對于緩解溫室效應對地球影響的對應措施

對于緩解溫室效應對地球影響的對應措施制作：宋蔡胤組長：慎菲菲成員：徐英韓淑婷褚凡張芳敏1。產(chǎn)生：溫室效應主要是由于現(xiàn)代化工業(yè)社會過多燃燒煤炭、石油和天然氣，大量排放尾氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳氣體進入大氣造成的。二氧化碳氣體具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結(jié)果是形成一種無形的玻璃罩，使太陽輻射到地球上的熱量無法向外層空間發(fā)散，其結(jié)果是地球表面變熱起來。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。2。影響：環(huán)境影響1）氣候轉(zhuǎn)變：‘全球變暖'溫室氣體濃度的增加會減少紅外線輻射放射到太空外，地球的氣候因此需要轉(zhuǎn)變來使吸取和釋放輻射的份量達至新的平衡。這轉(zhuǎn)變可包括‘全球性'的地球表面及大氣低層變暖，因為這樣可以將過剩的輻射排放出外。雖然如此，地球表面溫度的少許上升可能會引發(fā)其他的變動，例如：大氣層云量及環(huán)流的轉(zhuǎn)變。當中某些轉(zhuǎn)變可使地面變暖加?。ㄕ答仯承﹦t可令變暖過程減慢（負反饋）。利用復雜的氣候模式，‘政府間氣候變化專門委員會'在第三份評估報告估計全球的地面平均氣溫會在2100年上升1.4至5.8°C。這預計已考慮到大氣層中懸浮粒子傾于對地球氣候降溫的效應與及海洋吸收熱能的作用（海洋有較大的熱容量）。但是，還有很多未確定的因素會影響這個推算結(jié)果，例如：未來溫室氣體排放量的預計、對氣候轉(zhuǎn)變的各種反饋過程和海洋吸熱的幅度等等。2） 地球上的病蟲害增加溫室效應可使史前致命病毒威脅人類美國科學家近日發(fā)出警告，由于全球氣溫上升令北極冰層溶化，被冰封十幾萬年的史前致命病毒可能會重見天日，導致全球陷入疫癥恐慌，人類生命受到嚴重威脅。紐約錫拉丘茲大學的科學家在最新一期《科學家雜志》中指出，早前他們發(fā)現(xiàn)一種植物病毒TOMV，由于該病毒在大氣中廣泛擴散，推斷在北極冰層也有其蹤跡。于是研究員從格陵蘭抽取4塊年齡由500至14萬年的冰塊，結(jié)果在冰層中發(fā)現(xiàn)TOMV病毒。研究員指該病毒表層被堅固的蛋白質(zhì)包圍，因此可在逆境生存。這項新發(fā)現(xiàn)令研究員相信，一系列的流行性感冒、小兒麻痹癥和天花等疫癥病毒可能藏在冰塊深處，目前人類對這些原始病毒沒有抵抗能力，當全球氣溫上升令冰層溶化時，這些埋藏在冰層千年或更長的病毒便可能會復活，形成疫癥?？茖W家表示，雖然他們不知道這些病毒的生存希望，或者其再次適應地面環(huán)境的機會，但肯定不能抹煞病毒卷土重來的可能性。3） 海平面上升假若‘全球變暖'正在發(fā)生，有兩種過程會導致海平面升高。第一種是海水受熱膨脹令水平面上升。第二種是冰川和格陵蘭及南極洲上的冰塊溶解使海洋水份增加。預期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09米至0.88米之間。全球暖化南太小島即將沒頂全球暖化使南北極的冰層迅速融化，海平面不斷上升，世界銀行的一份報告顯示，即使海平面只小幅上升1米，也足以導致5600萬發(fā)展中國家人民淪為難民。而全球第一個被海水淹沒的有人居住島嶼即將產(chǎn)生——位于南太平洋國家巴布亞新幾內(nèi)亞的島嶼卡特瑞島，目下島上主要道路水深及腰，農(nóng)地也全變成爛泥巴地。4)氣候反常，海洋風暴增多5)土地干旱，沙漠化面積增大對人類生活的潛在影響i)經(jīng)濟的影響全球有超過一半人口居住在沿海100公里的范圍以內(nèi)，其中大部份住在海港附近的城市區(qū)域。所以，海平面的顯著上升對沿岸低洼地區(qū)及海島會造成嚴重的經(jīng)濟損害，例如：加速沿岸沙灘被海水的沖蝕、地下淡水被上升的海水推向更遠的內(nèi)陸地方。