如何应对全球气候变化论文

全球变暖与城市“热岛” 全球变暖会引起世界各地区降水与干湿状况的变化，进而导致世界各国经济结构的变化。中纬度地区将会因气候变暖使蒸发强烈而变得干旱，现在农业发达的地区将退化成草原；高纬度地区则会因变暖而增加降水，温带作物将可以在此安家。但就全球来看，气候变暖对世界经济的负面影响是主要的，得到好处的仅是局部某些地区。 城市的气温比近郊要高得多，犹如一座温暖的岛屿。我国最大的城市“热岛”北京，比郊区温度高出6度，上海与郊区的最大温差也达8度。造成城市“热岛”效应的原因在于城市人口集中并不断增多，工业发达，居民生活、工业生产和汽车等交通工具每天要消耗大量的煤、石油、天然气等燃料，释放出大量的人为热。还有一个原因是城市中由混凝土、石料、砖瓦堆砌成的建筑群与柏油、水泥、陶瓷、石料等铺设的路面、人行道、广场，代替了原为植被、作物覆盖的自然地面。它们反射率小，热容量高，大量吸收太阳能。 2、物种迅速灭绝 由于人类活动的影响，尤其是人们乱伐森林、滥垦草原，以及环境污染，造成了野生 动植物栖息地或生长地的丧失和生活环境的恶化，再加上人们滥捕滥猎野生动物，使世界上许多种野生动植物已经灭绝或濒临灭绝。 国际保护自然联盟1996年发表的濒危物种《红色警报名单》显示，世界现存4500种哺乳动物中，面临绝种的已占24%，而现存约9500种鸟类中，有12%即将灭绝。在已知的大约1万种木本植物中，濒临绝种的约占6%，其中1000种左右危在旦夕。每24小时就有150～200种生物物种永远告别地球，据资料表明，目前地球上物种灭绝的速度比形成的速度快100万倍。中国是野生动植物十分丰富的国家，但是，中国生物的多样性正面临严重的威胁。被子植物中，濒危种有1000种，极危种28种；裸子植物濒危种63种，极危种14种，已有1种灭绝；脊椎动物受威胁的有433种。 3、世界水资源严重不足 随着世界人口的急剧增长，用水量不断增加，加上水污染日益严重，使许多本来可以 利用的淡水资源遭到破坏。目前世界上60%的地区面临供水不足，已有20%的人口难以得到清洁水，50%的人口无法得到卫生用水。许多国家用水紧张，近年来美国、日本及东欧许多国家都出现了水资源不足的问题，甚至连淡水资源比较丰富的俄罗斯与加拿大，有些地区也受到缺水的威胁。非洲的一些国家连年干旱，缺水直接威胁着人们的生存。有人预计，水危机将成为21世纪城市里“最容易引起争端的问题”。 4、环境问题的全球性 环境问题不仅是某个国家或某个区域的问题，目前已经发展成全球性的问题了。一个地区发生环境问题，影响的范围往往会大大超过该地区。例如，酸雨随着大气的运动，能影响到很远的地区；国际性河流上游被污染，将使河流全流域遭受影响……环境污染问题日益严重，废气、废水甚至固体废弃物都可以从一国转移到另一国。有些环境问题甚至影响着全人类的生存与发展。例如，亚马孙河流域热带雨林的破坏，会对全球的气候产生影响；大气中CO2浓度的升高和臭氧层的破坏，更是威胁着全人类。 5、我国的资源状况 从自然资源总量讲，我国许多种自然资源的总量都在世界前列，称得上是地大物博的 资源大国。但我国人口众多，各类资源的人均占有量都是很少的。人均资源相对不足，是我国资源方面的基本国情。 我国耕地面积居世界第四位，人均耕地占有量却只相当于世界人均值的1/3；森林面积居世界第六位，人均森林占有量只相当于世界人均值的1/5；我国矿产资源储量总值居世界第三位，人均占有量相当世界人均值的3/5……而且随着我国人口持续增多，各种资源的人均占有量还会继续下降。人均资源相对不足，已成为我国经济发展与人民生活水平提高的制约性因素。我国的资源还存在地区分布不均衡的特点。例如我国水资源南方多、北方少，耕地资源却南方少、北方多，很不利于农业的发展。 6、大气污染 科学家发现，至少有100种大气污染物对环境产生危害，其中对人体健康危害较大的 有二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳、氟氢烃等。大气污染物严重危害人的气管、肺等呼吸系统。 造成大气污染的途径主要是工业生产与交通工具排放的废气和尘埃，工业生产排放出的尘埃颗粒物还吸附了许多有毒有害的物质。这些污染物在大气中还会发生各种化学反应，生成更多的污染物，形成二次污染。二氧化硫是大气污染物中最普遍的一种，它在大气中通过反应可形成硫酸烟雾，甚至形成酸雨。氮氧化合物、一氧化碳和碳氢化合物也是大气中常见的污染物，它们在阳光下，发生光化学反应，可形成光化学烟雾。 大气污染物在空气中积累，导致空气质量下降，直接危害人类健康，而且使全球气候变暖，臭氧层遭到破坏；污染物随风飘散，甚至影响农业、林业和畜牧业，美国每年因此损失数亿美元，我国的损失也相当严重。 7、认识沙尘暴 沙尘暴，又称黑风暴，是发生在沙漠地区的一种自然现象。沙漠地区的大量流沙，是沙尘暴的沙源，春季的大风是沙尘暴的凭借力量。 