于世界各地,而是赤道和熱帶地區不升溫或幾乎不升溫,升溫主要集中在高緯度地區,數量可達6℃-8℃甚至更大。這一來便引起另一嚴重後果,即兩極和格陵蘭的冰蓋會發生融化,引起海平面上升。北半球高緯度大陸的凍土帶也會融化或變薄,引起大範圍地區沼澤化。還有,海洋變暖後

溫室效應

海水

體積膨脹也會引起海平面升高。IPCC的第一次評估報告中預計海平面上升70-140釐米(相應升溫1.5℃-4.5℃),第二次評估報告中比第一次評估結果降低了約25% (相應升溫1.0℃一3.5℃),最可能值為50釐米。IPCC的第二次評估報告還指出,從19世紀末以來的百年間,由于全球平均氣溫上升了0.3℃-0.6℃,因而全球海平面相應也上升了10-25釐米。

全球海平面的上升將直接淹沒人口密集、工農業發達的大陸沿海低地地區,因此後果十分嚴重。1995年11月在柏林召開的聯合國《氣候變化架構公約》締約方第二次會議上,44個小島國組成了小島國聯盟,為他們的生存權而呼吁。

此外,研究結果還指出,CO2增加不僅使全球變暖,還將造成全球大氣環流調整和氣候帶向極地擴展。包括中國北方在內的中緯度地區降水將減少,加上升溫使蒸發加大,因此氣候將趨幹旱化。大氣環流的調整,除了中緯度幹旱化之外,還可能造成世界其他地區氣候異常和災害。例如,低緯度台風強度將增強,台風源地將向北擴展等。氣溫升高還會引起和加劇傳染病流行等。以瘧疾為例,過去5年中世界瘧疾發病率已翻了兩番,現在全世界每年約有5億人得瘧疾,其中200多萬人死亡。

但是,溫室效應也並非全是壞事。因為最寒冷的高緯度地區增溫最大,因而農業區將向極地大幅度推進。CO2增加也有利于植物光合作用而直接提高有機物產量。還有論文指出,在中國和世界歷史時期中溫暖期多是降水較多、幹旱區退縮的繁榮時期,等等。

當然,在大氣溫室效應這個問題上,也有不同意見。例如,過去有些科學家認為目前數值模式還不成熟,計算結果過于誇大;百年升高0.3℃-0.6℃屬于正常氣候變化,不能證明是大氣溫室效應所造成,等等。當然這是少數人的意見。

盡管如此,但對于目前大氣中CO2濃度和全球溫度正迅速增加,以及溫室氣體增加會造成全球變暖的原理,都是沒有爭論的事實。我們如果等到問題發展到了人類可以明顯感知的水準,這時候往往已經難以逆轉,那麽就為時已晚。因此現在就必須引起高度重視,以便採取對策,保護好人類賴以生存的大氣環境

環境影響

全球變暖

溫室氣體濃度的增加會減少紅外線輻射放射到太空外,地球的氣候因此需要轉變來使吸取和釋放輻射的份量達至新的平衡。這轉變可包括‘全球性’的地球表面及大氣低層變暖,因為這樣可以將過剩的輻射排放出外。雖然如此,地球表面溫度的少許 上升可能會引發其他的變動,例如:大氣層雲量及環流的轉變。當中某些轉變可使地面變暖加劇(正反饋),某些則可令變暖過程減慢(負反饋)。利用復雜的氣候模式,‘政府間氣候變化專門委員會’在第三份評估報告估計全球的地面平均氣溫會在2100年上升1.4至5.8℃。這預計已考慮到大氣 層中懸浮粒子傾于對地球氣候降溫的效應與及海洋吸收熱能的作用 (海洋有較大的熱容量)。但是,還有很多未確定的因素會影響 這個推算結果,例如:未來溫室氣體排放量的預計、對氣候轉變的各種反饋過程和海洋吸熱的幅度等等。

