全球暖化和氣候變遷有什麼關係？

這是一篇舊文章，今天看到一篇科學人雜誌網站提到氣候變遷的文章，想起去年我曾經寫過類似的東西；這篇文章在舊網誌倒是引起小小的討論。

(話說回來，我怎麼老寫這種嚴肅文章？根本沒什麼人看吧。)




《11.14.2007 posted @ 無名》
前幾年大家都在討論前美國副總統，Al Gore（艾爾高爾）根據他巡迴演講的資料所製作成的紀錄片<不願面對的真相>（an inconvenient truth）。他的紀錄片說明全球暖化已經開始了，這不再是隨便說說，也不是只有少數幾位科學家的危言聳聽之論。高爾的紀錄片雖然有點「戲劇化」，但他主要目的是喚起一般大眾對於地球環境保護的認知。因為長久以來大家都不願去面對這個真相。當我在看這部紀錄片的時候，心裡是害怕的，因為紀錄片真實的呈現各種因為反常氣候所造成的災難，而我就生活在這個星球上......。高爾的紀錄片讓我對全球暖化的問題有了好奇。

牛頓科學雜誌在上個月（10月）的主題就是探討地球暖化的真相。

這篇專題報導，說明了一些事實：
1. 一百年來地球真的在暖化，而最近50年暖化加速。
2.從1850年開始，地球的暖化與寒化不斷交替發生。（這邊暗示了氣溫變化是正常的。）
3.人類活動促使二氧化碳的濃度急速上升。（1896年瑞典化學家Svante Arrhenius提出。）
4.大氣中的二氧化碳上升2倍，全球的氣溫上升攝氏5度。（同上）

為什麼地球表面有溫度？它根據什麼來決定的？有三個因素：
1.太陽輻射。因為太陽的核融合反應而持續高溫，散發出光-輻射（以可見光為主）。

2.太陽輻射的反射率。這些光照射到地球，使地球變溫暖。但照射到地球的太陽輻射不會全為地球所吸收，其中相當比例經由反 射回到空中。

3.地球輻射。當太陽輻射讓地球變暖之後，也會對太空「發光」。不過地球所發的光是紅外線（電磁波，不可見光。）藉由紅外線的形式逸至太空的能量就稱為「地球輻射」。

如果太陽輻射與地球輻射能夠平衡，那地表的溫度就能保持一定。在不考慮大氣層作用的狀況下，這個溫度應該是攝氏零下18度。

而傅立葉（Joseph Fourier）他根據「應該釋放到太空的的地球輻射被大氣吸收，才使得地球如此溫暖」，因而發現「溫室效應」。溫室效應的氣體不會吸收太陽的可見光，卻會吸收地球的紅外線並且向四方輻射。

因為地球得表面溫度，是因太陽的核融合反應，所產生的光輻射照射而成的。那麼太陽的能量是否恆久不變？從恆星的進化論來說，現在的太陽比46億年前（地球誕生）要老（亮了30%）。從地球的角度來看，太陽輻射量的變動和地球與太陽的位置變化有關係。因為地球公轉軌道受木星等重力影響而變形，呈現非均勻的橢圓狀。塞爾維亞天文學家米蘭科維奇（Milutin Milankovitch）說：因為公轉軌道（約10萬～41萬年）的變化週期＋地球自轉軸角度變化的週期（約4萬1000年）＋地軸的搖擺運動週期（約一萬9000年～2萬3000年）＝太陽輻射量的變動（米蘭科維奇週期）。

因此造成地球暖化與寒化交替發生。

到這邊為止，談到的暖化都是屬於「自然現象」，不是人為因素。

人為因素所造成的暖化，要從工業革命開始講起。因為十八世紀以後人類開始大量使用石油和媒當燃料，結果大量的二氧化碳排放到大氣中，一部份被植物與海洋吸收，另一部份就積存在大氣中。溫室效應的氣體是只吸收地球發出的紅外線（電磁波），而這種光可以使帶有電偏極性的粒子（如水分子）震動產生熱。（微波盧原理，現在我知道為什麼每次微波出來的食物表面都乾乾的了。）所以當氣體越來越多，而地球有3/4的海洋......因此越來越熱。而植物除了白天行光合作用以外晚上行的是呼吸作用，所以二氧化碳越來越多。

如果太陽與地球他們因相對位置的改變引起的氣候變遷，與米蘭科維奇週期是一直都符合的，那麼最近一百年的氣溫變化就有可能大部分是人為因素，至少最近50年可以確定是因人類的活動導致溫室效應的氣體增加（工業革命是分野點）。全球暖化會帶來什麼結果？高爾的紀錄片講得很清楚，大家可以去看看，片中揭示切莫以為這個問題是危言聳聽，因為現在很多先進國家真的已經開始思考怎麼抑制二氧化碳的排放量了。他們的目標訂得很明確：「2050年二氧化碳的排放量能否減半？」除了目前在討論的生質燃料外，還有一個是二氧化碳的封存技術，也就是回收二氧化碳的技術。

我們可以做什麼呢？我想至少從買車開始吧，盡量買排氣量低的車子。當然最好不要買車，多搭乘大眾交通工具。車子不再是炫耀自己經濟地位的指標了，它只是個代步工具。高爾的紀錄片所談到的是比較沈重的部分，他希望大家關注從工業革命以來人類對環境的破壞，但其實暖化是氣候變遷的一環，因此我比較喜歡講這個字，比較不沈重。我要說的是這個自然環境就像是個因果系統（Causal system），改變她輸出的參數很多，這個系統的輸出揭示了大自然運做的奧秘，還隱藏人類文明的演進，而我們不應該太過自責，因為這是地球所提供的教育，她花了那麼多年來告訴我們：這樣做會帶來什麼結果。而也教導我們，你們該怎麼做來修正錯誤。這世界上還是有很多國家必須進步......並不能因為其他先進國家意識到這個問題就阻止其他國家的發展，但勢必那些開發中國家將會被灌輸更多的環保概念，而這樣是好的。