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暖化的科學(2):溫室效應
大氣中的對流層存在某些氣體,我們稱為「溫室氣體」,會吸收由地表反射的長波輻射,使得能量能再次進入地表,所以大氣層可說是地球的保溫罩,使得地球像溫室一樣暖和,這種氣體吸收太陽輻射的作用就稱為「溫室效應」。如今自然界的溫室氣體比例失衡,過多的溫室氣體會使得溫室效應過於嚴重,造成全球平均溫度持續升高,讓地球逐漸發展成不利生物居住的環境。
 
 
 

大氣層像是一個金鐘罩,而地球就如同一個巨型保溫箱。我們所居住的地球有大氣層保護來自於宇宙的威脅(例如:紫外線、隕石等外太空異物),並且能留住部分氣體。如此一來,每一個人不就是地球這個大溫室裡的一朵小花嗎?有了這個概念,我們就來聊聊「溫室效應」。

 

現今談到「溫室效應」,如同提到全球惡名昭彰的通緝犯。但你可曾想過浩瀚無垠的宇宙中,為何地球會有這麼溫暖的氣候而適合生物居住?其實,地球本身有一套獨門的保溫方法,這方法就稱為「溫室效應」。

 

生物能在舒適的地球上生存,其中大部分都要感謝太陽光的照射,因為有太陽光放出來的輻射熱使得地球的平均溫度升溫,當輻射熱射到地球上時,會以短波輻射穿越地球的大氣層,射到地表後,地表會將部分的輻射熱以長波輻射反射回外太空,輻射熱依此方式平衡下,那麼一入夜地表溫度就會驟降,地球將會變成一個酷寒的大冰箱。但其實大氣中的對流層存在某些氣體,我們稱為「溫室氣體」,會吸收由地表反射的長波輻射,使得能量能再次進入地表,所以大氣層可說是地球的保溫罩,使得地球像溫室一樣暖和,這種氣體吸收太陽輻射的作用,就稱為「溫室效應」。

 
溫室效應由於自工業革命以來,排放過多二氧化碳導致恆溫系統失衡 (由世新大學「二氧化碳與能源發展科普推廣計畫」製作)
▲溫室效應由於自工業革命以來,排放過多二氧化碳導致恆溫系統失衡 (由世新大學「二氧化碳與能源發展科普推廣計畫」製作)
 

定溫系統失衡

 

所以溫室效應對人類來說是有利的?沒錯!客觀來說,溫室氣體是自然界的最佳暖氣機,沒有它們,地球生物難以在漫漫寒夜中生存。不過在18世紀的工業革命蓬勃發展之後,人類大量燃燒化石燃料,造成排放大量的溫室氣體,如二氧化碳(CO2)、氧化亞氮(N2O)、甲烷(CH4)和氟氯碳化物(CFCs)等氣體,原本溫室效應是個很穩定的定溫系統,可如今自然界的溫室氣體比例失衡,過多的溫室氣體會使得溫室效應過於嚴重,造成全球平均溫度持續升高,讓地球逐漸發展成不利生物居住的環境。

 

根據聯合國氣候變化國際專家委員會(簡稱IPCC)的評估指出,全球地表平均溫度在20世紀已經增加了0.6°C,因為地表溫度提高的關係,導致南極洲上的冰山與蘇格蘭的冰大陸及冰川開始融化,造成海平面上升0.1至0.2公尺高,IPCC更預測若溫室效應持續加重,到了2100年時,全球地表溫度將比1990年的溫度還要高上1°C到4°C,海平面可能會上升高達0.73公尺,另外也有學者提出,到了2050年時,全球的平均溫度將會上升2°C。海平面日漸上升會讓原本處於地勢較低的城市及島嶼國家,沉沒於大海之中,全球將可能有三分之一住在海岸邊緣的居民被迫搬遷,不然就會面臨被淹沒的命運。

 

溫度上升個2°C聽起來就像是白天入夜的晝夜溫差一樣,好像每天都在發生因此不是那麼嚴重?其實不然,全球平均溫度上升對地球以及人類造成的威脅不僅止於溫度而已。當地球暖化時,會造成北半球的冬季縮短,變得更濕冷,但夏季反而變長,變得更乾熱,這對於原本規律生長的植物與隨季節移棲的動物而言,是相當不適應的。另外因為氣溫持續升高,將增加地表水的蒸發速率,這會影響各地區的降雨型態,導致有些地區轉為乾旱,甚至讓沙漠化逐漸擴大;相反地,有些地區的降雨量會增加,讓許多地區的植物長時間浸泡在雨水裡頭,造成腐爛波及農民的生活。綜觀之下,溫室效應帶來的威脅甚鉅。

 

減緩溫室效應

 

說到這裡大家就該知道,嚴重的溫室效應是必須去減緩的!但究竟有那些辦法能夠來解決這全球性的問題呢?矛頭率先指向上述的溫室氣體,只需要將大氣中的溫室氣體濃度降低,就不會有過多的輻射熱被吸收而留在地球表面,這樣就能讓地球溫度不再升溫。再來就是要如何減少溫室氣體的濃度,因為有數據指出二氧化碳對全球平均溫度提升的貢獻佔全部溫室氣體的65%,所以我們可以針對減少二氧化碳濃度的方向來思考,而讓二氧化碳濃度如此高的幫兇包含了煤、石油及天然氣等化石燃料的使用。因此,平時我們可以多走路或搭乘大眾交通工具,避免騎車開車排放二氧化碳,另外,減少能源的浪費也能讓溫室效應減緩,因為目前產生能源的主要方法為火力發電,所以只要節約能源的使用,就相對減少排放二氧化碳。

 

嚴重的溫室效應正如同地球正不斷開著過強的暖氣,正關係著地球生物的存亡,是全人類都要一起正視的問題,雖然不是一人一朝一夕就能解決的,但只要你我都能在生活中做到節能減碳,這對於減緩溫室效應都會有很大的幫助!

 

(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫」執行團隊撰稿)

審校:沈建豪

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