近百年来，由于人类过度垦荒，过度放牧，乱砍滥伐，使地表植被遭到严重破坏，大片土地成为裸地，随着荒漠化的不断加快，沙尘暴的范围也逐渐扩大了，沙尘暴的程度也逐渐加重了。2000年春季，首都北京连续八次遭到沙尘暴的袭击。据科学家计算，在一块草原上，刮走18厘米厚的表土，大约需要2000多年的时间；如把草原开垦成农田，则只需49年；若是裸地，则只需18年。从沙尘暴的起因与发展来看，人为破坏环境，破坏地表植被是沙尘暴最重要的起因。只有保护好植被，防止土地沙漠化，才能真正减少沙尘暴危害。 我国的沙尘暴灾害可以说是俞演愈烈。据专家统计，从1952年到1993年，我国西北地区发生沙尘暴的次数是：50年代5次，60年代8次，70年代13次，80的代14次；1993年发生了一次剧烈的黑风暴事件。之后，每年四五月份，甘肃河西走廊至少要发生一次，而在2000年，连续就是8次。据权威专家分析，在10—20年内，面对人口越来越多，生态环境越来越恶化的现状，如果不采取得力措施，我国沙尘暴的频率、强度和危害程度还有进一步加剧的可能。 8、世界上最严重的一次沙尘暴 1934年5月12日，美国发生了地球上最严重的一次沙尘暴。这次沙尘暴起自美国西部平原。一股强风暴迅速掠过西部广阔的土地，将千顷农田的沃土卷起，并以每小时60—100千米的速度，咆哮着由西向东横扫了整个美国国土。连刮3天的这次沙尘暴，将美国西部的表土层平均刮走了5—13厘米，从而毁掉耕地4500多万亩，造成西部平原的水井、溪流干涸，农作物枯萎，牛羊大批死亡。 在历史上，北美大陆到处森林茂密，水草丰美，野生动植物十分丰富。随着美国的西部大开发，大片森林、草原被毁。美国人几乎砍光了从大西洋畔一直到大平原区的无际的森林，使土地裸露，失去植被保护，种下了祸根。 9、水俣病与痛痛病 1953年，在日本九州熊本县的水俣镇发生了一场奇怪的流行病。首先是出现了大批病猫，这些猫疯了一般，步态蹒跚，身体弯曲，纷纷跳海自杀。不久又出现了一批莫名其妙的病人，病人开始时口齿不清，表情呆滞，后来发展为全身麻木，精神失常，最后狂叫而死。多年之后，科学家们才找到这种怪病的起因：汞中毒。原来在水俣镇有一家合醋酸的工厂，在生产过程中用汞做催化剂，然后把大量的含汞废水排进了水俣湾。汞的毒性很大，在水中微生物作用下，转化成毒性更大的甲基汞，在鱼、贝等体内富集，人吃了这些被甲基汞污染的生物才得了可怕的水俣病。甲基汞会聚集在人脑中，损害脑神经系统，因此猫与人都疯了。 痛痛病也发生在日本。在日本富山县，当地居民同饮一条叫作神通川河的水，并用河水灌溉两岸的庄稼。后来日本三井金属矿业公司在该河上游修建了一座炼锌厂。炼锌厂排放的废水中含有大量的镉，整条河都被炼锌厂的含镉污水污染了，河水、稻米、鱼虾中富集大量的镉，然后又通过食物链，使这些镉进入人体富集下来，使当地的人们得了一种奇怪的骨痛病（又称痛痛病）。镉进入人体，使人体骨胳中的钙大量流失，使病人骨质疏松、骨胳萎缩、关节疼痛。曾有一个患者，打了一个喷嚏，竟使全身多处发生骨折。另一患者最后全身骨折达73处，身长为此缩短了30厘米，病态十分凄惨。痛痛病在当地流行20多年，造成200多人死亡。 10、噪声污染 噪声指人们不需要的声音，不论什么声音，只要令人生厌，对人们的生活形成干扰，就都被称为噪声。工厂里机器的轰鸣，道路上汽车的喇叭声，人群的喧闹等，都是令人头痛的噪声。有时节奏强烈的摇滚音、迪斯科等也会成为噪声，影响到人的生活及健康。 强烈的噪声会引起听觉器官的损伤，如果是长期在机器轰鸣的厂房工作的人员，其听力往往不及一般人。噪声还会严重干扰人的中枢神经，使人神经衰弱、消化不良，甚至恶心、头痛。噪声对于人的正常生活工作也有很大影响，它会使人失眠，没有食欲，产生烦恼等不愉快的情绪。科学家还发现，长期受噪声刺激还会削弱人的免疫系统的功能，使恶性肿瘤的发生率不断提高。 11、可持续发展的概念 世界环境与发展委员会在《我们共同的未来》报告中，对可持续发展作了明确的定义：可持续发展是这样的发展，它既满足当代人的需求，又不损害后代人满足其需求的能力。 可持续发展是一个综合的概念，其丰富的内涵概括起来有三点：生态持续发展、经济持续发展和社会持续发展。生态、经济、社会的持续发展相互联系、相互制约，共同组成一个复合系统。可持续发展要求人们与自然和谐共处，能够认识到自己对自然、社会和子孙应负的责任。要求人们必须具有很高的道德水准，保护好人类生存和发展所必需的资源和环境基础。

