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二氧化碳減量：二氧化碳與地球暖化

96/05/03 38493

黃啟峰｜財團法人工業技術研究院能源與環境研究所

近百年來全球正面臨暖化的威脅，這種現象除了自然的氣候波動外，是由人類活動引發的溫室效應所造成的。根據「政府間氣候變化專門委員會」第3次評估報告指出，近50年來的氣候暖化，主要是由於人類使用化石燃料，排放大量二氧化碳等溫室氣體所產生的增溫效應。根據其預測，未來100年全球的氣溫將朝暖化的方向變化。

百年來地球暖化所造成的氣候變化，已對全球自然生態和社會經濟帶來顯著的不利影響，未來的氣候變化更會對全球造成深遠與巨大的傷害。因此，人類必須即刻採取各項改善氣候變化的措施，降低對地球的不利影響。

為解決日益嚴重的地球暖化問題，限制二氧化碳等溫室氣體排放，是當前國際社會共同努力的目標。聯合國在1992年通過氣候變化綱要公約，討論如何解決這個問題，並於1997年通過京都議定書，訂出對各國二氧化碳的減量要求與時程。身為國際社會的成員，在共同但有差異性責任下，各國有必要規劃並實施各種防止地球暖化的因應措施，加強氣候變化的相關研究，協助產業界勵行節約能源，促進經濟發展，為全球的永續發展共同努力。

二氧化碳的影響

地球表面獲得的能量主要來自太陽輻射，來自太陽屬於短波長的入射波經大氣吸收、地表及大氣反射後，僅剩約49％被地表吸收。這些經地表土壤、水體、植物等吸收後的能量，再以長波長輻射釋出，其中一部分被大氣對流層中的水氣及二氧化碳吸收，另一部分在平流層被甲烷、氧化亞氮、氟氯碳化物等吸收，其餘則逸入太空。

工業革命以來，由於人類大量使用化石燃料，濫伐森林，使用含氯、氟的碳化物，以及熱絡的農工商活動，造成二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氟氯碳化物、六氟化硫、全氟碳化物、氫氟碳化物等易吸收長波長輻射的氣體，也就是所謂的「溫室氣體」（greenhouse gas, GHG）大幅增加，形成地球暖化現象，這種作用就是「溫室效應」。

大約自1975年至今，大氣中二氧化碳的濃度已增加了30％，甲烷則成長145％，氧化亞氮成長15％。自1861年以來，全球地面平均氣溫（陸地和海面近表層氣溫的平均值）已有顯著增加，單是20世紀期間就增加了攝氏0.6± 0.2度。二氧化碳主要排放源來自於發電、工業生產及運輸，以下就針對排放二氧化碳的主要來源加以說明。

發電：大部分電廠使用的能源是化石燃料，使用化石燃料發電所排放的二氧化碳，約占全球排放量的36％。

運輸：運輸工具使用化石燃料所排放的二氧化碳，約占全球排放量的24％，這些排放出來的二氧化碳大多來自汽車燃油。

工業：若不包括電力的使用，工業在全球二氧化碳排放量中約占18％。過去，這類二氧化碳的排放主要來自已開發國家，未來，開發中國家隨著經濟的成長，二氧化碳的排放量會大幅提升。

建築物：建築物使用電力和燃料來產生冷暖氣、照明和動力，其中住宅二氧化碳排放量約占全球的8%。

森林：根據聯合國糧農組織報告顯示，在1980年代砍伐掉的森林，所減少對大氣中二氧化碳的吸存能力，約占人為碳排放總量的四分之一。不過有專家指出，如果未來50年能妥善管理陸域生物圈，應該可以把600至870億公噸的碳保存或隔離在森林中，另外230至440億公噸的碳則可儲存在農地土壤內。

地球表面的平均溫度從19世紀後期起，至今已經增加了攝氏0.6度。根據氣候模型預測，若不採取任何防制排放溫室氣體的措施，到了2100年時，全球平均地面氣溫將比1990年增加攝氏1.4～5.8度，這個變化遠比過去1萬年所經歷的任何變化幅度都大，屆時海平面將上升9～88公分。

全球二氧化碳濃度已自工業革命前的280 ppm（每百萬分之一含量），增加至2004年的370 ppm，若要在21世紀末把二氧化碳濃度控制在工業革命前的2倍以下，目前全球二氧化碳的排放量就需要削減一半以上。

根據監測資料顯示，大氣中各種溫室氣體濃度正在不斷上升。當前地球溫度升高的原因，是大氣層中溫室氣體不斷增加，以至於破壞了地球溫室效應的原有狀態所導致的。過去百年來，臺灣經歷了全島性的暖化現象，與全球暖化趨勢是一致的，但氣溫上升速率（攝氏1.0～1.4度/百年）卻遠大於全球平均值（攝氏0.6度／百年）。

