溫室效應的迷思 環境未來學期末報告 授課老師:張保興 科目代號:TGURBOTO176 0A 班別/姓名/學號/座號: 純物二 劉玫君 492180368 /19號 純物二 林千惠 492180673 /20號 統計二 高子惠 492461941 /22號

什麼是溫室效應? 地球的大氣是由氮、氧及一些微量氣體組成。太陽輻 射進入地球時,大氣層幾乎可以讓它穿透過去 ; 地球也放 出長波輻射，但地球的長波輻射卻會遭到大氣層中某些 微量氣體的選擇吸收。這些微量氣體選擇吸收了地球的 輻射能後，有都分會再反射回到地球，因而 使得大氣保 存了部分輻射能，於是造成地球的溫度比其輻射平衡時 的溫度高 , 大氣中因為有這些微量氣體選擇吸收了地球 的長波輻射，並能夠保存部分輻射能，因而可以使地球 溫度升高,我們稱這種作用為大氣的溫室效應 (atmospheric greenhouseeffecct)

溫室氣體種類 大氣中最重要的溫室效應氣體有水汽、一氧化碳、臭氧、甲烷、氮氧化物及氟氡碳化物等。大氣中若溫室效應氣體含量增加，則大氣的溫室效應即會增強，當然大氣保存的能量也隨著增加，因而會造成溫度上升。

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℃。

科學家發現新的溫室氣體 一群歐美科學家於七月28日發表於Science雜誌的論文中指出，他們 在大氣中發現一種新的溫室氣體─五氟化硫三氟化碳(SF5CF3)。這種 氣體無疑的是由工業活動製造出來，或者是由包含工業用氣體的生產 過程中產生，但其確切來源仍不清楚。 科學家懷疑五氟化硫三氟化碳是由六氟化硫(SF6)在高電壓裝置中分 裂所產升。六氟化硫是一種相當安定的氣體，通常用在電子開關中， 用來抑制火花產升;在熔化過程中保護金屬;或用在網球，車胎及慢跑 鞋中。由於它的良好絕緣性，它也被用在雙層的隔音玻璃中。然而， 六氟化硫是一種很強的溫室氣體，在京都協約中已被限制使用。 這個新的分子─五氟化硫三氟化碳─是個更強的溫室氣體。是目前大 氣中所有的氣體裡，造成的輻射效應最大的一種(0.57 W/m2 ppb)。 同時這種氣體有很長的生命期，從數百年到數千年之久。根據由南極 冰心中採得的空氣樣本，在1960年代末期，這種氣體的濃度幾乎是零 ，到了1999年已有約0.12ppt(part per trillion)，以每年0.008ppt的速 度成長。因為這個不斷增加的新氣體與六氟化硫很接近，科學家懷疑 這兩種氣體之間有關。

影響全球氣候的主要因素 (一) 地表狀態的變化 氣候變化的驅動力是太陽能。地球吸收太陽輻射， 其中大約三分之一被反射回太空，其餘的被地球及 其周圍大氣所吸收﹔周圍大氣從太陽輻射中吸收的 能量應當通過別的方式再發射回太空去，且發射的 能量應基本上與吸收的相當。然而，有些因數能夠 改變周圍大氣吸收發射輻射能量的能力，這就叫做 對太陽輻射能的強迫力，也就是影響氣候變化的外 因之一。

(二)溫室效應 影響氣候變化的更重要的外部強迫力是 溫室效應。根據太陽輻射波的長短不同， 可分為短波太陽輻射和長波太陽輻射。短 波太陽輻射的能量不易被大氣吸收，但長 波輻射的能量卻易被幾種微量氣體（如， 水汽，二氧化碳，甲烷，一氧化二氮及氟 氯烴）吸收。