人们都知道现代社会的环境污染，然而很少人去思考过它的严重程度，以及对我们和后代生活方式、生存环境的影响。最近，《科学》杂志连续4期以「地球的状况」 （State of the Planet）为题发表了多篇这一领域的学术论文；《自然》杂志也在12月4日有数篇这类文章，指出这一问题已迫在眉睫。在 12月5日《科学》杂志上一篇题为「全球空气质量及污染」（Global Air Quality and Pollution）的文章中，日本科学家Hajime Akimoto研究了环境污染及现代交通工具对大气、农业、生态环境的严重影响。比如，气溶胶（Aerosols） 以及氮氧化物 （Nitrogen Oxide）是一些已知的污染因素。而且，亚洲地区的污染已经超过北美和欧洲。文章作者指出，很显然改善空气质量需要全球各国的努力。发表在同一期《科学》杂志上题为「当代全球的气候变化」（Modern Global Climate Change」）是报导了美国「海洋及大气管理局」（ National Oceanic and Atmospheric Administration）科学家的研究成果。文章中指出，当代社会的气候变化主要是人类的行为引起的。具体来讲，石油及矿业的开采，能源的利用，土地的不合理使用，都会改变大气的成分。报导中说，尽管人们对气候变化的研究有所进展，但还存在许多未知因素，比如气候变化的速度会有多快。这些未知因素使得科学家们尚无法预测气候变化对人类带来的后果到底有严重。大气污染和全球气候变化还在加剧，这也意味著我们正在给人类未来的生存造成越来越大的难度。因此，如何面对和解决这一问题也就成了刻不容缓的事情。----------------------------------------------------------------------一、前言自从有人类以来，为了求生存以及求更好的生存环境，人类不断向大自然争取生存空间，成为影响环境变迁的因素之一。人类居住越久、人口越多的地方，受到的影响也越大。当人口稀少、科技不发达，人类焚烧森林扩张耕地，对大自然的影响是区域性而且缓慢的。随著人口快速增加、科技不断突飞猛进，人类的影响不断加速而且扩大影响范围，假以时日演化成森林缩小、土壤流失、水污染、空气污染、降低生物的多样性、沙漠化,甚至可能导致全球气候变迁。工业革命以来，人类大量地制造二氧化碳、氧化亚氮、甲烷、氟氯碳化物等温室气体。人类对大自然的影响不再只是局限於地表，而是扩张至大气，而且藉由大气的运动，将影响逐渐布及全球，大幅提高了全球暖化的可能性。科学家也因此惊觉到气候不只变幻莫测，更可能因人类的过度发展而发生更剧烈的变化。1980年代以来，全球平均气温迅速上升，不寻常的天气与气候现象频频发生频率，使得气候变迁突然成为世人瞩目的议题。本文从科学的角度，讨论温室气体增加可能产生的气候变迁，预测气候变迁所面临的科学问题，以及我们应采取的态度。二、温室效应温室效应是一自然现象，自盘古开天以来，就存在於地球。如果地球没有大气，在辐射平衡状态下，地球表面的平均温度约为 -18° C，比目前地表的全球平均气温15° C低了许多。大气的存在使地表气温上升了约33° C，温室效应是造成此一温度差距的主要原因。地球大气中的许多气体几乎不吸收可见光，但专门吸收地球放射出去的辐射。这些气体，允许约50%的太阳辐射穿越大气为地表吸收，但却拦截几乎所有的地表及大气辐射出的能量，减少能量的损失，并且再将之放射出来，使得地表及对流层温度升高。大气放射出的辐射不但暖化地表温度，而且在夜晚继续放射，使地表不致於因缺乏太阳辐射而变得太冷。这些气体的影响类似农业用温室的暖化作用，因此称为温室气体，它们的影响则称为温室效应。温室效应不只发生在地球, 金星及火星的主要大气成份为二氧化碳。金星大气的温室效应高达523° C，火星大气太单薄，温室效应只有10° C。地球大气的温室效应，创造了适合生物生存的环境。但是，如果大气中的温室气体含量过高，将拦截过多的地球辐射使得地表气温逐渐上升。自从欧洲工业革命以来，人类的工业活动大量使用化石燃料( fossil fuel，如煤、石油 )，制造了大量的二氧化碳，并将之排放至大气之中。在工业革命之前的一千年，大气中二氧化碳含量一直维持在约280ppmv( 亦即，一百万单位体积气体中含有280单位体积的二氧化碳，图1)。工业革命之后，二氧化碳含量迅速增加，1950年代之后，增加速率更快，到1995年浓度已达358ppmv。从18世纪后叶至1990年代，二氧化碳含量增加了30%。这些增加量主要是来自燃烧化石燃料、水泥制造及土地利用。煤及石油中的炭在燃烧过程中被氧化成二氧化碳;石灰岩被制成水泥的过程中也产生二氧化碳;土地的开发利用不但减少了植物吸收二氧化碳的的量，也加速残枝败叶的腐坏而产生二氧化碳。我们现在所使用的煤大多是泥炭纪(三亿多年前)的树木因某种原因被掩埋在地层之中，逐渐形成的化石。三亿多年前植物吸收太阳辐射所遗留下来的能量，近代人类却在一、二百年之间就将之消耗殆尽。除了二氧化碳，甲烷、氧化亚氮、氟氯碳化物( CFC )等皆因人类人口的增加、经济活动日趋活络，而迅速增加(图2)。比如，从工业革命之前到1994年， 甲烷含量由700ppbv (part per billion by volume,十亿分之一)增加到1721ppbv; 氧化亚氮由275ppbv增加到311ppbv。