2014年9月28日 星期日

9/29:科學PISA研究社~溫室效應

【科學PISA研究社】9/29課程內容:溫室效應



問題1:什麼是溫室效應? 

溫室效應就像是在農業中常被使用來維持空間溫度的溫室,地球大氣層就如溫室的塑膠布,將地球包圍成一個溫室,當太陽光輻射經過大氣層到地表,部份光和熱會反射回太空,此時大氣層有些氣體會吸收這些光和熱,並反射回地球表面,讓地球保持在一定的溫度。而大氣層中會吸收光和熱的氣體,我們就稱作「溫室氣體」。


問題2:溫室氣體有那些,它們是怎麼產生? 

存在地球大氣層溫室氣體有主要有二氧化碳(CO2)和水蒸氣,還包括甲烷(CH4)、氟氯碳化物類(含CFCs、HFCs及HCFCs)、全氟碳化物(PFCs),及六氟化硫(SF6)等。


溫室氣體原本就存在於大氣中,溫室效應也是地球原本就存在的自然現象,但人類過多的溫室氣體的排放,改變原有地球的原有狀態,加劇了溫室效應,進而造成了全球暖化現象。



問題3: 全球暖化的原因?

專家認為加速全球暖化的之主要原因為「人類的活動以及石化燃料的使用(燃燒後將會產生二氧化碳)」。 人類活動對於全球暖化的影響已相當清楚,包含了二氧化碳、太陽的影響等等,但還有另一個未被解釋的週期性因素,對觀察未來氣候變遷有重要影響。

關於此因素的一個可能解釋是由伊利諾大學的大氣學家Michael Schlesinger及其學生Navin Ramankutty在六年前首次提出。在1994年二月24日的Nature雜誌中,他們認為發生在北大西洋及附近陸地上的氣溫震盪,會週期性的加溫或冷卻大氣(週期約65-70年)。因此,有時會助長溫室效應,有時卻會抑制它。 其他可能的原因是由於溫室氣體排放過多造成的。



問題4:全球暖化對地球的衝擊?

由聯合國環境署和世界氣象組織在1988年成立的「跨政府氣候變遷小組」(IPCC)公佈的《2007氣候變遷報告》中指出,近五十年來觀察到的暖化現象是極可能由人類活動所導致。報告中引用最新的科研資料指出,氣候變暖的趨勢正在加快,明顯可觀察到的現象包括:極端氣溫天氣的增多、一些地區乾旱加重、冰川融化、冰蓋萎縮、全球海平面上升等等。這種快速氣候變遷所帶來的衝擊,將帶給地球生態嚴峻的考驗。


衝擊一:全球氣候變遷
全球暖化造成全球各地極端氣候的增加,長期來看,這樣的極端氣候還是會繼續發生,除了颱風的增強增多外,暖化最直接的影響就是天氣將變得更炎熱。

為什麼全球各地的暴風雨、颶風逐年增多?
最近幾年大家可能會發現颱風變的比往年多,連冬季時也會有颱風產生。地球暖化使得大氣中水蒸氣含量增加,而水蒸氣是大氣中含量最多而且影響最大的溫室氣體。水蒸氣含量的變化與全球氣候息息相關,如同地球的呼吸,影響大氣氣流,因此大氣中水蒸氣含量的改變導致部分地區雨量驟增,也有些地區久旱不雨而發生旱災。



衝擊二:海平面上升
馬爾地夫位於印度西南方的印度洋上,蔚藍的海岸、白細的沙灘和椰子樹是許多人對馬爾地夫的美好印象。但是由於海平面逐漸上升,海水嚴重侵蝕島嶼的海灘。如果海平面持續上升,馬爾地夫曾有的美麗光景將消失在海水之下。


1. 根據現有的研究資料,海平面上升的速度為何?
根據Science雜誌上的報導,全球暖化使得海平面上升的速度比二十一世紀初估計的還快。全球平均海平面在過去一百年已上升0.1到0.2公尺。不斷上升的溫度可能使得海平面在2100年以前上升1.4公尺,大約是先前預估值的兩倍。