溫室效應

地球上的病蟲害增加

溫室效應可使史前致命病毒威脅人類

美國科學家近日發出警告,由于全球氣溫上升令北極冰層溶化,被冰封十幾萬年的史前致命病毒可能會重見天日,導致全球陷入疫症恐慌,人類生命受到嚴重威脅。紐約錫拉丘茲大學的科學家在最新一期《科學家雜志》中指出,早前他們發現一種植物病毒TOMV,由于該病毒在大氣中廣泛擴散,推斷在北極冰層也有其蹤跡。于是研究員從格陵蘭抽取 4塊年齡由 500至14萬年的冰塊,結果在冰層中發現TOMV病毒。研究員指該病毒表層被堅固的蛋白質包圍,因此可在逆境生存。

溫室效應

這項新發現令研究員相信,一系列的流行性感冒、小兒麻痹症和天花等疫症病毒可能藏在冰塊深處,目前人類對這些原始病毒沒有抵抗能力,當全球氣溫上升令冰層溶化時,這些埋藏在冰層千年或更長的病毒便可能會復活,形成疫症。科學家表示,雖然他們不知道這些病毒的生存希望,或者其再次適應地面環境的機會,但肯定不能抹煞病毒卷土重來的可能性。

海平面上升

假若‘全球變暖’正在發生,有兩種過程會導致海平面升高。第一種是海水受熱膨脹令水準面上升。第二種是冰川和格陵蘭及南 極洲上的冰塊溶解使海洋水份增加。預期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09米至0.88米之間。

溫室效應

全球暖化南太小島即將沒頂

全球暖化使南北極的冰層迅速融化,海平面不斷上升,世界銀行的一份報告顯示,即使海平面隻小幅上升1米,也足以導致5600萬開發中國家人民淪為難民。而全球第一個被海水淹沒的有人居住島嶼即將產生——位于南太平洋國家巴布亞紐幾內亞的島嶼卡特瑞島,目下島上主要道路水深及腰,農地也全變成爛泥巴地。

氣候反常

氣候反常,極端天氣多是因為全球性溫室效應,即二氧化碳這種溫室氣體濃度增加,使熱量不能發散到外太空,使地球變成一個保溫瓶,而且還是不斷加溫的保溫瓶.全球溫度升高,使得南北極冰川大量融化,海平面上升,導致海嘯,台風,夏天非常熱,冬天非常冷的氣候反常,極端天氣多.

土地沙漠化

土地沙漠化是一個全球性的環境問題。有歷史記載以來,中國已有1200萬公頃的土地變成了沙漠,特別是近50年來形成的“現代沙漠化土地”就有500萬公頃。據聯合國環境規劃署(UNEP)調查,在撒哈拉沙漠的南部,沙漠每年大約向外擴展150萬公頃。全世界每年有600萬公頃的土地發生沙漠化。每年給農業生產造成的損失達260億美元[1,2,3]。從1968年到1984年,非洲撒哈拉沙漠的南緣地區發生了震驚世界的持續17年的大旱,給這些國家造成了巨大經濟損失和災難,死亡人數達200多萬[3]。沙漠化使生物界的生存空間不斷縮小,已引起科學界和各國政府的高度重視。5年前我們提出,氣候變冷和構造活動變弱是沙漠化的主要原因,人類活動加速了沙漠化的進程[4]。近期中國科學家對羅布泊的科學考察提供了不可辯駁的證據

影響

經濟的影響

​全球有超過一半人口居住在沿海100公裏的範圍以內,其中大部分住在海港 附近的城市區域。所以,海平面的顯著上升對沿岸低窪地區及海島會造成嚴重的經濟損害,例如:加速沿岸沙灘被海水的沖蝕、 地下淡水被上升的海水推向更遠的內陸地方。

農業的影響

實驗證明在CO2高濃度的環境下,植物會生長得更快速和高大。但是,‘全球變暖’的結果可會影響大氣環流,繼 而改變全球的雨量分布與及各大洲表面土壤的含水量。由于未能清楚了解‘全球變暖’對各地區性氣候的影響,以致對植物生態所 產生的轉變亦未能確定。

