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)