2. 海平面上升,對哪些地區的影響最為明顯?
馬爾地夫是全球地勢最低的國家,聯合國估計,到本世紀末,全球海平面可能提高60公分,到時馬爾地夫人可能成為全球第一批因為氣候變遷而無家可歸的難民。

另外,台灣位在太平洋的邦交國吐瓦魯全國最高點只有海拔5公尺,在海水不斷上升的影響下,預估10年內全國都將被海水淹沒。目前島上已有4分之一的居民撤往鄰近的紐西蘭,成為環境難民。


衝擊三:全球冰河後退 (冰河融化)
全球的高山冰河及兩極冰河冰原,不僅是極地生物北極熊、海豹、企鵝的棲息地,也提供人類休憩及旅遊的場所,另一方面,冰河也是了解長期氣候變遷的重要指標。已有學者指出,物種的大量滅絕與海平面的位置、冰河的消長息息相關。而全球暖化對全球冰河的影響,已引起各界的關心重視。

然而全球暖化已經造成兩極冰河加速溶解,其規模與後續影響為何呢?
除此之外,全球各地的高山冰河素擁有豐富的地理景觀與多元的生態環境,在全球暖化的影響下,高山冰河是否也正在逐漸改變?

1. 在終年冰封的兩極地區,多年的積雪在重力作用下擠壓成冰塊,沿斜坡向下滑形成冰川。兩極地區的冰川為冰河時期所遺留,是地球上最大的淡水資源,也是地球上繼海洋以後最大的天然水庫。

2.全球暖化最顯而易見的效應之一,就是北極海的永凍冰面積縮小。比較1979年與2005年北極海泳動海冰的面積,科學家發現竟縮小了百分之二十。從有紀錄以來,2005年是北極海海冰覆蓋面積最小的一年。

3.除了北極海海冰面積縮小外,全球各地包括奧地利、冰島、阿根廷、紐西蘭、喜馬拉雅山等地的高山冰河都在縮小。奧地利冰河在2007年時平均後退超過22公尺,是五年來奧地利冰河後退幅度最大的一年。





衝擊四:生物多樣性消失
生物多樣性總括了地球上各種各樣生命形式,不僅包括了各種各類的動物、植物、真菌和細菌等不同物種的層次,同時也包含同一個物種內,各式各樣具有不同遺傳變異的群體或是個體。保育生物多樣性,並確保永續利用及其組成為當前國際社會的共識,然而在全球暖化的衝擊下,許多生物已面臨存亡的危機。

1. 海水溫度上升,海洋生態所受的影響為何?
全球大氣增溫造成海表面平均溫度升高。珊瑚的分布一般以年平均水溫20℃以上為主,而其耐溫性很窄,由25℃~29℃不等。因此只要熱帶表層水溫改變幾度,就會對珊瑚礁造成明顯的影響。另外,冰河溶解如果造成極圈海域溫度上升,也將造成海洋生態的改變。

2. 除了海洋生態外,還有哪些生物面臨滅絕的危機?
國際自然資源保護聯盟(IUCN)提出的「紅色名單」研究報告指出,一萬六千一百一十九種動植物目前正瀕臨滅絕,主要是由於自然棲息環境惡化所導致。這些物種包括河馬、北極熊、沙漠瞪羚、數種淡水魚和地中海花卉。此外,受暖化的影響,熱帶昆蟲、加拿大海豹、北極熊等動物都可能面臨滅絕的危機。

3. 全球暖化使得夏季增長,冬季縮短,有哪些生物的受到影響?
由於暖化造成夏季增長、冬季縮短,因此候鳥的季節性的遷徙也會跟著改變,除此之外,暖化使得冬季縮短,因此也可能影響到熊類、蛇類的冬眠習性。另外,暖化使得動物原有棲息地的環境改變,目前已觀察到魚類、蝴蝶出現隨溫度變化遷徙的現象。

曾經贏得兩次普立茲獎的美國科學家Edward Osborne Wilson曾說:「每一個國家都有三種財富:物質財富、文化財富以及生物財富。」當人類每天為物質財富努力工作生活時,無形中的消耗與累積卻造成大規模的環境衝擊─全球暖化。全球暖化造成生物多樣性的消失,最後後果將導致生態失衡,人們將是最後的受害者。如果可以更加留心資源的使用消耗、更加關注人類活動對地球造成的影響,那麼在追求物質財富時,才能確保文化財富的延續和自然環境中生物財富的保存。


問題6:面對暖化,該怎麼辦?
全球暖化帶來的危機,我們該怎麼面對暖化,當務之急就是要降低地球的溫室效應,而減少溫室氣體的排放就相當的重要,對於國家企業與個人,我們要如何減少溫室氣體的排放呢?