2011年5月,美國史丹福大學(Stanford University)發表由洛克菲勒基金會(RockefellerFoundation)贊助的溫室效應(GlobalWarming)研究指出,美國、加拿大墨西哥的農產品,在最近30年的全球氣溫上升之中,到目前為止所受到影響不大。這是美國首次發表大氣溫度對農作物生產相關的研究報告。報告刊登在最新一Science Express雜志。

史丹福大學地球環境系統助教羅貝爾(David Lobell)表示,研究從1980年開始監看溫室效應與農作物生產之間的關系。研究指出,自1980年以來,全球小麥生產下降了5.5%,玉米生產下降4%,全球稻米和黃豆則沒有受到太大影響。

羅貝爾指出,美國是全球最大的玉米及黃豆生產國,約佔全球生產的40%,過去30年間並沒有受到太大的溫室效應影響。羅貝爾強調,「到目前為止沒受到影響,未來十年則很難說。」

羅貝爾表示,美國之外的地區如俄羅斯、法國、印度等國家的小麥;中國和巴西的玉米產量,在過去30年間的生產都下降。美國生產玉米及黃豆地區沒有受到溫室效果的影響,引起氣候學家高度的興趣,研究為何會不受到影響。「科學家重新檢討溫室效應在全世界不同地區造成的影響,探討是否有其它原因造成溫室效應。」

羅貝爾指出,根據「全球政府互聯氣候研究」(IPCC)自1950年開始的研究,地球氣溫平均每十年上升攝氏0.13度。IPCC預測未來20到30年間,氣溫上升的更快,「如果這項預測屬實,美加地區的農作物生產也將受到影響。」

報告同時指出,因溫室效應影響而減少的生產,使全球農作物價格自1980年到現在上升了20%。

海洋生態的影響

沿岸沼澤地區消失肯定會令魚類,尤其是貝殼類的數量減少。河口水質變鹹可會減少淡水魚的品種數目,相反該地區海洋魚類的 品種也可能相對增多。至于整體海洋生態所受的影響仍未能清楚知道。

水迴圈的影響

全球降雨量可能會增加。但是,地區性降雨量的改變則仍未知道。某些地區可有更多雨量,但有些地區的雨量可能會減少。此外 ,溫度的提高會增加水份的蒸發,這對地面上水源的運用帶來壓力。

科學家預測:如果地球表面溫度的升高按現在的速度繼續發展,到2050年全球溫度將上升2-4℃,南北極地冰山將大幅度融化,導致海平面大大上升,一些島嶼國家和沿海城市將淹于水中,其中包括幾個著名的國際大城市:紐約上海東京雪梨

溫室效應

對男女比例平衡的影響

研究人員比較擔心的是,在全球溫度日益增高的溫室效應下,男寶寶出生的機率會越來越高,可能會造成男女比例的失衡

過去的研究早就發現,小老鼠和小蝙蝠的性別、出生時間、與環境溫度有相當密切的關連性。為了找出人類寶寶的性別與環境溫度的關系,德國研究人員則是針對1946-1995年間的出生記錄進行追蹤,並且對照當地的溫度變化。結果發現,當地的四月到六月是男寶寶出生最多的月份,十月則是男寶寶出生最少的月份。

進一步的分析顯示,受精卵結合前一個月的環境溫度,也就是男生與女生在性行為發生前的一個月所處環境的溫度,是影響寶寶性別的重要因素。高溫環境容易創造男寶寶,低溫環境容易創造女寶寶。

溫度之所以會影響寶寶性別,研究人員的假設是:高溫會影響精子的X染色體,讓女寶寶不容易出生;低溫會影響精子的Y染色體,讓男寶寶不容易出生。

另一個假設則是:溫度越高、做愛的欲望越強。高溫的環境會刺激男女性行為頻率的增加,也使得女性更容易受孕。

其它的研究則是認為,帶有Y染色體的精子,遊得比較快;但是帶有X染色體的精子,比較強壯。所以在性行為頻繁的狀況下,帶有Y染色體的精子比較容易與卵子結合,生出男寶寶。但是在性行為減少的狀況下,帶有X染色體的精子比較容易等到與卵子結合的機會,更容易生出女寶寶。