ii)農(nóng)業(yè)的影響實驗證明在C02高濃度的環(huán)境下，植物會生長得更快速和高大。但是，'全球變暖'的結(jié)果可會影響大氣環(huán)流，繼而改變?nèi)虻挠炅糠植寂c及各大洲表面土壤的含水量。由于未能清楚了解‘全球變暖'對各地區(qū)性氣候的影響，以致對植物生態(tài)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)變亦未能確定。海洋生態(tài)的影響沿岸沼澤地區(qū)消失肯定會令魚類，尤其是貝殼類的數(shù)量減少。河口水質(zhì)變咸可會減少淡水魚的品種數(shù)目，相反該地區(qū)海洋魚類的品種也可能相對增多。至于整體海洋生態(tài)所受的影響仍未能清楚知道。水循環(huán)的影響全球降雨量可能會增加。但是，地區(qū)性降雨量的改變則仍未知道。某些地區(qū)可有更多雨量，但有些地區(qū)的雨量可能會減少。此外，溫度的提高會增加水份的蒸發(fā)，這對地面上水源的運用帶來壓力?？茖W家預測：如果地球表面溫度的升高按現(xiàn)在的速度繼續(xù)發(fā)展，到2050年全球溫度將上升2—4°C，南北極地冰山將大幅度融化，導致海平面大大上升，一些島嶼國家和沿海城市將淹于水中，其中包括幾個著名的國際大城市：紐約，上海，東京和悉尼。但是，溫室效應也并非全是壞事。因為最寒冷的高緯度地區(qū)增溫最大，因而農(nóng)業(yè)區(qū)將向極地大幅度推進。CO2增加也有利于植物光合作用而直接提高有機物產(chǎn)量。溫室效應是由于大氣里溫室氣體(二氧化碳、甲烷等)含量增大而形成的?？諝庵泻卸趸?，而且在過去很長一段時期中，含量基本上保持恒定。這是由于大氣中的二氧化碳始終處于“邊增長、邊消耗”的動態(tài)平衡狀態(tài)。大氣中的二氧化碳有80％來自人和動、植物的呼吸，20％來自燃料的燃燒。散布在大氣中的二氧化碳有75％被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。還有5％的二氧化碳通過植物光合作用，轉(zhuǎn)化為有機物質(zhì)貯藏起來。這就是多年來二氧化碳占空氣成分0.03%(體積分數(shù))始終保持不變的原因。但是近幾十年來，由于人口急劇增加，工業(yè)迅猛發(fā)展，呼吸產(chǎn)生的二氧化碳及煤炭、石油、天然氣燃燒產(chǎn)生的二氧化碳，遠遠超過了過去的水平。而另一方面，由于對森林亂砍亂伐，大量農(nóng)田建成城市和工廠，破壞了植被，減少了將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機物的條件。再加上地表水域逐漸縮小，降水量大大降低，減少了吸收溶解二氧化碳的條件，破壞了二氧化碳生成與轉(zhuǎn)化的動態(tài)平衡，就使大氣中的二氧化碳含量逐年增加?？諝庵卸趸己康脑鲩L，就使地球氣溫發(fā)生了改變。二氧化碳可以防止地表熱量輻射到太空中，具有調(diào)節(jié)地球氣溫的功能。如果沒有二氧化碳，地球的年平均氣溫會比目前降低20C。但是，二氧化碳含量過高，就會使地球仿佛捂在一口鍋里，溫度逐漸升高，就形成“溫室效應”。形成溫室效應的氣體，除二氧化碳外，還有其他氣體。其中二氧化碳約占75%、氯氟代烷約占15%?20%，此外還有甲烷、一氧化氮等30多種。溫室效應就是由于大氣中二氧化碳等氣體含量增加，使全球氣溫升高的現(xiàn)象。如果二氧化碳含量比現(xiàn)在增加一倍，全球氣溫將升高3C?5C，兩極地區(qū)可能升高10C，氣候?qū)⒚黠@變暖。氣溫升高，將導致某些地區(qū)雨量增加，某些地區(qū)出現(xiàn)干旱，颶風力量增強，出現(xiàn)頻率也將提高，自然災害加劇。更令人擔憂的是，由于氣溫升高，將使兩極地區(qū)冰川融化，海平面升高，許多沿海城市、島嶼或低洼地區(qū)將面臨海水上漲的威脅，甚至被海水吞沒。20世紀60年代末，非洲下撒哈拉牧區(qū)曾發(fā)生持續(xù)6年的干旱。由于缺少糧食和牧草，牲畜被宰殺，饑餓致死者超過150萬人。這是“溫室效應”給人類帶來災害的典型事例。