1. 國家與企業要如何減少溫室氣體排放?
為了減低溫室效應對地球的影響,在1997年12月11日,有149個國家和地區在日本京都召開會議,訂定了京都議定書,規定各個國家控制人為的溫室氣體排放量,希望透過各的一起努力,讓溫室氣體的排放量減少。而各個國家也針對於此會議訂定了自己國家的排放標準。讓我們來看看各國和企業針對減少溫室氣體排放的努力。

2. 個人生活中要如何節能減碳?
我們能做的事:(1)減少二氧化碳排放、(2)做好資源回收、(3)使用綠色標章產品、(4)提高能源政策…等。從日常生活中的食、衣、住、行中,只要我們多注意節省能源,小努力也可以變成減少地球暖化的大功臣。




問題7、什麼是京都議定書?
(一)京都議定書的由來
自從工業革命以來,人類的經濟活動大量使用化石燃料,已造成大氣中二氧化碳等溫室氣體的濃度急速增加,產生愈來愈明顯的全球增溫、海平面上升及全球氣候變遷加劇的現象,對水資源、農作物、自然生態系統及人類健康等各層面造成日益明顯的負面衝擊。為了抑制人為溫室氣體的排放,防制氣候變遷,聯合國於1992年地球高峰會舉辦之時,通過「聯合國氣候變化綱要公約(United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC)」,對「人為溫室氣體」(Anthropogenic Greenhouse Gas)排放做出全球性管制的宣示。為落實溫室氣體排放管制工作,1997年12月於日本京都舉行聯合國氣候變化綱要公約第三次締約國大會,通過具有約束效力的京都議定書(Kyoto Protocol),以規範工業國家未來之溫室氣體減量責任。

(二)京都議定書的主要內容
1. 減量時程與目標值:「聯合國氣候變化綱要公約」之附件一國家(係指OECD中除墨西哥外的所有24個成員、歐盟、前蘇聯各共和國及前東歐共產國家,合計37個成員)及摩洛哥與列支敦斯登共39個國家,將人為排放之六種溫室氣體換算為二氧化碳當量,與1990年相較,平均削減值5.2%,同時採差異性削減目標之方式;歐盟及東歐各國8%、美國7%、日本、加拿大、匈牙利、波蘭6%,另冰島、澳洲、挪威則各增加 10%、8%、1%。減量時程為2008至2012年,並以此5年的平均值為準。
2. 六種溫室氣體中,CO 2、CH4、N2O管制基準年為1990年,而HFCs、PFCs與SF6為1995年。
3. 提出「京都機制」:包含「清潔發展機制」(CDM)(唯一跨越附件一國家與非附件一國家,由工業國對開發中國家進行技術及財務協助其溫室氣體減量計畫之機制)、排放交易(ET)及共同執行(JI)。

(三)京都議定書生效的條件
1. 經各國國內程序批准議定書國家達55國。
2. 批准京都議定書國家中,「附件一國家」成員之1990年CO2排放量須至少占全體「附件一國家」成員1990年排放總量之55%。
3. 達成上述二條件後,則議定書於其後第90天開始生效。

(四)其它:
各國1990年二氧化碳排放量佔附件一國家總二氧化碳排放量比例:
1. 美國36.1%。 2. 日本8.5%。 3. 歐聯24.2%。 4. 俄國17.4%。 5. 加拿大3.3%。 6. 澳大利亞2.1%。 7. 其他國家8.3%。




參考資料:(網頁)
1、科博館_地球暖化的原因?
     (科博館 >學習資源 > 環境變遷 > 氣候變遷 > 全球暖化 )
2、高雄市立德國中_何謂溫室效應
3、天下雜誌369期_台灣不願面對的真相(2007年)
4、阿寶看暖化_全球暖化與電費單
5、國政報告_京都議定書的爭議與妥協


