全球氣候變遷 (上) 生資系 曾素玲

台灣生物多樣性枯竭之原因 棲息地之切割、劣化和喪失 超限使用自然資源 土壤、水和大氣污染 工業化之農業和林業 引進外來種 全球氣候變遷

全球氣候變遷 http://正負2度c.tw/theme.php?txtid=16

1750年工業革命以來，人類大量的製造二氧化碳(CO2)、氧化亞氮(N2O)、甲烷(CH4)、氟氯碳化物(CFCs)等溫室氣體，大幅提高了全球暖化的可能性。 1980年代以來，全球平均氣溫迅速上升，不尋常的天氣與氣候現象頻頻發生，使得氣候變遷成為世人矚目的議題。

「聖嬰」一詞源自西班牙文El Nino，英文翻譯為Christ Child，意為上帝之子。乃南美秘魯漁民用以稱呼發生於聖誕節時期，鄰近熱帶太平洋海域，海溫及洋流異常變化之現象。 科學家將這種每隔數年發生在赤道東太平洋海水異常增溫、影響全球氣候的現象，通稱為「聖嬰」。 反聖嬰係為聖嬰( El Nino )之相對詞， La Nina 一詞源自西班牙文，其意為女嬰。 聖嬰&反聖嬰

聖嬰及反聖嬰均指在赤道東太平洋區域，海溫及洋流之異常變化現象。以赤道南北緯5°西經90°至150°間為觀測範圍(即 Nino 3 區域)，使用5個月海面溫度之移動平均值計算，若高於氣候標準平均值0.5°C時視為聖嬰現象，若低於氣候標準平均值0.5°C時則視為反聖嬰現象。

熱帶太平洋 東部之氣壓場 高於太平洋西部 東風帶 洋流西行 漁獲量、 磷酸鹽肥料豐富 非「聖嬰」時期 湧升流 含豐富養分 魚群、海鳥聚集

熱帶太平洋 東部之氣壓場 低於太平洋西部 西風帶 洋流東行 農、漁業損失嚴重 「聖嬰」時期 抑制湧升流 魚群、海鳥不再聚集

「聖嬰」年之一般氣候變化概況為：熱帶東太平洋區，海溫增高，空氣受熱上升，地表壓力降低，降雨增加，發生水災之機會增高；熱帶西太平洋區之氣候變化則與東太平洋區相反，在印尼、菲律賓、澳洲北部較易導致乾旱。

溫室效應 生資系 曾素玲

大氣層中某些微量氣體吸收了地球的輻射能後，有部分會再反射回到地球，因而使得大氣保存了部分輻射能，而使地球溫度升高,我們稱這種作用為大氣的溫室效應(atmospheric greenhouse effecct) ; 會吸收地球長波輻射的氣體則稱為溫室效應氣體。

溫室效應氣體 二氧化碳（CO2） 氟氯碳化物（CFCs） 甲烷（CH4） 氧化亞氮（N2O） 臭氧（O3）

溫室效應氣體 二氧化碳（CO2）： 由於大量使用煤、石油、天然氣等石化燃料而產生，是造成溫室效應的主要氣體，約佔一半到四分之三。 氟氯碳化物（CFCs）：以 CFC-11， CFC-12，CFC-113 為主。使用於冷氣機、電冰箱的冷媒、電子零件清潔劑、發泡劑，是造成溫室效應的氣體。 溫室效應氣體

溫室效應氣體 甲烷（CH4）：有機體發酵與化合物不完全燃燒的過程會產生甲烷，主要來自牲畜、水田、掩埋場及汽機車的排放。 氧化亞氮（N2O）：係由燃燒石化燃料、微生物及化學肥料分解所排放。 臭氧（O3）：來自汽機車等所排放的氮氧化物及碳氫化合物，經光化學作用而產生的氣體。 溫室效應氣體

主要溫室氣體對全球升溫的貢獻百分比

各種溫室氣體的增溫效應比較 氣體別 增溫效應（以二氧化碳作為基準） 二氧化碳（CO2） 1 甲烷（CH4） 121 氮氧化合物（N2O） 310 氟氯碳化物（CFCs） 140~11700 全氟碳化物（PFCs） 6500~9200 六氟化硫（SF6） 23900