因此，必須有效地控制二氧化碳含量增加，控制人口增長，科學使用燃料，加強植樹造林，綠化大地，防止溫室效應給全球帶來的巨大災難。迄今為止，我們無法提出有效的解決對策，但是退而求其次，至少應該想盡辦法努力抑制排放量的增長，不可聽天由命任憑發(fā)展。《京都議定書》是人類應對溫室效應的嘗試首先，暫訂2050年作為目標。如果按照目前這種情勢發(fā)展下去，綜合各種溫室效應氣體的影響，預計地球的平均氣溫屆時將要提升兩度以上。一旦氣溫發(fā)生如此大幅提升，地球的氣候?qū)鹬卮笞兓?。因此為今之計，莫過于竭盡所能采取對策，盡量抑制上升的趨勢。目前國際輿論也在朝此方向不斷進行呼吁，而各國的研究機構(gòu)亦已提出各種具體的對策方案?？上ё屑殭z視各種方案之后，迄今尚未發(fā)現(xiàn)任何一項對策足以獨挑大梁解決問題。因此，吾人遂有必要尋求一切可能性，全面考量這些對策方案究竟具有何等效果。一、全面禁用氟氯碳化物實際上全球正在朝此方向推動努力，是以此案最具實現(xiàn)可能性。倘若此案能夠?qū)崿F(xiàn)，對于2050年為止的地球溫暖化，根據(jù)估計可以發(fā)揮3%左右的抑制效果。二、 保護森林的對策方案今日以熱帶雨林為生的全球森林，正在遭到人為持續(xù)不斷的急劇破壞。有效的因應對策，便是趕快停止這種毫無節(jié)制的森林破壞，另一方面實施大規(guī)模的造林工作，努力促進森林再生。目前由于森林破壞而被釋放到大氣中的二氧化碳，根據(jù)估計每年約在1?2gt.碳量左右。倘若各國認真推動節(jié)制砍伐與森林再生計劃，到了2050年，可能會使整個生物圈每年吸收相當于0.7gt?碳量的二氧化碳。具結(jié)果得以降低7%左右的溫室效應。三、 汽車使用燃料狀況的改善日本汽車在此方面已獲技術(shù)提升,大幅改善昔日那種耗油狀況。但在美國等地,或許是因油藏豐富，對于省油設計方面，至今未見有何明顯改善跡象，仍舊維持過度耗油的狀況。因此，該地區(qū)生產(chǎn)的汽車在改善燃油設計方面，具有充分發(fā)揮的余地。由于此項努力所導致的化石燃料消費削減，估計到了2050年，可使溫室效應降低5%左右。四、 改善其他各種場合的能源使用效率是要改善其他各種場合的能源使用效率。今日人類生活，到處都在大量使用能源，其中尤以住宅和辦公室的冷暖氣設備為最。因此，對于提升能源使用效率方面，仍然具有大幅改善余地，這對2050年為止的地球溫暖化，預計可以達到8%左右的抑制效果。五、 對化石燃料的生產(chǎn)與消費，依比例課稅如此一來，或許可以促使生產(chǎn)廠商及消費者在使用能源時有所警惕，避免作出無謂的浪費。而其稅金收入，則可用于森林保護和替代能源的開發(fā)方面。任何化石燃料一經(jīng)燃燒，就會排放出二氧化碳來。惟其排放量會因化石燃料種類而有不同。由于天然瓦斯的主要成分為甲烷，故其二氧化碳排放量要比煤炭、石油為低。同樣是要產(chǎn)生一千卡的熱量，煤炭必須排放相當于0.098公克碳量的二氧化碳；這在石油則為0.085公克若是換成天然瓦斯只需排放0.056公克即可。因此，有人提案依照天然瓦斯、石油、煤炭的順序予以加重課稅。譬如生產(chǎn)方面，要對氧化碳排放量較高的煤炭，以能量換算，每十億焦耳課稅0.5美元，而對天然瓦斯則只課稅0.23美元。亦即二氧化碳排放量愈高的化石燃料課稅愈重。至于消費方面的情形亦復加此，其課稅比例在煤炭訂為23%，在天然瓦斯訂為13%。當然，現(xiàn)今階段只不過是有這么一個構(gòu)想而已。但若果真付諸實行，可望對于2050年為止的地球溫暖化，提供大約5%的抑制效果。六、鼓勵使用天然瓦斯作為當前的主要能源因為天然瓦斯較少排放二氧化碳。最近日本都市也都普遍改用天然瓦斯取代液化瓦斯此案則是希望更進一步推廣這種運動。惟其抑制溫暖化的效果并不太大，頂多只有1%的程度左右。七、汽機車的排氣限制由于汽機車的排氣中，含有大量的氮氧化物與一氧化碳，因此希望減少其排放量。這種作法雖然無法達到直接削減二氧化碳的目的，但卻能夠產(chǎn)生抑制臭氧和甲烷等其他溫室效應氣體的效果。預計將對2050年為止的溫暖化，分擔2%左右的抑制效果。