環(huán)境氣候

1、一、前言自從有人類以來(lái)，為了求生存以及求更好的生存環(huán)境，人類不斷向大自然爭(zhēng)取生存空間，成為影響環(huán)境變遷的因素之一。人類居住越久、人口越多的地方，受到的影響也越大。當(dāng)人口稀少、科技不發(fā)達(dá)，人類焚燒森林?jǐn)U張耕地，對(duì)大自然的影響是區(qū)域性而且緩慢的。隨著人口快速增加、科技不斷突飛猛進(jìn)，人類的影響不斷加速而且擴(kuò)大影響范圍，假以時(shí)日演化成森林縮小、土壤流失、水污染、空氣污染、降低生物的多樣性、沙漠化甚至可能導(dǎo)致全球氣候變遷。工業(yè)革命以來(lái)，人類大量地

2、制造二氧化碳、氧化亞氮、甲烷、氟氯碳化物等溫室氣體。人類對(duì)大自然的影響不再只是局限於地表，而是擴(kuò)張至大氣，而且藉由大氣的運(yùn)動(dòng)，將影響逐漸布及全球，大幅提高了全球暖化的可能性。科學(xué)家也因此驚覺(jué)到氣候不只變幻莫測(cè)，更可能因人類的過(guò)度發(fā)展而發(fā)生更劇烈的變化。1980年代以來(lái)，全球平均氣溫迅速上升，不尋常的天氣與氣候現(xiàn)象頻頻發(fā)生頻率，使得氣候變遷突然成為世人矚目的議題。本文從科學(xué)的角度，討論溫室氣體增加可能產(chǎn)生的氣候變遷，預(yù)測(cè)氣候變遷所面臨的科

3、學(xué)問(wèn)題，以及我們應(yīng)采取的態(tài)度。二、溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)是一自然現(xiàn)象，自盤(pán)古開(kāi)天以來(lái)，就存在於地球。如果地球沒(méi)有大氣，在輻射平衡狀態(tài)下，地球表面的平均溫度約為18C，比目前地表的全球平均氣溫15C低了許多。大氣的存在使地表氣溫上升了約33C，溫室效應(yīng)是造成此一溫度差距的主要原因。地球大氣中的許多氣體幾乎不吸收可見(jiàn)光，但專門(mén)吸收地球放射出去的輻射。這些氣體，允許約50%的太陽(yáng)輻射穿越大氣為地表吸收，但卻攔截幾乎所有的地表及大氣輻射出的能量，減少

4、能量的損失，并且再將之放射出來(lái)，使得地表及對(duì)流層溫度升高。大氣放射出的輻射不但暖化地表溫度，而且在夜晚繼續(xù)放射，使地表不致於因缺乏太陽(yáng)輻射而變得太冷。這些氣體的影響類似農(nóng)業(yè)用溫室的暖化作用，因此稱為溫室氣體，它們的影響則稱為溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)不只發(fā)生在地球金星及火星的主要大氣成份為二氧化碳。金星大氣的溫室效應(yīng)高達(dá)523C，火星大氣太單薄，溫室效應(yīng)只有10C。地球大氣的溫室效應(yīng)，創(chuàng)造了適合生物生存的環(huán)境。但是，如果大氣中的溫室氣體含量過(guò)高

5、，將攔截過(guò)多的地球輻射使得地表氣溫逐漸上升。自從歐洲工業(yè)革命以來(lái)，人類的工業(yè)活動(dòng)大量使用化石燃料(fossilfuel，如煤、石油)，制造了大量的二氧化碳，并將之排放至大氣之中。在工業(yè)革命之前的一千年，大氣中二氧化碳含量一直維持在約280ppmv(亦即，一百萬(wàn)單位體積氣體中含有280單位體積的二氧化碳，圖1)。工業(yè)革命之后，二氧化碳含量迅速增加，1950年代之后，增加速率更快，到1995年濃度已達(dá)358ppmv。容量大，比較不容易增溫，

6、陸地的氣溫上升幅度將大於海洋，其中又以北半球高緯度地區(qū)上升幅度最大，因?yàn)楸卑肭蜿懙剌^多。但是，北大西洋的氣溫不但不上升，反而下降。依據(jù)推估，二氧化碳濃度升高將使全球平均降水增加，尤其以冬季的高緯度地區(qū)最為明顯。在低緯度地區(qū)，原本降水量就比較大的地區(qū)的降水量普遍增加，尤其是南亞與東南亞。全球平均氣溫上升，海水溫度也上升，體積膨脹加上極區(qū)冰雪溶化，使得全球平均海平面逐漸上升，在2100年時(shí)將比1990年高出38公分至56公分（圖5）。海平面

7、上升的主要原因是海水體積膨脹，格陵蘭及南極洲冰川溶化的影響較小。在氣候變異度(variability)及極端氣候方面IPCC科學(xué)家作了以下結(jié)論:氣候平均或變異度的微小變化可能使極端氣候發(fā)生頻率產(chǎn)生相當(dāng)大的變化。普遍增溫將導(dǎo)致高溫情況的發(fā)生頻率升高但使低溫情況的發(fā)生頻率降低。暴雨的發(fā)生頻率可能提高。平均降水減少的地區(qū)乾旱的可能性升高。水循環(huán)可能加強(qiáng)其含意為某些地區(qū)的旱澇加劇某些地區(qū)則減緩。中緯度風(fēng)暴是否加劇或減弱則無(wú)定論。目前的知識(shí)無(wú)法判

8、定熱帶氣旋及臺(tái)風(fēng)的可能變化。較暖的氣候使熱帶海洋較接近圣嬰現(xiàn)象的情況類似圣嬰現(xiàn)象的氣候型態(tài)可能較頻繁。四、氣候變遷預(yù)測(cè)的爭(zhēng)議IPCC利用氣候模式在超級(jí)電腦中推估未來(lái)的氣候，所用的知識(shí)與工具皆是最尖端的科技。然而，以目前人類對(duì)大自然的了解與知識(shí)，仍不足以用來(lái)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)21世紀(jì)的氣候。在此僅討論幾個(gè)較具爭(zhēng)議性的議題?？臻g尺度越小、變化越劇烈的天氣現(xiàn)象，準(zhǔn)確度越低：一般而言，氣候模式的空間解析度甚差。在許多模式中，臺(tái)灣甚至不存在。因此，不同模

9、式預(yù)測(cè)的區(qū)域氣候，有時(shí)甚至南轅北轍。因此，要利用目前的氣候模式預(yù)測(cè)未來(lái)的臺(tái)灣氣候幾乎是不可能的任務(wù)。許多影響氣候的物理機(jī)制仍未為人類所了解：最明顯的例子是懸浮微粒。人類燃燒化石燃料時(shí)，也同時(shí)產(chǎn)生硫酸鹽懸浮微粒，增加大氣混濁度，也造成空氣污染、酸雨。195060年代的科學(xué)家就曾警告說(shuō)，人類造成的空氣污染增加大氣混濁度，將使氣候逐漸變冷。因此，如果考慮懸浮微粒的降溫作用，許多地區(qū)的增溫程度將減少，雨量變化甚至由減少變成增加（或由增加便減少）