CFC为人造化学物质在1950年代才大量出现, 而后迅速增加。最近由於蒙特娄公约禁用氟氯碳化物, 其含量在1990年代已不再增加。如果与二氧化碳相比，甲烷、氧化亚氮、氟氯碳化物的温室效应更高。比如， 一个甲烷分子的温室效应是一个二氧化碳分子的21倍，氧化亚氮为206倍，氟氯碳化物则为数千倍到一万多倍。不过由於二氧化碳含量远大於其他气体含量， 因此二氧化碳的温室效应仍是最大的。图3为1980到1990之间各种人造温室气体造成的大气中辐射增加量的比例。二氧化碳的效应占了55%，甲烷15%，氧化亚氮6%，氟氯碳化物则共占了24%。上述的温室气体的另一个特性是它们在大气中停留的时间( 亦即, 生命期)相当的长。二氧化碳的生命期为50～200年，甲烷12～17年，氧化亚氮为120年，CFC-12为102年。这些气体一旦进入大气，几乎无法回收，只有靠自然的过程让它们逐渐消失。由於它们在大气中的长生命期，温室气体的影响是长久的而且是全球性的。从地球任何一角落排放至大气的二氧化碳分子，在它长达100年的生命期中，有机会遨游世界各地，影响各地的气候。即使，人类立刻停止所有的人造温室气体的排放，从工业革命之后，累积下来的温室气体仍将继续发挥它们的温室效应，影响地球的气候。三、 温室气体对未来气候的可能影响地球气候史中多次暖期发生时，温室气体含量也较高。在未受到人为干预的情况下，大自然自有其一定的韵律，地球上的生物想躲也躲不掉。然而，现代人类面临的问题是，过多的人造温室气体的排放，是否已经或即将破坏大自然的韵律，留给后代子孙一个毁灭的未来。如果大气中的温室气体含量持续升高（不可避免的事实！），「政府间气候变迁研究小组」（Intergovenmental Panel for Climate Change；IPCC）的科学家估计到2100年，全球平均气温将比1990年高出9° C到5° C（图4）。其中，二氧化碳的温室效应大约占70%，其他温室气体约占30%。由於海洋热容量大，比较不容易增温，陆地的气温上升幅度将大於海洋，其中又以北半球高纬度地区上升幅度最大，因为北半球陆地较多。但是，北大西洋的气温不但不上升，反而下降。依据推估，二氧化碳浓度升高将使全球平均降水增加，尤其以冬季的高纬度地区最为明显。在低纬度地区，原本降水量就比较大的地区的降水量普遍增加，尤其是南亚与东南亚。全球平均气温上升，海水温度也上升，体积膨胀加上极区冰雪溶化，使得全球平均海平面逐渐上升，在 2100年时将比1990年高出38公分至56公分（图5）。海平面上升的主要原因是海水体积膨胀，格陵兰及南极洲冰川溶化的影响较小。在气候变异度( variability )及极端气候方面, IPCC 科学家作了以下结论:气候平均或变异度的微小变化可能使极端气候发生频率产生相当大的变化。 普遍增温将导致高温情况的发生频率升高, 但使低温情况的发生频率降低。 暴雨的发生频率可能提高。平均降水减少的地区, 乾旱的可能性升高。水循环可能加强, 其含意为某些地区的旱涝加剧, 某些地区则减缓。 中纬度风暴是否加剧或减弱, 则无定论。 目前的知识无法判定热带气旋及台风的可能变化。 较暖的气候使热带海洋较接近圣婴现象的情况, 类似圣婴现象的气候型态可能较频繁。 四、气候变迁预测的争议IPCC利用气候模式在超级电脑中推估未来的气候，所用的知识与工具皆是最尖端的科技。然而，以目前人类对大自然的了解与知识，仍不足以用来准确的预测21世纪的气候。在此仅讨论几个较具争议性的议题。空间尺度越小、变化越剧烈的天气现象，准确度越低：一般而言，气候模式的空间解析度甚差。在许多模式中，台湾甚至不存在。因此，不同模式预测的区域气候，有时甚至南辕北辙。因此，要利用目前的气候模式预测未来的台湾气候几乎是不可能的任务。许多影响气候的物理机制仍未为人类所了解：最明显的例子是悬浮微粒。人类燃烧化石燃料时，也同时产生硫酸盐悬浮微粒，增加大气混浊度，也造成空气污染、酸雨。1950-60年代的科学家就曾警告说，人类造成的空气污染增加大气混浊度，将使气候逐渐变冷。因此，如果考虑悬浮微粒的降温作用，许多地区的增温程度将减少，雨量变化甚至由减少变成增加（或由增加便减少）。IPCC科学家估计，从工业革命以来，人造温室气体造成的增温作用约相当於每平方公尺5瓦。同一时期，悬浮微粒的冷却作用则相当不确定，在每平方公尺0-3瓦之间。气候模式仍不够完善：目前的气候模式仍有许多不完善之处，与用来预测天气的模式大同小异。许多科学家争辩，当我们仍无法用这些模式准确的预测10天以后的天气，如何能预测21世纪的气候。自然变迁与人为变迁：过去一百多年来的气候变迁，有多少是气候的自然变化？有多少是人类污染造成的？科学界针对此一问题仍议论纷纷，尚无定论。最明显的例子是，IPCC评断20世纪是否比其他世纪暖和的结论：「全球平均温度至少与西元1400年以来任何世纪一样暖」 ( at least as warm as any century sinceat least about 1400 )。