全球增溫潛勢

地球大氣中重要的溫室氣體，包括水蒸氣、臭氧、二氧化碳、氧化亞氮、甲烷、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫等。由於水蒸氣與臭氧的時空分布變化較大，不易控制，因此1997年聯合國通過的京都議定書，把二氧化碳、氧化亞氮、甲烷、氫氟碳化物、全氟碳化物及六氟化硫6種溫室氣體列入管制。其中後3種氣體對溫室效應的影響最為顯著，但對全球升溫的貢獻來說，由於二氧化碳的排放量最多，所占比率也最大，大約是所有溫室氣體總貢獻的72％。

所謂全球增溫潛勢（global warming potential, GWP），是指某一種溫室氣體在一定時間內與二氧化碳相比，所得到的相對輻射影響值。若把二氧化碳的GWP值設為1，則甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫的GWP值分別是23、296、5,700～11,900、120～12,000及22,200。

二氧化碳主要排放源是化石燃料燃燒、砍伐（燃燒）森林；甲烷來自垃圾場、水稻、天然氣、石油及煤礦、家畜排泄物管理、腸道發酵；氧化亞氮來自氮化物肥料使用、化石燃料燃燒；氫氟碳化物、全氟碳化物及六氟化硫則來自鋁製品、半導體、滅火器、噴霧劑、電器設施等。

全球氣候變遷

地球暖化會牽動不正常的氣候變遷，對環境產生可預見的衝擊，其中包括：極地冰原融化，海平面上升，淹沒較低窪的沿海陸地，衝擊地勢較低國家及多數國家的沿海精華區；全球氣候變遷，產生不正常暴雨及乾旱，衝擊水土資源、環境衛生及人類生命；沙漠化現象擴大，生態體系改變，衝擊農林漁牧、社經活動、全球生存環境等。

根據評估報告指出，區域氣候變化，特別是溫度的升高，已經影響到世界上許多地方的自然生態和生物系統。已觀測到的變化有：冰川退縮、永凍土融化、河湖水面結冰時間延遲與河湖冰面提早融化、中高緯度地區生長季延長、動植物範圍向兩極和高海拔地區擴展、某些植物和動物種群數下降、樹木提前開花、昆蟲提前出現、羽族提前孵化等。

自然生態系統因其適應能力有限，對氣候變化的韌性特別脆弱，其中有些系統更會遭受重大且不可逆轉的危害。面臨風險的自然生態系統包括冰川、珊瑚礁及珊瑚島、紅樹林、寒帶和熱帶森林、極地和高山生態系統、大草原濕地、殘餘的天然草地等。氣候變化可能使某些物種生存範圍和數目增加，但同時會使某些更脆弱的物種滅絕，並使得生物多樣性銳減的風險增加。可以確定的是，受危害或損失的地域範圍，以及受影響的生態系統數量，會隨著氣候變化的幅度和頻率的增加而擴大。

近來，在某些地區頻頻發生的旱澇，已經對當地社會和經濟產生了影響。對氣候變化較敏感的人類生活系統，主要包括水資源、農業、林業、沿海地帶、漁業、居住環境、能源、工業、保險、金融服務、人體健康等。這些系統的脆弱性，會隨著地理位置、時間、社會、經濟和環境條件而變化。

人類社會和自然生態系統對極端氣候事件的脆弱性，已經從乾旱、洪澇、熱浪、雪崩、風暴等災害所造成的損失中得到證明。雖然對這些變化的預測已有某種程度的可靠性，但由於影響氣候的各項參數間相互的作用極為複雜，隨著全球暖化，21世紀發生極端氣候事件的頻率與嚴重程度還會增加。相反地，寒潮等極端低溫事件的發生頻率和程度會減少。這類極端氣候事件的發生，尤其會對貧困地區產生巨大的影響。

根據國內專家學者研究地球溫暖化可能對臺灣帶來的影響，其中海平面的上升會增加海水倒灌機會，減少陸地使用面積，對淺海養殖業產生衝擊。加上臺灣沿海地區超抽地下水造成地層下陷，海水上升所帶來的衝擊將更劇烈。在農作物生產與生態的變化方面，若大氣中二氧化碳濃度增加1倍，會對黃瓜、稻米等作物的生長造成影響；因溫度上升導致降雨減少，會使玉米減產10～20％，整體農作面積也會逐漸減少。

在水資源方面，地球的暖化使得降水分布不平衡，估計臺灣在1990至2050年間，冬季總雨量將減少5～10％，夏季總雨量可能增加5～10％。在公共衛生方面，溫度升高可能導致漢他病毒、腦炎、登革熱、過敏性氣喘等疾病增加的機率。

