Chapter 1 Global Change 不斷變遷的地球環境與氣候 CO2 O2

問題: 近百年來地球環境變遷加劇？ 自然變遷？人類的影響？ 三個主要現象: Global Warming (全球性 長期) Ozone Hole (區域性 較短期) Deforestation (Biodiversity) (區域性) 貓頭鷹出版社

三大主軸： 一、全球環境問題: (全球暖化最為顯著) 二、了解古代氣候變遷 三、系統的觀念：地球系統

全球平均溫度上升速率越來越快 ? IPCC AR4

北極海海冰、大部分的冰河、冰層快速融化。

北極海海冰明顯減少

Ice-free Northwest Passage on Sept. 15, 2007

IPCC(2007):過去半世紀的全球暖化， 極可能是人造溫室氣體增加造成的！ 全球與陸塊溫度變遷的「虛擬實境」模擬 IPCC(2007):過去半世紀的全球暖化， 極可能是人造溫室氣體增加造成的！ FIGURE SPM-4. Comparison of observed continental- and global-scale changes in surface temperature with results simulated by climate models using natural and anthropogenic forcings. Decadal averages of observations are shown for the period 1906–2005 (black line) plotted against the centre of the decade and relative to the corresponding average for 1901–1950. Lines are dashed where spatial coverage is less than 50%. Blue shaded bands show the 5–95% range for 19 simulations from 5 climate models using only the natural forcings due to solar activity and volcanoes. Red shaded bands show the 5–95% range for 58 simulations from 14 climate models using both natural and anthropogenic forcings. {FAQ 9.2, Figure 1} IPCC AR4

維珍金融發動氣候變化基金 『金銀藍綠』4類基金 把全球危機變財富 商業週刊第1043期

“Global Warming is an immediate Crisis.” - Al Gore

Michael Crichton (侏儸紀公園、奈米獵殺 作者） State of Fear 恐懼之邦： 政治-法律-媒體（-學者）利用環境問題製造恐怖氣氛

氣候變遷的衝擊 自然: 天氣、氣候、災害 …. 非自然: 科學研究、政策 經濟 國際關係、環境意識 教育、生活型態 、….

氣候變遷是否造成日趨頻繁的劇烈天氣與氣候? 氣候變遷的爭議—世紀大辯論 氣候是否已因人為因素變遷而且繼續變遷? 氣候變遷是否造成日趨頻繁的劇烈天氣與氣候? 正方 反方 科學家 科學家 歐盟 美國 媒體 企業 環保人士 經濟學家 ……

三大主軸: 一、 全球環境問題: (全球暖化) 絕不是一個純科學問題 也不是一個純環境問題 不是一個非黑即白的問題 是政治問題 是法律問題 是經濟問題 是價值觀的問題 … 是一個說不清理還亂的問題

大（氣系）學生為什麼要修習 地球系統科學概論？ 主要癥結: 衝擊太大 科學上的不確定性 “We should be able to make our own decisions as to which modern environmental problems are worth worrying about and which, if any, are not. Making such decisions intelligently requires at least some knowledge of the scientific questions involved.… both policymakers and citizens understand the problem at a reasonably detailed level.” (page 2) 大（氣系）學生為什麼要修習 地球系統科學概論？

二、了解古代氣候變遷 自然(natural) vs.人為(anthropogenic) 變遷

三、 系統的觀念：地球系統

雲 太空 大氣 大氣生物圈陸地之間的交互作用 生物圈 風應力 蒸發降水 熱交換 海洋冰雪 交互作用 大氣海洋交互作用 海洋 冰雪 大氣冰雪 地球輻射 太陽輻射的變動 大氣成份的變動 地形、山岳、植物、反照率等的變化 H2O, N2, O2, CO2, O3等 氣溶膠 氣候系統中大氣圈、水圈、冰雪圈、岩石圈及生物圈等各成份間的交互作用，以及若干影響氣候變化的外在因子(National Academy of Sciences, 1975)

Global Change on Short Time Scales 1. Global Warming 曲棍球棒

二氧化碳 甲烷 氧化亞氮

二氧化碳 甲烷 氟氯碳化物 氧化亞氮

2. Ozone (Hole) Depletion 1970年代後期南極臭氧逐漸稀薄化

南極臭氧洞逐漸擴大

3. Deforestation and Loss of Biodiversity

抽象畫？

1975 Rodonia （巴西） 1986 1992

玻利維亞 (Bolivia)

Global Change on Long Time Scales Andrew MacRae http://www.talkorigins.org/faqs/timescale.html

取自 生而為人

特性： 多重時間尺度 間冰期 冰河期 百萬年

1. Glacial-Interglacial Cycles

南極冰芯 二氧化碳 40萬年前 現在 氣溫

現在 80萬 年前

規律的冰期與間冰期：10萬年週期 小冰期 全新世 中世紀暖期

K-T （白堊紀-第三紀） Boundary: 65 million years before present 2. Mass Extinction K-T （白堊紀-第三紀） Boundary: 65 million years before present

銥

3. Changes in Solar Luminosity

Faint Young Sun Paradox

過去地球大氣CO2變化 (圖片來源：Graedell & Crutzen, 1995) 二氧化碳 （目前的倍數） 過去地球大氣CO2變化 (圖片來源：Graedell & Crutzen, 1995)