太陽活動與氣候變遷 太陽活動對全球暖化的影響至少可以和二氧化碳的影響一樣 重大。 長期以來，氣候學家忽略了兩個和太陽活動有關的重要因素 。一是紫外線對臭氧層的影響。這是大氣中很重要的一部份 ，因為許多化學反應在此活動並影響整個大氣。另一個是太 陽磁場與太陽風。太陽風如同太陽系的防護罩，可阻擋宇宙 射線，然而並非所有的宇宙射線都會被擋住。太陽風的強度 與太陽活動的長週期變化有關，時間尺度以世紀為單位。 宇宙射線的影響之一是改變地球的雲量。衛星資料顯示低雲 雲量隨著宇宙射線到達地球的量改變。而雲量會影響地表的 短波輻射，進而影響全球氣溫。因為此效應而產生的暖化與 我們認為的由溫室效應產生的暖化不相上下。如果再加上太 陽活動的其他影響，溫室氣體對全球暖化的影響將降到50% 以下。因此，減少二氧化碳排放量將不會對氣候有太大影響。

(三)海洋 除此以外，氣候本身也會變化，這就是氣候變化的內因。占全球表面70%以上的海洋，它和全球大氣間長期的相互作用變化也能引起氣候變化 周圍大氣自身的不斷變化也會影響氣候，諸如極地冰覆蓋面積變化對氣候影響，青藏高原雪覆蓋變化對氣候的作用，等等。

溫室效應?大氣圈效應? 大氣圈保留吸收太陽輻射能的方式 大氣圈本身對於短波的太陽輻射具有幾乎 透明的作用,也就是說,大部分的太陽短波的輻 射可以穿透大氣而抵達地面,但是當地球表面吸 收了這些短波輻射之後，他們會以長波輻射的 形式再向外發散，而大氣（主要是其中所含的 水蒸氣和二氧化碳）對這種輻射幾乎是不透明 的，長波輻射無法穿透大氣層，所以就被留了 下來，轉換成熱能

溫室效應?大氣圈效應? 培養植物的溫室如何保持相當高的溫度? 因為日光短波輻射可以穿透溫室的玻璃，但從室內地面再發散出的長波輻射卻無法穿透玻璃而逸出之故，因之轉換為熱能，得以升高並保持室內的氣溫。 「溫室效應」的程序 人們認為，地球的大氣圈保持吸收太陽輻射能的功用，和溫室的 玻璃差不多

溫室效應?大氣圈效應? 在引用「溫室效應」這一名詞時並沒有察覺到一項事實 溫室的玻璃和地球大氣圈雖然都是先捕捉住 太陽輻射把能量留為己用，但其實物理變化 的過程並不盡相同。 如果地球失去了現有的大氣圈，或者是換另一 個不含水蒸氣及二氧化碳的大氣層，則地表的 溫度會很快地變成極為寒冷，遠低於冰點。

溫室效應?大氣圈效應? 伍德曾做過一個實驗 她做了兩個小的溫室，一個用玻璃作為材料，一個用岩鹽做材料,發現岩鹽做成的溫室和玻璃溫室裡面所增高的溫度差不多。 岩鹽與玻璃的不同處是，不僅短波輻射可以穿透它，長波輻射也可以穿透而不會被吸收。若是根據前述的理論，則在岩鹽做成的溫室中，氣溫該不會升高，因為從外面進來的太陽輻射在被地面吸收成為長波輻射發散後，照樣逸出這間「溫室」。 這個實驗告訴我們，溫室內氣溫之可以保持溫暖，並不是因為玻璃可以像大氣圈一樣吸收地面向外散射的長波輻射化為熱能之故。

溫室效應?大氣圈效應? 溫室產生高溫度的效應是什麼緣故 ? 當空氣吸收了自地表發散出的長波輻射化為熱能 之故，其本身受熱以致密度減輕，會發生上升對 流的作用把熱量帶到較高的地方去，但是溫室因 為有玻璃的阻擋，熱空氣無法逸出，而能量卻一 直繼續增加，所以溫度升高 也許有人會問：難道二氧化碳和水蒸氣都沒有作用嗎？ 溫室內二氧化碳和水蒸氣的總量不多，他們所能 吸收的能量遠小於對流所傳遞的能量，幾乎可以 忽略的

溫室效應?大氣圈效應? 例如當我們做在汽車裡把窗子關上，因為太陽輻射可以從玻璃中射入，而裡面逐漸受熱的空氣無法逸出，所以縱然在冬天，汽車受日照久了，裡面一樣會感覺很熱。 建議把「溫室效應」改為「大氣圈效應」，以免引起誤解。