而且，全球暖化的现象可能与长达数百年而在19世纪末结束的小冰河期有关。小冰河期的发生则与人类的活动无关。至於，小冰河期是否是因为人造温室气体造成的温室效应才结束，则是另一个仍无答案的问题。如何厘清自然变迁与人为变迁是目前科学家面对的一大挑战。五、我们的态度气候学家Henderson-Sellers 针对全球暖化防治问题做问卷调查，询问确定性要有多高才能采取防治行动。结果民众要求只要50%即可。即使如此，科学家仍无法拍胸脯保证。但是，我们是否可以因此忽略全球暖化的问题。答案是否定的。理由有三：全球暖化的可能性：虽然，我们仍无法确切知道温室气体的累积将如何改变地球的气候，但是我们知道人为污染确实可能导致气候变迁，其影响不容忽视。理由有三：(1)人类的活动造成大气中温室气体含量的增加，(2)温室气体具有暖化地球大气的特性，(3)温室气体的生命期从十年到数百年不等，能影响地球气候数百年之久。气候系统的回馈作用：气候系统的运作过程中有许多正回馈与负回馈作用。不论是前者或后者，都可能剧烈的改变地球的气候。知名学者W S Broecker，最近发表一篇论文警告说，全球暖化有可能改变大西洋的海洋环流，其传送至高纬度地区的热量因而降低，反而使得欧洲甚至全球进入寒冷的气候。他所提出来的机制，乍听之下，似乎会缓和全球暖化，其实不然。因为，该机制的降温作用，远大於全球暖化的增温作用，反而造成更剧烈的气候变化。W S Broecker将此机制妙比为气候系统的「阿基里斯的脚踵」(Achilles Heel)，亦即微小的变化可能导致气候系统的大转变，甚至瞬变（几年的时间尺度）。气候变迁的风险太大：一个台风，不管在落后国家如孟加拉湾，或富裕国家如美国，都可能造成巨大的生命、财产的损失。虽然说气候将如何变迁仍有相当高的不确定性，但是如果全球暖化造成更加剧烈的天气、气候变化，其冲击面之大，将是人类所无法想像的。亦即是，我们所面临的风险之大，是史无前例的。更何况，资料显示古代大气中温室气体含量高时，气候偏暖；含量低时，气候偏冷（图6）。过去一再发生的现象，未来发生的机率也极高。基於以上的理由，我们应有以下的认知与体认：风险的概念：首先，我们必须体认气候变迁预测的不确定性，不能因为科学界无法提出百分之一百可信的结果，而全盘否定气候变迁的可能性。人的一生中面对许多大大小小的风险。现代人因此投注相当多的时间、金钱与精力, 维护自身的健康，购买寿险、健康保险，防患於未然。而在做这些维护自身利益的措施之前，我们从不需去确定不幸的事情一定会发生。同样的，人类的未来面临更多的大风险。更何况，过去一、二百年来，人类已经为自己的未来埋下更多不可预期的危机。与其面对茫茫的未来，毫无作为，不如起而行，尽心尽力维护地球的健康。人与自然的互动应是互相融合, 而不是事后的适应与疗伤。即使全球暖化发生的机率不高或者程度不严重, 任何维护地球环境的投资( 不论是有形或无形的 )都是值得的，因为至少我们维护了一个健康的生存环境。何况，如果发生了，人类所付出的代价将极其惨重。毕竟, 维护地球的健康, 就是延续人类的生存。摒弃「得过且过」的观念：京都的「气候变化纲要公约」会议将全球暖化的议题提升到最高点。人造温室气体可能造成的气候变迁，由於不确定性较大，对各国的经济影响大了许多，在国际政治舞台上，各国也很难取得共识。台湾对此一议题的处理方式，仍处於得过且过的阶段。政府总是谈论「因应之道」，而不是「解决之道」，一厢情愿的希望能适用较宽的二氧化碳排放标准。甚至，有人建议应靠外交谈判来处理相关问题。然而，台湾有多少外交筹码，人人心知肚明。核能政策的拥护者也趁机建议应发展核能发电。残酷的事实是，台湾仍将继续投资於高耗能的炼钢厂，即使多盖几座核能发电厂，也缓不济急，於事无补。更何况，核能发电厂有其另外的环境问题。鸵鸟心态不但解决不了问题，只会使情形恶化。营造「环境善国」：20世纪末，高度的经济发展对人类生存的地球已经形成重大压力。台湾地小人稠，所承受的环境污染与生态破坏更是严重。我们应该采取的策略是，重新思考台湾经济政策与科技政策，让经济发展、科技发展、与环境保护合而为一，而不是互相牵制。台湾应该采取的策略不是因应之道，而是规画一个能兼顾「适度的经济发展」与「环境保护」的永续发展策略，让台湾成为「环境善国」，善尽地球村一员应尽的义务，彻底的解决地区性的与全球性的环境污染问题。结语本文讨论了温室效应、未来的气候变迁，而且刻意将科学的不确定性赤裸裸的呈现出来。笔者相信这方面的资讯相当重要，因为气候预测将严重影响下游的冲击评估及因应策略研究，甚至制订政策的方向。不确定性或概率 )的概念， 也应纳入冲击评估及因应策略研究。我们应作的是依据不同的假想状况来评估气候变迁的可能冲击，而不是铁口直断，给予斩钉截铁的答案。我们更不希望政府、企业、甚至民众，因为知道气候变迁预测的不确定性，而忽视人为环境变迁可能带来的巨大影响。相反的，就是因为它的不确定性及可能造成的灾害，我们应投入更多的精力在环境保护相关的研究、教育与防治上， 设法结合绿色科技与经济，让环保与适度而且必要的经济发展形成双赢的局面。