基本對策

迄今為止,我們無法提出有效的解決對策,但是退而求其次,至少應該想盡辦法努力抑製排放量的成長,不可聽天由命任憑發展。

首先,暫訂2050年作為目標。如果按照目前這種情勢發展下去,綜合各種溫室效應氣體的影響,預計地球的平均氣溫屆時將要提升兩度以上。一旦氣溫發生如此大幅提升,地球的氣候將會引起重大變化。

溫室效應

因此為今之計,莫過于竭盡所能採取對策,盡量抑製上升的趨勢。目前國際輿論也在朝此方向不斷進行呼吁,而各國的研究機構亦已提出各種具體的對策方案。

可惜仔細檢視各種方案之後,迄今尚未發現任何一項對策足以獨挑大梁解決問題。因此,吾人遂有必要尋求一切可能性,全面考量這些對策方案究竟具有何等效果。

全面禁用氟氯碳化物

實際上全球正在朝此方向推動努力,是以此案最具實現可能性。倘若此案能夠實現,對于2050年為止的地球溫暖化,根據估計可以發揮3%左右的抑製效果。

保護森林的對策方案

今日以熱帶雨林為生的全球森林,正在遭到人為持續不斷的急劇破壞。有效的因應對策,便是趕快停止這種毫無節製的森林破壞,另一方面實施大規模的造林工作,努力促進森林再生。目前由于森林破壞而被釋放到大氣中的二氧化碳,根據估計每年約在1~2gt.碳量左右。倘若各國認真推動節製砍伐與森林再生計畫,到了2050年,可能會使整個生物圈每年吸收相當于0.7gt.碳量的二氧化碳。具結果得以降低7%左右的溫室效應。

汽車燃料的改善

日本汽車在此方面已獲技術提升,大幅改善昔日那種耗油狀況。但在美國等地,或許是因油藏豐富,對于省油設計方面,至今未見有何明顯改善跡象,仍舊維持過度耗油的狀況。因此,該地區生產的汽車在改善燃油設計方面,具有充分發揮的餘地。由于此項努力所導致的化石燃料消費削減,估計到了2050年,可使溫室效應降低5%左右。

改善能源使用效率

要改善其他各種場合的能源使用效率。今日人類生活,到處都在大量使用能源,其中尤以住宅和辦公室的冷暖氣設備為最。因此,對于提升能源使用效率方面,仍然具有大幅改善餘地,這對2050年為止的地球溫暖化,預計可以達到8%左右的抑製效果。

對化石燃料的限製

如此一來,或許可以促使生產廠商及消費者在使用能源時有所警惕,避免作出無謂的浪費。而其稅金收入,則可用于森林保護和替代能源的開發方面。

任何化石燃料一經燃燒,就會排放出二氧化碳來。惟其排放量會因化石燃料種類而有不同。由于天然瓦斯的主要成分為甲烷,故其二氧化碳排放量要比煤炭、石油為低。同樣是要產生一千卡的熱量,煤炭必須排放相當于0.098公克碳量的二氧化碳;這在石油則為0.085公克;若是換成天然瓦斯隻需排放0.056公克即可。

溫室效應

因此,有人提案依照天然瓦斯、石油、煤炭的順序予以加重課稅。譬如生產方面,要對二氧化碳排放量較高的煤炭,以能量換算,每十億焦耳課稅0.5美元,而對天然瓦斯則隻課稅0.23美元。亦即二氧化碳排放量愈高的化石燃料課稅愈重。至于消費方面的情形亦復加此,其課稅比例在煤炭訂為23%,在天然瓦斯訂為13%。