人類長期使用化石燃料，使溫室氣體在大氣中的濃度逐年上升，讓平均氣溫昇高，導致氣候變遷，南北極冰層溶解，海水水位隨上升，沿海陸地，城鎮或島嶼將遭受海水淹沒的威脅。

氣候急劇改變可能導致的後果 水平線上升一米，可能導致二億人喪失家園。 食物產量受到嚴重影響，估計至2060年將會有3.6億人受饑荒折磨。 估計氣溫每上升攝氏一度，植物便須向兩極遷移約90公里才能繼續生存，多種植物會因未能及時遷移生境而滅絕。 北極凍原完全消失。 沿岸生境因水平線上升而被淹沒。

聯合國跨政府氣候轉變委員會在1992年夏季發表的報告指出： 2020年的地球氣溫會比目前高出攝氏1.3度。 2070年的地球氣溫會比目前高出三度。

近代溫度變化 平均地表溫度變化

溫室效應促使地球的氣溫在數十年間急劇上升，這種溫度轉變現象本應歷時數千年才逐漸形成。地球的氣溫若增加攝氏兩度，便會回復125,000年前的氣溫。地球的氣溫若上升攝氏三度，會是近200萬年以來前所未有的。以往，物種及自然生態有較長的時間適應氣候緩慢轉變。

科學家預測若不採取任何防治措施，則於西元2100年時，地表溫度將較目前增加l℃至3

二氧化碳濃度與全球氣溫及海水位上生之關係 CO2 全球氣溫 上升(℃ ) 海水位 上升(cm) (ppm) 2000 2500 2100 2500(年) 350 1.1 1.7 16 21 450 1.6 1.8 26 59 550 2.0 2.6 32 87 650 2.2 3.3 36 109 750 2.4 3.7 40 128

海平面上升對一些國家之影響 國家 可能淹 沒面積 可能受 影響人數 平方公里 % 百萬人 阿根廷 >3430 >0.1 - 孟加拉 2500 17.5 13 11 中國 125000 1.3 72 6.5 埃及 4200-5250 12-15 6 10.7 馬來西亞 7000 2.1

溫室效應對人類生活的潛在影響 經濟的影響 世界上一半人口居住在沿海100公里的範圍以內。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。 海洋生態的影響 沿岸沼澤地區消失會使魚類、貝殼類的數量減少。河口水質變鹹亦會減少淡水魚的種類及數目。

高緯度地區植物種類的急劇變化 較低緯地區的植物種類北移。根據一萬多年前的資料顯示，植被的變動每一世紀移動25-40公里，但是如果二氧化碳加倍，植被的遷移可能高達500-1000公里。由於全球溫度上升，將導致原本生活於較低海拔的生物，遷移往較高海拔的生活環境，使得原先生活於高山的物種因棲地消失而絕滅。

水循環的影響 全球暖化加強全球水循環，水災及旱災等極端天氣現象發生頻率及嚴重的程度都可能提高。 全球暖化造成海水溫度上升，將導致颱風的強度和頻率增加。

聯合國於1992年通過「氣候變化綱要公約」(Framework Convention On Climate Change，FCCC) ，同年在巴西里約「地球高峰會議」上，有155個國家簽署，並於1994年3月生效目前已有170個締約國認可。 公約的目標為「將大氣中溫室氣體的濃度穩定在防止氣候系統受到危險的人為干擾水準上」 。

1997年在日本京都召開的第三次締約國大會所提出的「京都議定書」，則將所有人為溫室氣體排放納入要求削減，以遏止全球氣候繼續惡化。

溫室效應的防制策略 調整能源及電源結構 調整產業結構 積極發展大眾運輸系統，以達節約能源及減輕空氣污染。 擴大綠化，優先植(造)林，以增加吸收CO2。 配合蒙特婁議定書之規定，按管制期程，削減CFCs及其衍生物，並減少其他溫室效應氣體，如：CH4等之排放。

臭 氧 層 地球生命之防護罩 生資系 曾素玲

1962年世界氣象組織將大氣層依照溫度平均分布劃分為四層 對流層---溫度向上遞減，平均每公里約減6.5℃，幾乎所有人類活動及大氣現象均集中在這一層。 平流層---約離地面15~50公里左右，溫度隨高度緩慢上升。 中氣層---約離地面50公里~100公里，溫度隨著高度下降。 增溫層---約離地面100公里~400公里，溫度再度隨著高度增加。