人类早期的活动能力、也就是破坏自然的能力很弱，最多只能引起局部地区小气候的改变，所以几百万年间人与自然还能相安无事。但是工业革命以来情况发生争剧变化。工业化意味着大量燃烧煤和石油，意味着向地球大气排放巨量的废气。其中二氧化碳气体造成大气温室效应，使全球变暖、极冰融化、海平面上升；二氧化硫和氮氧化物可以形成酸雨；氯氟烃气体能破坏高空臭氧层，造成南极臭氧洞和全球臭氧层变薄。此外，工业化排放的污染气体也使人类聚居的城市成了浓度特高的大气污染岛……人类在发展经济、提高生活质量的同时也闯下了弥天大祸。不少灾害看起来似乎是天灾，而实际上却往往是属于人类自己造成的人祸。被破坏的地球大气正在对人类进行可怕的报复，大自然是绝不会因为人类的无知而原谅人类的。 1992年6月，世界各国元首、政府首脑云集巴西里约热内庐，在联合国《气候变化框架公约》上签字。为什么气候变化这样一个普普通通的科学问题，会变得如此令人关注？ 原来，工业革命以来，由于人类大量燃烧化石燃料和毁灭森林，使全球大气中二氧化碳（CO2）含量在百年内增加了25％。如果按目前CO2浓度的增加速度，到2100年大气中CO2含量将增加一倍。据联合国发布的评估报告，那时全球平均气温会比现在上升0～5℃，这将引起极冰融化、海平面上升15～95厘米，从而淹没大片经济发达的沿海地区，还可能引起其他一系列严重问题。世界各国政府开始重视这种状况及其危害后果，共同商讨削减CO2排放量的问题。 什么叫温室效应 全球的地面平均温度约为15℃。如果没有大气覆盖，根据地球获得的太阳热量和地球向宇宙空间放出的热量相等的原理，可以计算出地球的地面年均温度为－18℃。这33℃的温差就是大气像被子一样保护地球造成的。这就是温室效应。 宇宙中任何物体都辐射电磁波。物体温度越高，辐射的波长越短。太阳表面温度约6000K，它发射的电磁波的波长很短，称为太阳短波辐射（其中包括从紫到红的可见光）。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却下来。地球发射的电磁波因温度较低而具有较长的波长，称为地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时的遭遇是不同的：大气对太阳短波辐射来说几乎是透明的，而它却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射（因为大气的温度比地面更低）。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受逆辐射后就会升温，这也可以说是大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。 地球大气的这种保温作用，很类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃（温室效应也可称为暖房效应或花房效应），因为玻璃也具有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。 温室效应源自温室气体 我们知道，并不是大气中的每种气体都会强烈吸收地面长波辐射的。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体，主要有二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水汽等。它们几乎吸收地面发出的所有波长的长波辐射，只有一个很窄的区段吸收很少，这个区段被称为“盲区”。地球主要通过这个盲区把从太阳获得的热量中的70％又以长波辐射形式返还宇宙空间，从而维持地面温度不变。我们所说的温室效应，主要是指由于人类活动增加了温室气体的数量和品种，使这盲区即能返回宇宙空间的70％的热量的数值下降，使留下的余热增多而使地球变暖的情况。 不过，CO2等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强，但它们在大气中的数量却极少。如果把压力为一个大气压、温度为0℃的大气状态称为标准状态，那么把地球整个大气层压缩到这个标准状态，它的厚度是8000米。目前大气中CO2的含量是355ppm即百万分之355（ppm为百万分之一），把它换算到标准状态，就是8米厚。在8000米厚的大气中就占这8米厚的这一点点。甲烷含量是7ppm，相应是4厘米厚。臭氧浓度是400ppb（ppb为ppm的千分之一）换算后只有3毫米厚。一氧化二氮是310ppb，5毫米。氟里昂有许多种，但大气中含量最多的氟里昂12也只有400ppt（ppt是ppb的千分之一），换算到标准状态只有3微米。