歐洲新研究 歐洲新研究指出:太陽才是地球暖化的元兇 陽光在最近60年比過去1000年的任何時候都燃燒得更猛烈，使地球變得越來越熱。 大部分科學家同意石化燃料排放的温室氣體，使地球在過去數十年暖化，但亦有科學家懷疑陽光較前猛烈，也可能導致全球氣温上升。 有一德國太陽系研究所所長負責進行太陽黑子的研究,發現太陽黑子數目增加 研究小組調查太陽黑子在過去數百年的數據，發現太陽黑子數目减少，標誌地球出現寒冷時期，可歷時50年。但太陽黑子的數目在過去100年增加，與此同時，全球氣温亦持續上升。

歐洲新研究 科學家亦比較1991年搜集的冰芯樣本數據，發現新近樣本含有超過1,000年來最低的鈹-10水平 鈹-10是一種由宇宙射線產生的微粒，當來自太陽的磁能增加，在地球大氣壓的鈹-10亦會減少。 因此德國和瑞典的科學家認為陽光較以前猛烈，是引致最近全球氣候改變的原因 尚未得知導致太陽較先前猛烈的原因，以及該週期將歷時多久 卻又表示雖然陽光較先前猛烈，卻並未足以引致氣候改變

冰河時代 地球的氣候大抵是以固定的循環，不斷地在重複變動著 距今大約百萬年前開始，歷經數次循環的冰期與間冰期。 嚴寒時期稱為「冰期」，而夾雜在冰期之間的溫暖時期就被叫做「間冰期」。 為何會有這種冰期與間冰期？ 迄今仍未完全了解真相 冰河時代：距今大約六千五百萬年前開始以迄今日的這段時間，稱之為「新生代」,及距今大約兩百萬年前左右，冰期與間冰期次第輪番造訪地球。 以循環來說，目前正值最近一輪冰期之後的「後冰期」時代。 亦即所謂「威斯康辛冰期」的時代 根據此交替循環地球本身現處於溫度上升的循環階段，

冰期

最近大約六千五百萬年間的地球氣溫變遷狀況 由圖而知：圖中顯示，歐洲年平均氣溫的變遷狀況。 如圖所示，新生代初期的氣溫要比現在高出很多 遠在冰河時代來臨前，實際上地球氣候已有變動。 地球氣候逐漸趨於寒冷化 結果到了新生代末期，原本相當溫暖的地球氣溫，大約距今兩百萬年前，已經下降到幾乎接近現在的氣溫狀態 寒冷期與溫暖期輪番交替

冰期與間冰期的循環 引發冰期與間冰期交替循環的直接強制力為何? 目前尚未有確切的真相 「米蘭可為奇假說」－－其認為地球運行軌道因素的微妙變化為目前最具說服力的推論 1.太陽系裡存在木星與土星等行星，這些行星的引力會對地球造成複雜的影響。因此，地球的公轉狀況隨著漫長的歲月，一點一滴不斷變化。 由於地球的地軸傾斜並傾斜的繞著太陽公轉，因此對地球 氣候造成變化。目前地軸的傾斜正以約四萬年的週期在做 變動，如今傾斜的角度已變為23.5°。如果傾斜角度變大， 無論是北半球或是南半球地區，夏季的日照量就會為之大 增，冬季則為之劇減。這樣一來，就會引起劇烈的季節變 化。

冰期與間冰期的循環 2.「歳差」現象－－指公轉軌道上的春分、秋分、夏至、冬至等季節的位置，每年都在一點一滴偏離原位,約以兩萬兩千年作為週期，重複循環 以目前地球的公轉狀況而言，冬至時分靠近太陽，夏至時分遠離太陽。但在數千年前，狀況可就不是這樣。距今五千五百年前的地球公轉狀況，正值春分時分最為遠離太陽，而秋分最靠近太陽。又距今一萬一千年前，地球公轉狀況與現在完全相反，冬至時分遠離太陽，夏季時分靠近太陽。如此這般，約以兩萬兩千年作為週期，重複循環。

