全球暖化的預測與因應：穩定未來氣候變化
97/08/04
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柳中明｜
臺灣大學大氣科學系教授
氣候變化綱要公約
為推動全球抑制溫室氣體排放以穩定未來氣候變化，1992 年 6 月，聯合國在巴西里約熱內盧召開「聯合國環境發展大會」，又稱「地球高峰會議」，簽署通過「聯合國氣候變化綱要公約」（United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC）。這公約於 1994 年 3 月 21 日正式生效，至今共有196個國家與機構同意加入。
公約的目標是：「把大氣中的 CO2 及其他溫室氣體的濃度，抑制在一個不會危及氣候系統的水準，使得生態體系有足夠時間自然調整適應氣候變遷，確保糧食生產不受到威脅，並促使經濟發展轉變為永續性型態。」
這項公約把締約國分為：附件一國家，包括「經濟合作暨發展組織」（Organization for Economic Corporation and Development, OECD）及東歐共 38 國；附件二國家，即 OECD 的重要成員；非附件一國家，包括開發中國家的 77 國集團與中國，以及新興工業化國家如南韓、新加坡等。非附件一國家對溫室氣體排放減量並無任何承諾，其中有 48 個國家被歸類為「最低發展國家」，它們在公約中被歸類為應受特別照顧者，尤其是在資金協助與技術轉移方面。
在氣候公約第３條中，對於各締約國在採取相關行動減少溫室氣體排放時，應依據公約基本原則實現公約的目標，分別是：
責任不同：成員承擔共同但程度不同的責任與能力，附件一成員須率先承擔責任，採取行動防制溫室氣體的排放（公約 3.1 條）；公平原則：應把公約中有特別需求或面臨特殊狀況的成員（特別是開發中國家），所可能承擔的不成比例負擔或反常負擔列入公平考量（公約 3.2 條）：防制措施：採「經濟有效」及「最低成本」措施防制氣候變遷（公約 3.3 條）；經濟發展：成員有權促進永續性經濟發展，並把經濟發展納入防制氣候變遷的關鍵考量因素（公約 3.4 及 3.5 條）。
每年 11 ~ 12 月，UNFCCC 定期召開為期2周的締約國大會，討論公約推動過程中的許多原則與協議。最重要的應該是 1997 年 12 月 1 ~ 11 日在日本京都召開的「第３屆締約國大會」，首次在會議結束後仍然進行閉門溝通，在最後關頭通過「京都議定書」，要求附件一國家在 2008 至 2012 年間，須把二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物類、全氟碳化物及六氟化硫 6 種溫室氣體，削減至比 1990 年基準少 5.2％。各國被要求減量的幅度並不一致，其中歐盟削減 8％、美國 7％、日本 6％。
京都議定書也通過清潔發展機制、排放交易和共同執行3種彈性機制（又稱「京都機制」），史無前例地把經濟手段納入目標限量的規畫工作中，期待藉以協助各國在降低溫室氣體排放時，能以經濟效益的方式促進其永續發展。同時，也把森林吸收二氧化碳的匯（sink）納入減量計算。由於這議定書的設計異常複雜，現已成為各國學術研究、行政策略、企業因應等重要考量課題之一。
京都議定書生效的兩個條件是：在所有公約締約國中，必須有 55 國簽署且批准，以及批准國家中，屬附件一國家的 1990 年二氧化碳排放量，應占所有附件一國家總排放量的 55％ 以上。2004 年 11 月 18 日，俄羅斯政府遞交同意書後，已有 128 個國家批准「京都議定書」，其中「附件一國家」36 個，「非附件一國家」92 個，前者在 1990 年的總排放量比率已達所有「附件一國家」的 61.6％，跨過 55％生效門檻。議定書正式在 2005 年 2 月 16 日生效，耗時6年多，不過美國與澳洲至今仍不願批准。
依據京都議定書第３條第９項的規範，締約國至少應在第1個承諾期結束前 7 年，開始審議後京都時期的承諾。因此自 2005 年起，各國開始討論下一階段的減量協商重點，包括：溫室氣體長期穩定的水平；減緩氣候變化承諾的模式；減量參與者及時程；減量的嚴厲程度；適應氣候變化的行動模式、迫切性及參與程度；協商參與者、方式、時程等問題。並於 2005 年 11 月 28 日在加拿大蒙特婁「第 11 屆締約國會議暨京都議定書第 1 屆締約國會議」中，通過「蒙特婁行動計畫」。
其中主要的重點有二：（1）京都議定書中規範的減量諸國，包括歐盟、日本、俄羅斯等，同意 2012 年後，當京都議定書的第１階段減量目標達成時，將持續進行第２階段的溫室氣體減量工作。而具體的減量目標會於未來討論確定。（2）同意開始進行更大規模的合作減量討論，主要是建立一個結論開放的對話機制，期望能形成第２個議定書，讓未參與京都議定書的國家如美國、澳洲與開發中國家如中國、印度等，一起參與溫室氣體減量的工作。
「後京都」的協商在這數年內持續展開，而且是每年一次的 G7 高峰會議的重頭戲。G7 包括美國、日本、德國、法國、義大利、英國及加拿大 7 大工業國家，2007 年已加入中國、印度、巴西、俄羅斯等。顯然，必須由經濟角度出發協商出環保的共識。而如我國唯一參與的國際組織：亞太經濟合作會議（APEC），也在 2007 年的高峰會議中就能源效率提升議題獲得共識。即使是美國，也在 2007 年 9 月邀請全球 16 個二氧化碳排放總量達全球 80％ 的開發國家，籌劃未來應如何獲得減量共識。