當然,現今階段隻不過是有這麽一個構想而已。但若果真付諸實行,可望對于2050年為止的地球溫暖化,提供大約5%的抑製效果。

鼓勵使用天然瓦斯

鼓勵使用天然瓦斯作為主要能源。因為天然瓦斯較少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯,此案則是希望更進一步推廣這種運動。惟其抑製溫暖化的效果並不太大,頂多隻有1%的程度左右。

汽機車的排氣限製

由于汽機車的排氣中,含有大量的氮氧化物與一氧化碳,因此希望減少其排放量。這種作法雖然無法達到直接削減二氧化碳的目的,但卻能夠產生抑製臭氧和甲烷等其他溫室效應氣體的效果。預計將對2050年為止的溫暖化,分擔2%左右的抑製效果。

鼓勵使用太陽能

譬如推動所謂“陽光計畫”之類。這方面的努力能使化石燃料用量相對減少,因此對于降低溫室效應具備直接效果。不過,就算積極推動此項方案,對于2050年為止的溫暖化,隻具4%左右的抑製效果。其效果似乎未如人們的期待。

開發替代能源

利用生物能源(Biomass Energy)作為新的幹凈能源。亦即利用植物經由光合作用製造出來的有機物充當燃料,藉以取代石油等既有的高污染性能源。

徹底、簡單、最佳方案

地球表面的C迴圈:

溫室效應

從大氣中的CO2經過植物的光合作用,變成C 經過,植物的呼吸作用、 自然分解者分解、燃燒、 動物的呼吸作用等等化學|生物過程,變成CO2,重新返回大氣。

本來上天已經安排好了一切,把地球表面上那些過多的對人類和地球上所有生物有害的CO、SO2 ...都以礦物質的形式埋到了地下,是人類自己把它們挖出來使用,才會造成溫室效應,引起了氣候變暖,酸雨也是。

最終方案:逐步停止到最後全面停止石油、煤炭、天然氣、硫磺。的開採和使用,並且,通過什麽途徑把過多的C從地球表面上消失{把過多的C埋到地下,這應該是人類目前所必須做的。地球表面的C迴圈 ,那總之就是一個迴圈....沒有人可以阻止地球表面上的C氧化的。

很顯然,溫室效應是在工業革命之後才有的。應該說是:人類把C挖出來使用後才出現的。很顯然的,種樹,對于溫室效應隻是暫時的,對CO2減少隻是暫時的。因為發生化學反應,C原子數量不變,很顯然的地球表面上的C,那就是一個迴圈的。連到國小生都會想明白的,不斷往這個迴圈裏面加入C 就隻會使得,地球表面上的C 越來越多的。很顯然的,當天然氣以及那些所有的燃料都被挖出來使用後,地球表面的情況,就會跟億萬年以前的地球一樣了,這樣的話,不僅物種會死,人也會死的啊!!

開發新能源具有非常,沉重的歷史使命。開發新能源就是拯救地球!!開發新能源就是拯救全人類!!總之,那些地下C 都是不可再生的能源,遲早都會用完的。但是樹林對于生態系統的作用是很大的。樹林是野生動植物的生存場所,金光集團的速生林對環境是隻有破壞意義的!!

燃燒生物能源也會產生二氧化碳,這點固然是和化石燃料相同,不過生物能源系從大自然中不斷吸取二氧化碳作為原料,故可成為重覆迴圈的再生能源,達到抑製二氧化碳濃度成長的效果。

此外也有可能是自然規律,因為古代恐龍時期地球比現在還熱。

‘溫室效應’是指地球大氣層上的一種物理特徵。假若沒有大氣層,地球表面的平均溫度不會是現在 合宜的15℃,而是十分低的-18℃。這溫度上的差別是由于一類名為溫室氣體所引致,這些氣體吸收紅外線輻射而影響到地球整 體的能量平衡。在現況中,地面和大氣層在整體上吸收太陽輻射後能平衡于釋放紅外線輻射到太空外(圖一)。但受到溫室氣體的 影響,大氣層吸收紅外線輻射的份量多過它釋放出到太空外,這使地球表面溫度上升,此過程可稱為‘天然的溫室效應’。但由 于人類活動釋放出大量的溫室氣體,結果讓更多紅外線輻射被折返到地面上,加強了‘溫室效應’的作用。

