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溫室效應是什麼?溫室氣體有哪些?與全球暖化有什麼關係?

作者: Greenpeace 綠色和平

地球上的氣候總是冷冷熱熱,如果以地球歷史來看的話,在有恐龍的白堊紀是個很熱的年代,到了猛瑪象生活的晚更新世又是個較冷的時期。但是從工業革命到現在,地球的暖化與升溫速度大幅超越目前發現到的岩石紀錄,這代表什麼意思呢?對我們的地球環境有什麼樣的影響?

地球是怎麼調節溫度的?

在瞭解為什麼全球暖化與升溫之前,我們先來認識有哪些因素可以控制地球氣溫高低:

  1. 太陽
    當日照比較強的時候,地球的氣溫就會隨之上升;當地球繞日軌道的離心率、轉軸傾角和軸向進動隨著時間變化的時候,地球的氣候也會隨之改變。地球繞日軌道會隨著時間從圓形變成橢圓形再變成圓形,這種變化會影響到地球的近日點和遠日點的距離,讓夏秋季節時間長度增長或縮短;轉軸傾角是介於22.1° ~ 24.5°,傾角越大,高緯度能接收到的日照則越多,使高緯度的冰融化,相反的,傾角越小,高緯度的冰層就可以增長;軸向進動則是指地球自轉軸指向的方向隨著時間移動,當近日點時自轉軸指向靠近太陽,則會接受到大量的日照。
  2. 溫室氣體
    在種植作物的時候會蓋一間溫室,保持作物生長環境的溫度,避免溫度劇烈變化,地球的大氣層也是類似的概念。但不是大氣中每一種氣體都有這種功用,常見的水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氟氯碳化物和臭氧都可以造成溫室效應,所以也被稱作「溫室氣體」。這些溫室氣體對於地球上的生命相當重要,若沒有這些溫室氣體,地球的溫差就會非常劇烈。
  3. 洋流
    海流會在地表輸送熱量,隨著海流的流動,可以將低緯度的熱量帶到高緯度地區,同時也可以儲存熱量和碳,對於整個地球的熱量平衡有很大的影響。若洋流減弱很有可能會導致某些地區溫度突然改變,進而影響到大部份的地球。當海洋溫度升高,會增加空氣中的水汽量,使大氣中的溫室氣體變多;另一方面,海洋溫度升高也可能讓二氧化碳的溶解度下降,使大氣中的二氧化碳比較不容易進入到海洋,甚至沉澱變成岩石。
  4. 板塊構造和火山噴發
    因為板塊構造運動,導致大面積陸地出露到海平面上,促進岩石風化作用,進而消耗大氣中的二氧化碳,使地球的溫度可以慢慢下降。同時,板塊構造運動也可能引發火山噴發,火山噴發的氣體、顆粒進入到平流層,可能遮蔽掉太陽光,使地球溫度下降;然而噴發的氣體裡也有二氧化碳,也會使地球溫度上升。
  5. 植被
    植物吸收二氧化碳可以減緩溫室效應,相反的,沙漠化面積增加則會讓二氧化碳含量上升。此外,植被的顏色也影響到反照率,淺色的植披反照率高,可以反射多一點太陽輻射;冰的反照率也相當高,因此地表一旦開始結冰,就很容易因為反射掉大量的熱量使地球溫度越來越低。
  6. 隕石撞擊
    地球歷史上最有名的隕石撞擊坑就是希克蘇魯伯隕石坑,目前認為該次隕石撞擊後也造成恐龍滅絕,由於這麼大的隕石撞擊地表,使大量灰塵和氣溶膠噴射到大氣中,減少太陽輻射到達地球表面,使地球溫度下降。