冰期與間冰期的循環 各季節所承受的日照量，隨該季節中地球與太陽的 遠 近關係來變化 目前北半球的的夏季，地球距離太陽最遠，因此北半 各季節所承受的日照量，隨該季節中地球與太陽的 遠 近關係來變化 目前北半球的的夏季，地球距離太陽最遠，因此北半 球的日照量呈現夏少冬多的狀況，強度則為夏強冬弱。 綜合上述各種軌道的因素變動的影響 可以算出地球各緯度所承受的日照量變化。這種日照 量的變動構成冰期與間冰期交替循環的原因。且日照 量的變動位相也和實際發生的冰期與間冰期的循環狀況 頗為一致。

不確定因素 近年來有學者提出，僅憑地球軌道變動，不能完全說明冰期與間冰期的循環現象 由於地球本處於溫度上升的階段，但又因為太陽活動和人為因素地球溫度是否加速上升，目前而言，都是處於不明確的階段，甚至有科學家認為人為活動對地球根本不構成很大的威脅，所以有學者覺得二氧化碳並不是造成地球暖化的原因

影響 1.氣候轉變：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，大氣中最重要的溫室效應氣體有水汽、一氧化碳、臭氧、甲烷、氮氧化物等導致全球溫度上升。現今氣候變遷的速率較過去自然變遷加快了大約15～40倍。平均溫度在百年中激升3℃意味著氣候體系中其他因子的劇烈變化

2.海平面升高 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平面上升。第二種是冰川、格陵蘭及南極洲上的冰塊溶解使海洋水份增加。兩極氣溫的增高，會導致格陵蘭與南極冰融化，海平面可能上升0.2到1.4公尺，許多城市將淹沒，居住在海岸線60公里以內的居民，占世界1/3的人口。

3.臭氧層的破壞 溫室氣體中，氟氯碳化物的全球變暖潛能最高，而它還會在平流層中與臭氧結合，形成破壞臭氧層的殺手。臭氧層的破壞對生物的影響還未有詳細研究，但已知會造成皮膚癌罹患率增加，植物的葉表臘質會增加以減少紫外線傷害。不過，對其他生物的影響尚不明確。蚯蚓只要照射紫外線就會昏死，像這類生物面對臭氧層的破壞、紫外線照射量遽增的問題時，或許只有滅絕一途。

3.氣候異常 溫室效應預計將結合聖嬰現象與反聖嬰現象，造成全球氣候的異常。全球的中緯度地區會面臨乾旱的威脅，許多農業地區將變成不毛之地的沙漠。全球暖化亦將衝擊熱帶地區，主要表現於乾旱及半乾旱地區，降雨模式的變化可能造成沙漠化地區的擴大。台灣今年就面臨非常明顯的降雨模式改變，各地分別傳出水災與旱災，這些影響將造成植物的組成改變，間接影響動物的分布與人類的活動。

對人類生活的潛在影響 1.經濟的影響 全球有超過一半人口居住在沿海100公里的範圍以內，其中大部份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。

2.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佈與及各大洲表面土壤的含水量。許多農業地區將變成沙漠。

3.疫病的傳播 氣溫上升也會傷害人體的抗病能力、若再加上全球氣候變遷引發動物大遷徒，屆時極有可能促使腦炎、狂犬病、登革熱、黃熱病的大規模蔓延，後果相當可怕。

4.海洋生態的影響 沿岸沼澤地區消失會令魚類，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。

5.水循環的影響 全球降雨量可能會增加。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。中緯地區會面臨乾旱的威脅

參考資料 書泉出版社: 溫暖化的地球 原著:田中正之 譯者:陳宏政 正中書局印行: 認識大氣科學 劉源俊等 著譯 書泉出版社: 溫暖化的地球 原著:田中正之 譯者:陳宏政 正中書局印行: 認識大氣科學 劉源俊等 著譯 http://www.people.com.cn/GB/keji/1057/2649397.html http://gaia.org.tw/air/care/air2-4.htm http://www.hko.gov.hk/wxinfo/climat/greenhs/c_grnhse.htm