臭 氧 臭氧是一種具有刺激性氣味，略帶有淡藍色的氣體，臭氧分子含有三個氧原子，分子式為O3。 在平流層中，氧分子因高能量紫外線輻射分解成氧原子(O)，而氧原子又與另一氧分子(O2)結合生成臭氧。 對流層中，臭氧可能由於人為污染物的排放，包括氮氧化物、碳氫化合物等，經過日光照射後產生光化學反應，生成臭氧。 臭 氧

平流層臭氧之生成： O2+UV(波長小於240nm)→O+O O +O2 →O3 對流層臭氧之生成： NOx+NMHC hv O3(微風或無風狀態下)

臭氧之功用 臭氧具有很強的氧化能力，可用於淨化空氣或飲用水等殺菌消毒及除臭。 但因臭氧會刺激上呼吸道黏膜、眼睛、引起氣喘及造成肺功能減退等，對人體健康有不良影響，因此由空氣污染物二次反應產生的臭氧，已成為環保單位管制的對象。

臭氧層 平流層中氧分子吸收了紫外線而分解為氧原子，氧原子再與氧分子結合成臭氧。此時臭氧再吸收紫外線分解成氧原子與氧分子，氧原子再與氧分子結合形成臭氧。整個臭氧吸收反應過程，臭氧並未消耗，只是把紫外線吸收後變成熱能，這也是為什麼在平流層裡，溫度會隨高度而上升的主要原因。臭氧吸收紫外線轉成熱能的過程，也就是保護地球表面免受紫外線過度傷害的機制，我們稱平流層中的臭氧為臭氧層。

紫外線不斷地製造與破壞臭氧，只要製造與破壞臭氧的速度保持平衡，則大氣層中的臭氧濃度就應該相對的穩定。 紫外線可以毀滅所有的生命，但也是紫外線創造了阻擋紫外線的臭氧層。整個地球生命系的運作就這樣充滿著美麗的生命奇蹟。

臭氧層為紫外線過濾網，對地球生命體是非常重要的。它使所有生命免於受到致命的曬傷、 導致白內障、 或皮膚癌、 眼部的癌症、 以及對免疫系統的傷害。

在地表，臭氧是危險的空氣污染物，但是在平流層卻可以阻擋紫外線，使萬物得以生存。 地球的循環體系就這樣微妙的平衡運作著，直到它負荷過重。而人類的活動持續影響大氣的循環體系，直到超出它原有的負荷，導致臭氧被破壞的速度、遠超過產生的速度。

臭氧層的破洞 所謂臭氧層「破洞」是指臭氧濃度變得非常稀薄，紫外線可直接照射到地表。近年來，人類發現，平流層中的臭氧有減少的趨勢，尤其是南極上空的臭氧濃度減少的速度相當快。因此我們說臭氧層破洞，其實是指平流層中的臭氧濃度降低了。 臭氧含量反常稀少的區域。南極臭氧層厚度變化極大，從 100 至 400 Dobson Unit ，而厚度若在 220 Dobson Unit以下，即稱為臭氧層破洞。(計算臭氧層厚度係以0℃及一大氣壓下0.01公釐厚度稱為1DU(Dobson Unit))

臭氧層破洞

冬季在極區上空平流層形成的渦旋阻斷了空氣的交換，造成極低溫狀態(低於-80℃)，這種極低溫有助於極性冰晶雲產生。氟氯碳化物經過化學反應形成ClONO2、BrONO2和HCl等化合物，被吸附在冰晶表面。當早春陽光出現時，這些化合物被轉換成化性活潑的CI、Br或CIO、BrO以驚人的效力造成O3大量損耗。

人造的氟氯碳化合物（CFCs）是破壞臭氧層的元兇，俗稱氟利昂，由於穩定性高，不自燃、不助燃也不易起化學變化，以及對人體傷害較小等優點，因而使用遍及各種工業及日常生活用品。