由此可见大气中温室气体是极少的。正因为如此，所以人为释放的温室气体如不加限制，很容易引起全球迅速变暖。 早在1938年，英国气象学家卡林达在分析了19世纪末世界各地零星的CO2观测资料后，指出当时CO2浓度已比世纪初上升了6％，并指出从上世纪末到本世纪中叶全球存在变暖倾向，在世界上引起了很大反响。为此，美国斯克里普斯海洋研究所的凯林于1958年在夏威夷的冒纳罗、亚山海拔3400米的地方建立起了观测所，开始了大气中CO2含量的精密观测。夏威夷位于北太平洋中部，几乎未受陆地大气污染的影响，观测结果有相当高的可靠性。 从冒纳罗亚山观测到的1958年4月到1991年6月大气中CO2浓度的变化曲线可以看出1958年时大气中CO2含量不过315ppm左右，而1991年已经达到了355ppm。问题的严重性还在于，人类每年燃烧55亿吨化石燃料（每吨约产生4吨CO2）中，大约只有一米进入了大气，其余一米主要被海洋和陆地植物所吸收。一旦海洋中CO2达到饱和，大气中CO2含量将成倍上升。从图上还可发现CO2含量还有季节变化，冬夏可以相差6ppm。这主要是由于北半球广阔大陆上植被冬枯夏荣的影响，因为植物在夏季大量吸收CO2因而使大气中CO2浓度相对降低。 根据对南极和格陵兰大陆冰盖中密封的气泡中空气的CO2浓度测定，古代大气中CO2含量一直比较稳定，大体是280ppm左右。只是从18世纪中叶，即工业革命前后开始逐步上升。人类用了240年时间，使大气中CO2浓度从280ppm上升到355ppm。 甲烷是仅次于CO2的重要温室气体。它在大气中的浓度虽比CO2少得多，但增长率却大得多。据联合国政府的气候变化委员会（IPCC）1996年发表的第二次气候变化评估报告的资料（简称《报告》），从1750～1990年共240年间CO2增加了30％，而同期甲烷却增加了145％。甲烷也称沼气，是缺氧条件下有机物腐烂时产生的，例如水田、堆肥和畜粪等都会产生沼气。一氧化二氮又称笑气，因为呼入一定浓度的这种气体后会引起面部肌肉痉挛，看上去像在发笑一样。它主要是由于使用化肥、燃烧化石燃料和由生物体所产生的。大气中的臭氧含量，在平流层中虽有减少，但在对流层中是增加的。氟里昂气体是氯、氟和碳的化合物，它在自然界里本不存在，完全是人类制造出来的。由于它的溶点和沸点都比较低，不燃、不爆、无臭、无害、稳定性极好，广泛用来生产制冷剂、发泡剂和清洁剂等。地球大气中浓度最高的氟里昂12和氟里昂11含量虽都极少，但这些年增长率却很高，均达到年增5％。根据1987年国际《蒙特利尔议定书》，它在大气中的浓度将在21世纪初开始逐渐减少。 应当说明，CO2以外的其他温室气体在大气中的浓度虽比CO2小得多，有的要小好几个量级，但它们的温室效应作用却比CO2强得多，它们对大气温室效应的作用，根据IPCC第二次《报告》，都只比CO2低一个量级。这是值得注意的。 温室效应的后果 如前所述，工业革命前大气中CO2含量是280ppm，如按目前增长的速度，到2100年将增加到550ppm，即几乎增加一倍。全世界的许多气象学家都在努力研究，CO2含量增加一倍以后，到2100年全球的平均气温会增高多少？ 目前采用的具体办法是，根据大气运动规律和物理状态变化规律，设计成数值模式进行计算。但由于人们对大气运动变化规律的认识还不够完善，采取的简化设计办法也不同，因而各个模式的计算结果常相差很大。为此80年代美国科学院组织了评估委员会，对这些模式的结果进行研究和综合评诂，最终得出CO2倍增后全球平均气温将上升5～5℃。这就是对本问题最有权威的组织——联合国IPCC第一次《报告》中采用的数字。 近年来，气候模式的模拟能力有了重大改进，这主要是考虑了大气中气溶胶（空气中悬浮的微小颗粒）的作用。因为在燃烧化石燃料放出CO2的同时也释放了巨量的硫化物等气溶胶。这种气溶胶颗粒会遮挡部分阳光使之无法到达地面，使地面气温降低，起到冷却作用。其数值据IPCC估计可达－5瓦／平方米，即相当于CO2增温效应（＋56瓦／平方米）的1／3，比甲烷的增温效应（+47瓦／平方米）还略大。主要根据这个改进，IPCC1996年公布的第二个《报告》中，把2100年CO2倍增后全球平均气温的升温值从5～5℃，修改为0～5℃。评估报告中还指出，由于海洋的巨大热惯性，到2100年这个增温值中大约只有50～90％得以实现。 模式计算结果还说明，全球平均增温0～5℃并不均匀分布于世界各地。赤道和热带地区不升温或几乎不升温，升温主要集中在高纬度地区，数量可达6～8℃甚至更大。这一来引起另一严重后果，即两极和格陵兰的冰盖会发生融化，引起海平面上升。北半球高纬度大陆的冻土带也会融化或变薄，引起大范围地区沼泽化。还有，海洋变暖后海水体积膨胀也会引起海平面升高。IPCC的第一次评诂报告中预计海平面上升20～140厘米（相应升温5～5℃），第二次评估报告中修改为15～95厘米（相应升温0～5℃），最可能值为50厘米。