Youtube影片:
1.暖化戰爭首部曲_溫室效應原理(2013年)
2.東森電視台_科學大解碼(2012年)
    (1)二氧化碳的來源
    (2)牛也是暖化幫兇?
    (3)甲烷的身世
3.華視_封面故事─全球暖化之效應(2009年)
4.大愛電視台_與地球共生息-全球暖化 節約能源(2007年)
5.中視_放眼天下-替代能源 (2009年)
6.華視_60秒科學讚
(1)哪個是導致溫室效應的溫室氣體?(華視)
(2)地球暖化可能使哪些災害更加嚴重?(華視)
(3)「化石能源」是什麼?(華視)
(4)什麼是替代能源?(華視)

2014年9月21日 星期日

9/22:科學PISA研究社~防曬

【科學PISA研究社】9/22課程內容:防曬


問題1:為什麼要『防曬』? (紫外線到底對我們做了些什麼事?)






問題2:什麼是UV(紫外線)?
紫外線的英文為「Ultravioletrays」,因此紫外線簡稱為Ultra Violet(UV)。
其中A波就是「UVA」,B波就是「UVB」,C波就是「UVC」
如果在紫外線光譜上依波長仔細區分,可以發現有A、B、C三種類型!
      (1)紫外線A的波長最長,約400~320nm;
      (2)紫外線B的波長其次,約320~280nm;
      (3)紫外線C的波長最短,約280~100nm。 
就三者的影響程度而言,紫外線A波長最長,雖然能量最低,不過它到達地球表面的輻射量在三者中卻是最多的,因此對於生物的傷害實在不可忽視;紫外線B的能量也很大,對生物的損害是最深遠的,它可能導致生物體曬傷、皮膚癌、眼球傷害與免疫系統的疾病;至於紫外線C則因為波長太短,雖然能量最大、殺傷力最強,不過在高空時,幾乎已被臭氧完全吸收了!






問題3:什麼是防曬乳UVB-防護指標 

      (1)紫外線B-防護指數SPF(Sun Protection Factor)
      (2)紫外線B-防護指標IP(Indicia Protection)


問題4:什麼是防曬乳紫外線A-防護指標?
PA、PFA、IPD、 PPD、IPF、UVA-PF
目前防曬乳針對UV-A的保護效果,並沒有像UV-B有SPF為國際公認標準,不同的國家有不同針對UV-A表示方法。主要原因在於UV-A對皮膚傷害可達真皮層,且為慢性累進的傷害,所以難以建立國際公認量測標準。不過大致上可分為活體外(IN VITRO)、活體內(IN VIVO)與"皮膚免疫細胞抑制能力評估"量測方式。
      (1)活體外(IN VITRO)-常見的(PA)與(PFA)數值
      (2)活體內(IN VIVO)-歐系的(IPD)與(PPD)數值
      (3)皮膚免疫細胞抑制能力評估-(IPF)與(UVA-PF)



問題5:臭氧層與紫外線的關係?

看不見的紫外線在通過大氣層時,由於臭氧等氣體的吸收收使得到達地面的強度不致造成人類健康不良影響。但由於高空臭氧層受到人為排放汙染物的破壞而減少,導致地面紫外線強度的增加,因而在晴朗無雲的天氣時,過度曝曬可能對人體有不良影響。

1985年英國科學家法曼發現南極上空臭氧層呈大幅減少的現象,因此有關『臭氧層破洞』的研究便逐漸受到科學界重視。因此全球臭氧減少與近地面紫外線強度增加,將是人類未來頭痛的問題。


問題6:為什麼全球紫外線的分佈不同? (緯度 / 或季節)
下圖中分別代表光線直射與斜射的兩種情形;由於來自太陽的光量相同,A部分的面積較小,因而在單位面積上所受到的照射量較大(一般出現在夏季或是緯度較低的地區);反之,B部分的面積較大,因此在單位面積上所受到的照射量就較小(一般出現在冬季或是緯度較高的地區);這種現象影響了紫外線在各地的分佈情形。

問題7:防曬(紫外線)與健康有什麼關係?