影響地球溫度的因素有非常多,目前也尚未確定哪些因素會帶來什麼樣程度的影響,只能由岩石紀錄來推敲。

工業革命以來暖化的頭號犯人:化石燃料

人類大量使用煤炭、石油等化石燃料,燃燒時產生二氧化碳排放到大氣中
人類大量使用煤炭、石油等化石燃料,燃燒時產生二氧化碳排放到大氣中 ©Shutterstock

在過去的200萬年之間,雖然全球各地變暖的速率和時間點不太一樣,不過地球大概需要5000年才能變暖5度。如果觀察近代氣溫的紀錄,可以知道16-18世紀的時候,溫度比較低,但是大概進入到19世紀後,氣溫就有很明顯的上升。

即使是紀錄上有明顯變化的中世紀暖期和小冰期,在各地溫度開始變化的時間點會有所不同,如果觀察19世紀到現在的地表溫度變化,在短短不到200年內就上升超過1.2℃(如下圖所示),在地球歷史上是相當罕見的情況。

2000+ year global temperature including Medieval Warm Period and Little Ice Age - Ed Hawkins
從1世紀以來的全球溫度和20世紀的平均溫度(13.7°C)差值

為什麼會有這樣的結果,目前認為是工業革命以來,由人為排放二氧化所碳造成

人類大量使用煤炭、石油等化石燃料,其燃燒時產生二氧化碳排放到大氣中。前面提到二氧化碳是溫室氣體之一,這也讓大氣吸收更多地球輻射於是地球就越來越熱。

按照模型預測,隨著全球消耗的化石燃料越來越多,到21世紀末,平均地表溫度可能會上升2°C ~ 6°C。只有在此刻快速且有效減少溫室氣體排放,否則地球的氣候系統無法抑制升溫及後續的蝴蝶效應。

19- 21世紀與20世紀的平均溫度(13.7°C)差值和二氧化碳排放量的關係圖
19- 21世紀與20世紀的平均溫度(13.7°C)差值和二氧化碳排放量的關係圖 ©Climate.gov

溫室效應的影響:全球暖化與極端氣候

地球越來越熱,又會造成什麼樣的影響呢?影響的不只有氣溫升高而已,在南北極的冰棚和高緯度的冰川正逐漸消退,許多原本覆蓋在冰之下的永凍土隨之暴露,大陸冰川加速融化連帶使得全球海平面以平均每年1.9公釐上升,可能淹沒沿海地區。

由於北半球的陸地較多,溫度上升較快,在北極的冰棚和海冰融化以後,反射太陽光的能力下降,更加速溫度上升。

除了地面上的冰,當海冰融化形成大量淡水,可能會使海洋環流的流速下降,進而減緩海洋環流傳輸熱量,引起更劇烈的氣候變化,以及海平面上升等問題。

(延伸閱讀:氣候變遷危機!關於海平面上升,你需要知道的7件事

碳排放量持續攀高,是全球暖化的主要原因,不僅加劇氣候變遷,也引發海平面上升、極端氣候事件等危機。
碳排放量持續攀高,是全球暖化的主要原因,不僅加劇氣候變遷,也引發海平面上升、極端氣候事件等危機。 © Daniel Beltrá / Greenpeace

全球暖化可能改變降雨模式和亞熱帶地區的沙漠化,由於海洋溫度升高,水較容易蒸發進入大氣,導致部分地區降雨量升高,造成暴雨。暴雨降落到山區可能也會導致土石流、山崩等災害,平地地區則可能因為短時間的大量降水造成水災,甚至有水土流失的問題。

另一方面,因為溫度升高,導致部分乾旱地區缺水更加嚴重,甚至有沙漠化的危機。同時全球暖化也會助長極端天氣包括熱浪、乾旱、森林大火、暴雨、水患、暴雪等,這些極端氣候在最近幾年越來越頻繁,都可能在世界各地造成嚴重的生命和財產損失。