即比第一次评估结果降低了约25％。IPCC的第二次评诂报告还指出，从19世纪末以来的百年间，由于全球平均气温上升了3～6℃，全球海平面相应也上升了10～25厘米。 全球海平面的上升将直接淹没人口密集、工农业发达的大陆沿海低地地区，后果十分严重。1995年11月在柏林召开的联合国《气候变化框架公约》缔约方第二次会议上，44个小岛国组成了小岛国联盟，为他们的生存权而呼吁。 此外，研究结果还指出，CO2增加不仅使全球变暖，还将造成全球大气环流调整和气候带向极地扩展。包括我国北方在内的中纬度地区降水将减少，加上升温使蒸发加大，气候将趋于干旱化。大气环流的调整，除了中纬度地区干旱化之外，还可能造成世界其他地区气候异常和一些灾害，例如低纬度台风强度将增强，台风源地将向北扩展等。气温升高还会引起或加剧一些传染病流行。以疾为例，过去5年中世界痰疾发病率已翻一两番，现在全世界每年约有5亿人得痰疾，其中200多万人死亡。 但是，温室效应也并非全是坏事。最寒冷的高纬度地区增温最大，农业区将向极地大幅度推进。CO2增加也有利于植物光合作用而直接提高有机物质产量。还有的专家指出，在我国和世界历史上温暖期多是降水较多、干旱区退缩的繁荣时期。 在大气温室效应这个问题上，也有不同意见。有些科学家认为：目前数值模式还不成熟，计算结果过于夸大；百年升高3～6℃属于正常气候变化，不能证明是大气温室效应所造成。这是少数人的意见。 尽管如此，对于目前大气中CO2浓度和全球温度正迅速增加，以及温室气体增加会造成全球变暖的原理，都是没有争论的事实。我们如果等到问题已发展到了可以明显感知的水平，就往往难以逆转。因此必须引起高度重视，以便采取对策，保护好人类赖以生存的大气环境。 全球对策 大气温室效应造成的全球变暖，对策主要有以下3个方面。 第一方面是减少目前大气中的CO2。最切实可行的办法是广泛植树造林、加强绿化、停止滥伐森林；用太阳光的光合作用大量吸收和固定大气中的CO2。还有利用化学反应来吸收CO2的办法，但在技术上都不成熟，经济上更难大规模实行。 第二方面是适应。这是无论如何必须考虑的问题。例如除了建设海岸防护堤坝等工程技术措施以防止海水入侵外，有计划地逐步改变当地农作物的种类和品种，以适应逐步变化的气候。日本北部因为夏季过凉，过去并不种植物稻，即使种了产量也很低。由于培育出了抗寒抗逆品种，现在即使在最北的北海道也不仅能长水稻，而且产量还很高。这是一个很好的例子。气候变化是一个相对缓慢的过程，只要能及早预测出气候变化趋势，我们是能找到适应对策并顺利实施的。 第三方面是削减CO2的排放量。这是在1992年巴西里约热内卢世界环境与发展大会上，各国领导人共同签署的《气候变化框架公约》的主要目的（框架是指比较原则，有待进一步具体化的意思）。公约要求在2000年发达国家应把CO2排放量降回到1990年水平，并向发展中国家提供资金和转让技术，以帮助发展中国家减少CO2的排放量。近百年来全球大气中CO2浓度的迅速升高，绝大部分是发达国家排放造成的。发展中国家首先是要脱贫、要发展，发达国家有义务这样做。 由于公约是框架性的，并没有约束力。而削减CO2排放量直接影响到发展中国家的经济利益，因此有的发达国家不仅没有减排，还在增排，现在看来，2000年根本不可能降到1990年水平。在1997年12月11日结束的联合国气候变化框架公约缔约方第3次大会（日本京都会议）上发展中国家和发达国家展开了尖锐紧张的斗争。最后，发达国家作出让步，难产的《京都议定书》终于得到通过。议定书规定，所有发达国家应在2010年把6种温室气体（CO2、一氧化二氮、甲烷和3种氯氟烃）的排放量比1990年水平减少2%。这虽与发展中国家的要求的到2010年减少15％和到2020年减少20％的目标相差很大，但毕竟这是一份具有约束力的国际减排协议。

全球变暖和能源消耗 全球气候变暖已带来的工业活动抽太多的化学物质进入地球大气层能应付。我们对待地球是否有无限的能力，以应付的影响，我们的工业化。有些人及团体目前正在修改他们的行为，以减少其产生的影响这个星球上。我们可以增加这种积极效应，进一步降低的人的数目，该星球维持。 在一年时间里，每个人在这个星球上消耗能源1675单位（世界资源研究所， 2003年） ，必须通过一些手段，如燃烧化石燃料。该人还产生的废物，并需要加以处置。每个人在美国产生的废物二千克每天（美国环保局。都市固体废物在美国： 2005年） 。如果此人不存在，他们就不会产生影响。不仅如此，但如果他们不存在，所有的后代将永远存在。这种做法有一个累积效应的手段少人少的后裔。 中国有政策，鼓励家庭只有一个孩子自1979年以来。对于大多数的20世纪70年代中国有一个自愿的政策“后，长，少数” ，要求以后生育，子女之间更大的间距，和少生孩子。这导致总生育率减半从5月9号至2月9号。一个国家的生育率可能下降，由于增加了经济繁荣中可以看出，印度已经阅读率下降约6在1950年至7今日。