資料來源 & 延伸閱讀:

1、認識紫外線 UV (Ultraviolet radiation)--防曬知識網
2、行政院環保署:認識紫外線
3、行政院環保署:紫外線的原理與來源
4、紫外線對人體傷害
5、防曬前、後
6、完美的紫外線對策 給妳絕對美白主義

延伸學習:Youtube防曬影片

01_紫外線到底對我們都做了些什麼事
02_東森新聞_PA和SPF係數解密
03_大新店地方新聞_PA和SPF係數解密
04_美白大帝小S 破解三大防曬迷思 完整版
05_民視新聞_防曬乳分物理跟化學 挑選有撇步
06_護眼神盾 螢幕保護貼(阻隔藍光+紫外線)--精簡版簡介
07_中天新聞_隔熱紙非「越黑越好」 高檔品幾乎透明
08_民視新聞_隔熱紙技師結訓 旺季薪上看6萬

2014年9月15日 星期一

9/15:PISA簡介與閱讀策略

【科學PISA研究社】9/15課程內容:PISA簡介與閱讀策略

問題1:什麼是PISA?

A:「國際學生能力評量計畫」(Programme for International Student Assessment, PISA)

問題2:參加PISA有哪些國家?哪些學生?

A:PISA是由經濟合作與發展組織(OECD)發展出來,針對閱讀、數學、科學三個領域的素養進行分析,從2000年開始,每三年針對參與國家中即將完成或剛完成基礎教育的15歲學生進行評量。

問題3:台灣學生這幾年的表現如何?

A:台灣學生參加了2006~2012年三次評量,在科學素養方面,
(1)2006年:
    平均分數是532分,為世界第四,落後於芬蘭、香港與加拿大;
(2)2009年:
    分數降低為520分,名次則下跌到第12名,芬蘭、香港仍居前,首次參加的上海則躍居第一名;數學素養方面,台灣2006年排名第一,平均分數為549分,2009年平均分數為543分,排名掉到第五,落在上海、新加坡、香港、韓國之後。
(3)2012年:
    65個國家或經濟體當中,上海蟬聯數學、科學、閱讀素養項目三冠王;台灣數學第4,進步1名;科學第13,退步1名。閱讀第8,比上次大幅進步15名。


問題4:下次PISA測驗是什麼時候?內容有什麼不同嗎?

A:下次測驗是2015年,PISA2015評量的改革包含:
有全面電腦化評量、以及新增教師問卷 (考問答題),
而關注科學素養的評量也有以下三個改變:
(1)以互動式科學素養的題目設計為主,
(2)加測「合作式問題解決能力(collaborative problem solving skills)」,
(3)評量關注學生的科學認識論知識(knowledge of Scientific epistemology)。


問題5:閱讀有什麼策略?

「閱讀,有策略」http://youtu.be/rFHejn8cvkI

「閱讀,有策略」:摘要策略

 http://youtu.be/VYXVCPyi4Go


資料來源:
1.台灣PISA科學素養評量成果手冊
2.科學人雜誌:科學素養 學習科學的新態度
3.2013/12/03聯合報:PISA調查 我15歲學生閱讀素養大進步
4.教育部國教署。我國參與國際學生能力評量計畫(PISA)2012成果
5.台灣2015PISA國家研究中心:科學素養
6.閱讀,有策略DVD


9/01:科學PISA研究社~課程進度安排

   科學PISA研究社

週次

日期

課程進度安排

1

91

 (選社)

2

98

 (中秋節放假)

3

915

PISA簡介與自我介紹

4

922

防曬

5

929

溫室效應

6

106

地層下陷

7

1013

TED影片欣賞(段考週)

8

1020

核能發電

9

1027

輻射

10

113

放射碘

11

1110

戴奧辛

12

1117

愛滋病

13

1124

TED影片欣賞(段考週)

14

121

發泡錠

15

128

代糖

16

1215

塑化劑

17

1222

益生菌

18

1229

免洗筷

19

15

環保素

20

112

TED影片欣賞(段考週)

21

119

期末心得分享

22

126

 (選社)