四季分明的氣候,漸漸變成極端溫度。
四季分明的氣候,漸漸變成極端溫度。 ©Greenpeace

由於大氣中二氧化碳濃度和海水溫度越來越高,接著而來的則是海水酸化及珊瑚白化,海洋不斷地吸收來自大氣的二氧化碳,使酸鹼值越來越高,多數生物便難以生存;珊瑚身上的共生藻也會因為海水溫度升高而被排出,使珊瑚泛出白色也失去養分,逐漸邁向死亡。

2020年5月以來,臺灣南部的水域溫度持續升高。綠色和平團隊於2020年8月,前往墾丁的三個潛水地點,拍攝記錄珊瑚因全球暖化發生的白化現象,成為首批受害者。
2020年5月以來,臺灣南部的水域溫度持續升高。綠色和平團隊於2020年8月,前往墾丁的三個潛水地點,拍攝記錄珊瑚因全球暖化發生的白化現象,成為首批受害者。 © Lion Yang / Greenpeace

全球暖化也會影響到作物的生長、擴張熱帶傳染病的範圍等,對於人類和其他生物都會有很大的影響,這些影響不是一天兩天就可以觀察出差異,但是在人類生命內已經可以看到這些變化。

減緩全球暖化的辦法與因應措施

要減緩全球暖化,首要就是先減少二氧化碳排放,有什麼辦法可以減少二氧化碳排放呢?

  1. 使用綠電:有一大部分的二氧化碳排放是來自燃燒化石燃料的發電廠,將老舊的發電廠逐漸淘汰並建置再生能源的發電廠,減少二氧化碳的排放
  2. 使用環保標章或節能標章的電器:調高冷氣溫度,隨手關閉不使用的電器,盡量選擇能源效率標示為1級的產品,因為產品效率高就就表示電器用電較少。白天的時候可以多利用自然採光或是打開窗戶通風來減少開燈與冷氣的需要。
  3. 搭乘大眾運輸或騎乘腳踏車:可減少交通時產生的碳排放。根據環保署統計,在臺灣,包含飛機、汽車等交通運輸產生的碳排放佔比約為總量的 14%,如果搭乘捷運、公車、共乘、騎腳踏車或步行減少二氧化碳排放,也能同時減少空氣污染。
  4. 減少肉食:畜牧業需要大量資源,不僅要開墾土地、種植飼料,牛羊的排泄物中還會排放大量甲烷,提高溫室氣體含量。每公斤的植物性糧食生產約排放 0.3~4 公斤的二氧化碳,家禽類約排放6公斤、豬肉約排放7公斤,羊肉每公斤排放約24公斤溫室氣體,而牛肉的生產過程中每公斤會排放高達60公斤的溫室氣體,建議多吃在地蔬果類、少肉多蔬可以大幅減少碳排放量。
  5. 減少消費:我們使用的所有物品在生產到使用結束的過程中都會有碳足跡,也都會消耗掉地球的資源,抱持3R( reduce 減量 reuse 再利用 recycle 回收)原則,選擇能重複使用的物品。

(延伸閱讀:對抗氣候變遷:生活中可以做到的 9 個節能減碳方法

結語

地球只有一個,從過去的紀錄中我們現在的氣溫上升的速度突破以往,在這種快速變化的情況之下,我們很難預測也很難預防未來因氣候變遷而產生的災難,我們能做的只有盡可能減少暖化速度,邀請並呼籲大眾一起關心這個議題。一直以來「全球暖化」對地球造成的影響,已經從過去廣義涵蓋各種氣候型態變化的「氣候變遷」,演變成為威脅到生存的「氣候緊急」狀態(Climate Emergency)。

在全球戮力減碳的一致方向上,臺灣的中央政府須加快《溫室氣體減量及管理法》的修法腳步,而地方政府位於人民的第一線,應率先規劃符合地方產業與需求的減碳目標與策略。綠色和平自2020年起推動縣市政府宣示氣候緊急,為氣候治理邁出第一步,並持續倡議地方政府以「2050淨零碳排」為目標,整合縣市政府資源,讓淨零碳排在臺灣發生。

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