當前國際社會的努力

長久以來排放的大量溫室氣體，使得21世紀的地球必須承擔某種程度的氣候變化。評估報告指出，在沒有採取二氧化碳排放的任何限制措施之下，到2100年前，大氣中二氧化碳濃度將從目前的370 ppm升高至490～1,200 ppm，比1975年時的濃度增加75～350％。若要使大氣中二氧化碳濃度維持在450 ppm，必須在2010年前把二氧化碳排放量降至1990年的水準。然而，在全球經濟持續成長與人口不斷增加下，要達到這個目標，必須大幅提升能源效率，並對經濟活動做基本的改變。

目前國際社會正透過「聯合國氣候變化綱要公約」（簡稱氣候公約）來面對這個挑戰。氣候公約在1992年通過，目前已經有185個會員國。公約的主要目的是把大氣中二氧化碳的濃度控制在安全的水準上（國際間認定溫室氣體應維持在450 ppm的大氣濃度），要求各國採取限制溫室氣體排放的措施，建立相關的資訊，發展氣候變化的調適策略，以及促進跨國的相關研究與技術開發。它同時要求已開發國家採取各項減量措施，使溫室氣體排放量降至1990年的水準。

氣候公約要求各國凝聚共識防止氣候變遷，減少溫室氣體排放，為人類和後代子孫的利益，積極保護氣候系統。在採取相關行動時，各國都需依據以下基本原則實現公約設定的目標。

差別責任：各國共同承擔程度不同的責任與能力，已開發國家須率先承擔責任，採取行動防制溫室氣體的排放。公平原則：對於有特別需求或面臨特殊狀況的國家（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。防制措施：採「經濟有效」及「最低成本」措施防制氣候變遷。經濟發展：各國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。有利的經濟體系：不可採取任意或無理的國際貿易手段和其他隱蔽性限制。

到了1997年，公約各成員國在日本京都達成一致的共識，通過一項具法律約束力的承諾「京都議定書」。要求已開發國家應採取進一步的減量行動，在2008至2012年間把該國6種溫室氣體的排放量，至少降至較1990年排放量少5.2％的水準。

各國減量目標的設定分別是，歐盟及東歐（保加利亞、捷克、羅馬尼亞等國）要比1990年排放水準再減8％，美國要再減7％，日本、加拿大、匈牙利、波蘭要再減6％，克羅埃西亞要再減5％，紐西蘭、俄羅斯、烏克蘭則剛好降至1990年的排放水準，挪威則設定為可比1990年排放水準再增1％，澳洲可再增8％，冰島可再增10％。

此外，議定書建立3項國際合作的減量機制，包括排放交易、清潔發展機制及共同執行。共同執行主要是由已開發國家提供資金或技術給另一個已開發國家（例如日本與匈牙利的合作），進行溫室氣體減量計畫。清潔發展機制是指由已開發國家提供資金或技術給開發中國家（例如荷蘭與印度的合作），進行溫室氣體減量計畫。排放交易則僅限於已開發國家之間才可進行的一種碳減量額度的交易。

地球暖化與氣候變遷是因為二氧化碳濃度不斷增高，以及大片森林無限度的濫墾、濫伐所造成的。人類排放二氧化碳的主要來源是工業發展，例如火力發電廠發電排放的廢氣、石化業的燃燒排出的廢氣、工業製造的最終產物等，而砍伐森林的主要用途是造紙、開發工、商業或住宅區、經濟作物的耕種等。

為了解決這些嚴重的問題，各國政府大多從能源供給與消費面著手。鼓勵採取節約能源、提升能源效率及其他環境友善的方法，針對能源的主要消費者包括工業、商業、住宅、交通與農業，進行各種節能與減量策略。並透過適當的經濟誘因與法規制度，促使消費者與投資者樂於為提升能源效率而努力。

這個制度應以促進具經濟效益的行動、最佳技術，以及各種對環境友善的措施為主，而稅制、法規標準、排放交易、資訊傳播、自願性行動，以及逐步取消不當的補貼，也是重要的政策措施。在個人與家庭方面，從改變作息與生活型態，搭乘大眾交通運輸到個人隨手關燈的習性，都是克盡二氧化碳減量的基本作為。

二氧化碳對地球暖化現象的影響，肇因於人類對環境的不尊重，過度浪費、不珍惜能源與資源，使得有限的地球資源在過度開發與使用的情況下，產生自我調適失衡的現象。在不傷害環境的前提下，兼顧經濟發展與環境保護兩者的平衡，繼續滿足人類生存所需的開發，將可減緩地球暖化的發生。

深度閱讀

行政院環保署（民95）因應聯合國氣候變化綱要公約策略規劃（94年期末報告），臺北。
行政院環保署（民90）冷卻炙熱的地球：Environmental Protection大家一起來，新竹。

資料來源

《科學發展》2007年5月，413期，6 ~ 12頁

科發月刊(5221)

二氧化碳減量：二氧化碳與地球暖化

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