圖一簡略地說明地球大氣層的長期輻射平衡情況。太陽總輻射量(240瓦每平 方米)和紅外線的釋放量應要均等。其中約三分之一(103瓦每平方米)的太陽輻射會被反射而餘下的會被地球表面所吸收。此外,大氣 層的溫室氣體和雲團吸收及再次釋放出紅外線輻射,使到地面更暖,高出約33℃。

(來源: Intergovernmental Panel on Climate Change,1994: Radiative Forcing of Climate Change and An Evaluation of the IPCC IS92 Emission Scenarios,Cambridge University Press,U.K.)

溫室氣體介紹

種類

溫室氣體佔大氣層不足1%。其總濃度需視乎各‘源’和‘匯’的平衡結果。‘源’是指某些化學或物理過程使到溫室氣體濃 度增加,相反‘匯’是令其減少。人類的活動可直接影響各種溫室氣體的‘源’和‘匯’而因此改變了其濃度。

大氣層中主要的溫室氣體可有二氧化碳(CO2),甲烷(CH4),一氧化二氮(N2O),氯氟碳 化合物(CFCs)及臭氧(O)。大氣層中的水氣(H2O)雖然是‘天然溫室效應’的主要原因,但普遍認為它 的成份並不直接受人類活動所影響。表一顯示了一些溫室氣體的特徵。

‘全球變暖潛能’(Global Warming Potential)

各種溫室氣體對地球的能量平衡有不同程度的影響。為了幫助決策者能量度各種溫室氣體對地球變暖的影響,‘跨政府氣候轉變 委員會’ (Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)在1990年的報告中引入‘全球變暖潛能’的概念。‘全球變暖潛能’ 是反映溫室氣體的相對強度,其定義是指某一單位質量的溫室氣體在一定時間內相對于CO2累積輻射力*。表二列出 ‘跨政府氣候轉變委員會’報告內一些溫室氣體的‘全球變暖潛能’。對氣候轉變的影響來說,‘全球變暖潛能’的指數已考慮到 各溫室氣體在大氣層中的存留時間與及其吸收輻射的能力。在計算‘全球變暖潛能’的時候,是需要明瞭各溫室氣體在大氣層中的 演變情況(通常不太了解)和它們在大氣層的餘量所產生的輻射力(比較清楚知道)。因此,‘全球變暖潛能’含有一些不確定因素, 以CO2為相對比較,一般約在±35%。

*輻射力的定義是由 于太陽或紅外線輻射份量的轉變而引致對流層頂部的平均輻射改變。輻射力影響了地球吸收和釋放輻射的平衡。正值的輻射力會使地球 表面變暖,負值的輻射力使地球表面變涼。

濃度的轉變

i) 二氧化碳(CO2)

夏威夷的冒納羅亞觀象台在1958年已開始對大氣層CO匠度作仔細量度。表二顯示CO在大氣層中 的每年平均濃度由1958年約315ppmv(百萬份之一體積)升至1997年約363ppmv。冒納羅亞觀象台的資料亦反映了每年在北半球因為植 物呼吸作用而產生的周期變化:CO匠度在秋冬季時增加而在春夏季時減少。與北半球比較,這種隨著植物生長及凋萎 的CO匠度周年變化在南半球的出現時間是剛剛相反,而且變化幅度較小,這種現象在赤度附近地區則完全看不到。

圖二. 大氣層CO萠每月平均混合比。(?)表示1974年5月 以前的資料,取自Scripps Institution of Oceanography。(?)表示1974年5月以後的資料,取自U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration。(— )表示每月平均值的長期趨勢。

ii) 甲烷(CH4)

CH4在大氣層中的成長速度已在近十年減少下來,尤其在1991至1992年間有明顯的下降,但在1993年後期亦有 些成長。1980至1990的平均成長速度是每年13ppbv(十億份之一體積)。