顯然，全球合作抑制溫室氣體排放，以期穩定氣候變化，是一個無法阻擋的潮流。
新能源發展
如果國際公約的制定是對所有國家的制約，它的另一個功能就是提供新興產業的發展空間。特別是傳統的能源相關產業，就是排放二氧化碳的主要來源，如何抑制其排放特性，但仍能提供經濟發展所需的能源，就成為新能源產業的發展重心。
風能與太陽能相關產業是目前全球成長最快速的產業，除了其不排放二氧化碳、無污染外，最重要的是取之不盡，而且相關的產業技術都已趨成熟。配合全球的需求量不斷上升，其單位發電的成本不斷地下降。
生質能也屬新起的能源之星，但受限於高能作物的生產，如氣候環境、生產面積、季節性生產規律等，並非全球各地都在同步發展。如巴西推動酒精替代燃料，但美國推動能源作物發電，我國則以生質柴油為重點。
氫能號稱能取代石油成為未來可以隨意輸送的燃料，而非如風能與太陽能般受限於固定的設備。目前，北歐已有氫能高速公路的設置，而如美國加州已有氫能公車四處奔波，各界都把氫能發展視為明日之星。
但是，煤仍是目前存量豐富，價格低廉，且不容易被取代的化石能源。因此產煤國如澳洲就積極推動「潔淨煤技術」，包括直接燒煤潔淨技術，以及把煤轉化為潔淨燃料技術兩方面。前者包括燃燒前的淨化加工技術、燃燒中的淨化燃燒技術、燃燒後的淨化處理技術等；後者包括煤的氣化技術、煤的液化技術、煤氣化複循環發電技術、燃煤磁流體發電技術等。
其他如潮汐發電、地熱發電、深海甲烷水合物的使用等，都有其發展優勢，但是也有其限制。
碳捕捉與封存
海洋與森林是大自然儲存碳的主要處所，如林木藉由光合作用吸收大氣中的二氧化碳，並釋出氧氣，每增加生物量 1 公噸，約需要 1.6 公噸的二氧化碳，同時釋放 1.2 公噸的氧氣。但是，人為排放源如火力發電廠的二氧化碳排放量大，海洋與森林並無法完全吸收，每年大氣因此約增加 33 億公噸的碳。倘若能在排放源就直接把二氧化碳氣體捕捉，並予以儲存，就能大幅減少人為排放至大氣的溫室氣體。
碳捕捉與封存（carbon capture and storage, CCS）技術是指在 CO2 排入大氣前，從工業或相關源的排放中分離出來，輸送到安全的封存地點，保持長期與大氣隔絕的一個過程。目前，CCS 已是一項成熟的技術，全球大部分的 CCS 計畫主要用在油氣田上，如美國的Permian Basin 油田，自 1972 年以來封存的 CO2 量已經超過 5 萬噸。
另外，挪威的 Sleipner CO2 封存計畫，自1996 年開始從天然氣中分離 CO2，並注入 800 公尺深的海底鹽沼池中封存。這項 CO2 計畫每日封存 2,700 噸 CO2，預計累積封存 2 千萬噸 CO2。保守預估傳統的火力發電廠若使用這項技術，能減少約 80 ~ 90％ 的二氧化碳排放量，但是因為需要額外約 10 ~ 40％ 的能耗，所以其電價須增加 30 ~ 60％。
二氧化碳可以封存在地殼深層、深海或形成碳酸鹽礦物，但是封存於深海可能有增加海水酸化的風險，因此地殼封存被視為相當理想的做法，全球預估可封存 2 兆噸 CO2。
節約能源與目標減量
開源之外就是節流，因此提高能源使用效率與節省能耗已成為目前世界潮流。
如歐盟、澳洲、加拿大等宣布逐步禁止使用鎢絲燈，另外如美國把每年的日光節約時間提早1個月，以及日本本田汽車的油電混合車在全球熱賣等，都是以科技與管理策略來抑制能源消耗。歐盟更通過新的環保指令 EUP（Directive of Eco-design Requirements of Energy-using Products），要求所規範的耗能產品須具備適當的產品環保評估系統並通過符合歐盟的認證。不符合的產品當然無法銷售至歐洲，也就是形成「採購障礙」來要求各項家電用品的耗能標準。
以臺北市而言，80％ 的溫室氣體排放來自住商部門耗電，因此提高家電用品的能耗標準，加強民眾節約用電的習性，是相當重要的策略。但是，舊住宅不斷被拆除並改建為新高樓，造成耗電戶數持續增加，即使單位家戶的耗電量下降，整體的耗電量仍會持續增加。譬如捷運雙子星大樓將興建，其總層數比 101 大樓還多，所耗的電也會比 101 大樓還多，如此臺北市的總耗電量與其伴隨的二氧化碳氣體排放量，是不可能減少的。
因此，若要真正達到抑制溫室氣體排放，就必須制定總減量目標時程，再規劃個別項目的減量分配。譬如前述新大樓不斷增加的事實，就需搭配總樓地板面積限制，如此若臺北市將增加捷運雙子星大樓，就須考慮同時拆除相同耗電面積的舊房舍，至少可以期望總耗電量不變。
二氧化碳約貢獻全球 70％ 的人為溫室效應，要穩定氣候變化，最重要就是減少能源消耗以抑制二氧化碳排放。因此，新能源發展、碳捕捉與封存、節約能源等，幾乎都以抑制能源消費過程中的二氧化碳排放為主。但是如水泥生產、煉鋼、紙漿製作等，都會大量排放二氧化碳，如何改善工業製程排放，也是重要項目。
此外，如改變農作方式以抑制甲烷與氧化亞氮排放，改變畜牧飼料抑制牛羊的甲烷排放等，同樣是現今各國的研究課題。最終，當後京都的協商獲致共識時，訂定未來總減量的目標時程仍是最有效的策略與規範。