CFCs

氟氯碳化物的壽命，可達數十年至百年之久，且它的一個氯原子，可以破壞大約十萬個臭氧分子；如果不禁止使用氟氯碳化物，那臭氧層將會繼續被破壞。

常用的CFCs性質 名 稱 生命期(年) 相對臭氧破壞係數 冷媒Freon11(CFCI3) 62 1.0 Freon12(CF2C12) 130 Freon113(C2F3CI3) 90 0.8 Freon114(C2F4CI2) 180 Freon115(C2F5CI) 380 0.6 海龍Halon1211(CF2BrCl) 52 3.0 Halon1301(CF3Br) 110 10.0 臭氧層破壞能力指數」(Ozone Depletion Potential, ODP)。ODP值越高，臭氧破壞力就越大。

氟氯碳化合物最大的用途 發泡劑：硬質PU發泡、軟質PU發泡、聚苯乙烯(PS)發泡及PE發泡等，如CFC-11。 冷媒：冷凍機、冰箱、汽車、空調用冷媒，如CFC-11、CFC-12。 清洗劑：印刷基體電路板、半體導體材料等電子零件及光學零件清洗劑，如CFC-113。 噴霧劑：化粧品、醫藥品、清潔用品等需要推進之噴霧裝置，如CFC-11、CFC-12。

科學家分析若臭氧層濃度減少百分之十，皮膚癌發生率升高百分之二十六，全世界亦將有一百六十至一百七十五萬名新白內障患者。 其他生物如爬蟲類、植物、浮游生物等亦受到影響。一旦食物鏈的最底層浮游生物減少勢必牽動整個食物鏈，生態系的牽動將造成浩劫。

全球皮膚癌的發生率都在持續增加 皮膚癌的罹患率與人種和緯度有關，一般以白種人的罹患率最高，居住地區則愈近赤道罹患率愈高。 澳洲，最接近南極臭氧層破洞的國家，具有全世界最高的皮膚癌案例。每三個年紀達到75歲的澳洲人當中，就有兩個人可能會得到皮膚癌。

1985年聯合國環境規劃署(UNEP)召集，共有28個國家於維也納達成保護臭氧層協議，簽訂『維也納公約』 (Vienna Convention)承諾保護臭氧層。

1987年於加拿大蒙特婁市舉行國際會議，並由二十六個國家共同簽署「蒙特婁破壞臭氧層物質管制議定書(Montreal Protocol on Substances that Depletethe Ozone Layer)」﹐管制氟氯碳化物使用之國際公約，也於1989年1月起正式生效，訂定破壞臭氧層化學物質（Ozone Depleting Substances, ODS）的管制措施，自1996年1月1日起，完全禁止生產氟氯碳化物，共同挽救臭氧層，並於每年締約國會議中協議增加管制物質與加嚴管制時程。

1990年6月在倫敦召開之蒙特婁議定書締約國第二次會議，擴大列管物質，除原先列管之CFC-11、CFC-12、CFC-113、CFC-114、CFC-115等五項及三項海龍外，另增加CFC-13等10種，四氯化碳及三氯乙烷，計12種化學物質，並加速管制時程提前於2000年完全禁用氟氯碳化物、海龍及四氯化碳。

HFC及PFC的破壞臭氧層潛勢(ODP,Ozone Depletion Potential)為零，因而被視為CFC及HCFC的替代品。它們雖不是「蒙特婁議定書」列管物質，卻是「京都議定書」管制之溫室氣體，因此未來在選擇CFC及HCFC的替代品／替代技術時，除破壞臭氧層潛勢外，尚需考量全球暖化潛勢（GWP, Global Warming Potential）。

參考資料 李玲玲 氣候變化對生物多樣性的影響 聯合國永續發展委員會 跨政府氣候變遷小組 全球環境變遷導論 李玲玲 氣候變化對生物多樣性的影響 聯合國永續發展委員會 跨政府氣候變遷小組 全球環境變遷導論 http://www.un.org/apps/news/story.asp?NewsID=23939&Cr=climate&Cr1=change# http://www.unep.org/ http://www.planetark.org/avantgo/dailynewsstory.cfm?newsid=37365 http://users.uj.edu.pl/~uogierli/hawaii/rain%20forest%203.html http://www.sunysuffolk.edu/~condt31/intro2.html http://www.metalsrecovery.com/recycling.html http://www.tesri.gov.tw/content/wild/wild.htm http://正負2度c.tw/theme.php?txtid=16 http://www.medie.com.tw

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