圖三. 在夏威夷冒納羅亞觀象台收集的空氣樣本顯示大氣層中CH萠獶均混合比。藍點表示量度資料,紅線 和綠線分別表示CH混合比短期和長期的變化。

iii) 一氧化二氮(N2O)

從過往40年間,N傳萀獶均升幅是每年0.25%(見圖四)。現時在對 流層的N2O勻度在312到314ppbv左右。

圖四. 大氣層中N傳萀每月平均混合比。

iv) 氯氟碳化合物(CFCs)

在各種氯氟碳化合物中,以CFC-11及CFC-12較為重要,因為其濃度比較高與及它們對平流層內的O有很大影響。在多種人造的氯氟碳化合物中,以CFC-11及CFC-12的濃度最高,分別約為0.27及0.55ppbv(量度于冒納羅亞觀象台,1997,見圖五 和六)。從它們的‘全球變暖潛能’數值,顯示這兩種氣體吸收紅外線輻射的能力相當高,估計在八十年代期間除了CO以 外,CFC-11及CFC-12在所有溫室氣體中對輻射力的影響已佔了三份之一。

圖五. 大氣層中CFC-11的每月平均混合比。

圖六. 大氣層中CFC-12的每月平均混合比。

*圖二至六取自夏威夷冒納羅亞觀象台

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表一:幾種主要溫室氣體的特徵

溫室氣體

對氣候的影響

對人類生活的影響

二氧化碳

(CO2)

1) 燃料

2) 改變土地的使用 (砍伐森林)

1) 被海洋吸收

2) 植物的光合作用

吸收紅外線輻射,影響大氣平流層中O3的濃度

甲烷

(CH4)

1) 生物體的燃燒

2) 腸道發酵作用

3) 水稻

1) 和OH起化學作用

2) 被土壤內的微生物吸取

吸收紅外線輻射,影響對流層中O及OH的濃度,影響平流層中O讜H傳萀卶度, 產生CO

一氧化二氮

(N2O)

1) 生物體的燃燒

2) 燃料

3) 化肥

1) 被土壤吸取

2) 在大氣平流層中被光線 分解與及和O起化學作用

吸收紅外線輻射,影響大氣平流層中O萠卶度

臭氧

(O3)

光線令O3產生光化作用

與NOx,ClOx及HOx等化合物的催化反應。

吸收紫外光及紅外線輻射

一氧化碳

(CO)

1) 植物排放

2) 人工排放(交通 運輸和工業)

1) 被土壤吸取

2) 和OH起化學作用

影響平流層中O讜佔H的迴圈,產生CO

氯氟碳化合物

(CFCs)

工業生產

在對流層中不易被分解,但在平流層中會被光線分解和跟O產生化學作用

吸收紅外線輻射,影響平流層中O萠卶度

二氧化硫

(SO2)

1) 火山活動

2) 煤及生物體的燃燒

1) 乾和濕沉降

2) 與OH產生化學作用

形成懸浮粒子而散射太陽輻射

表二:各種溫室氣體的‘全球變暖潛能’

溫室氣體

留存期 (年)

全球變暖潛能

20年

100年

500年

二氧化碳 (CO2)

未能確定

未能確定

未能確定

未能確定

甲烷 (CH4)

12.0

62

23

7

一氧化二氮 (N2O)

114

275

296

156

氯氟碳化合物 (CFCs)

未能確定

未能確定

未能確定

未能確定

i)

CFCl (CFC-11)

45

6300

4600

1600

ii)

CFCl (CFC-12)

100

10200

10600

5200

iii)

CClF (CFC-13)

640

10000

14000

16300

iv)

CFCl (CFC-113)

85

6100

6000

2700

v)

C2F4Cl2 (CFC-114)

300

7500

9800

8700

vi)

C2F5Cl (CFC-115)

1700

4900

7200

9900

*排放1Kg該種溫室氣體相對于1Kg CO 所產生的溫室效應。

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