八、鼓勵使用太陽能譬如推動所謂“陽光計劃”之類。這方面的努力能使化石燃料用量相對減少，因此對于降低溫室效應具備直接效果。不過，就算積極推動此項方案，對于2050年為止的溫暖化，只具4%左右的抑制效果。其效果似乎未如人們的期待。九、開發(fā)替代能源利用生物能源(BiomassEnergy)作為新的干凈能源。亦即利用植物經(jīng)由光合作用制造出來的有機物充當燃料，藉以取代石油等既有的高污染性能源。十、徹底、簡單、最佳方案低碳因溫室效應成為時尚名詞地球表面的C循環(huán):從大氣中的CO2經(jīng)過植物的光合作用，變成C經(jīng)過，植物的呼吸作用、自然分解者分解、燃燒、動物的呼吸作用等等化學|生物過程，變成CO2，重新返回大氣。本來上天已經(jīng)安排好了一切，把地球表面上那些過多的對人類和地球上所有生物有害的CO2、SO2...都以礦物質(zhì)的形式埋到了地下，是人類自己把它們挖出來使用，才會造成溫室效應，引起了氣候變暖,酸雨也是。最終方案：逐步停止到最后全面停止石油、煤炭、天然氣、硫磺。。。的開采和使用，并且，通過什么途徑把過多的C從地球表面上消失｛把過多的C埋到地下，這應該是人類目前所必須做的。地球表面的C循環(huán)，那總之就是一個循環(huán) 沒有人可以阻止地球表面上的C氧化的。很顯然，溫室效應是在工業(yè)革命之后才有的。應該說是：人類把C挖出來使用后才出現(xiàn)的。很顯然的，種樹，對于溫室效應只是暫時的，對CO2的減少只是暫時的。因為發(fā)生化學反應,C原子數(shù)量不變，很顯然的地球表面上的C,那就是一個循環(huán)的。連到小學生都會想明白的，不斷往這個循環(huán)里面加入C就只會使得，地球表面上的C越來越多的。很顯然的，當天然氣以及那些所有的燃料都被挖出來使用后，地球表面的情況，就會跟億萬年以前的地球一樣了，這樣的話，不僅物種會死，人也會死的?。?！開發(fā)新能源具有非常，沉重的歷史使命。開發(fā)新能源就是拯救地球??！開發(fā)新能源就是拯救全人類??！總之，那些地下C都是不可再生的能源，遲早都會用完的。但是樹林對于生態(tài)系統(tǒng)的作用是很大的。樹林是野生動植物的生存場所，金光集團的速生林對環(huán)境是只有破壞意義的?。∪紵锬茉匆矔a(chǎn)生二氧化碳，這點固然是和化石燃料相同，不過生物能源系從大自然中不斷吸取二氧化碳作為原料，故可成為重覆循環(huán)的再生能源，達到抑制二氧化碳濃度增長的效果。此外也有可能是自然規(guī)律，因為古代恐龍時期地球比現(xiàn)在還熱?！疁厥倚?是指地球大氣層上的一種物理特性。假若沒有大氣層，地球表面的平均溫度不會是現(xiàn)在合宜的15°C，而是十分低的-18°C。這溫度上的差別是由于一類名為溫室氣體所引致，這些氣體吸收紅外線輻射而影響到地球整體的能量平衡。在現(xiàn)況中，地面和大氣層在整體上吸收太陽輻射後能平衡于釋放紅外線輻射到太空外(圖一)。但受到溫室氣體的影響，大氣層吸收紅外線輻射的份量多過它釋放出到太空外，這使地球表面溫度上升，此過程可稱為‘天然的溫室效應'。但由于人類活動釋放出大量的溫室氣體，結(jié)果讓更多紅外線輻射被折返到地面上，加強了‘溫室效應'的作用。圖一簡略地說明地球大氣層的長期輻射平衡情況。太陽總輻射量(240瓦每平方米)和紅外線的釋放量應要均等。其中約三分之一(103瓦每平方米)的太陽輻射會被反射而馀下的會被地球表面所吸收。此外，大氣層的溫室氣體和云團吸收及再次釋放出紅外線輻射，使到地面更暖，高出約33C。(來源:IntergovernmentalPanelonClimateChange,1994:RadiativeForcingofClimateChangeandAnEvaluationoftheIPCCIS92EmissionScenarios,CambridgeUniversityPress,U.K.)溫室氣體種類溫室氣體占大氣層不足1%。其總濃度需視乎各‘源'和‘匯'的平衡結(jié)果。‘源'是指某些化學或物理過程使到溫室氣體濃度增加，相反‘匯'是令其減少。人類的活動可直接影響各種溫室氣體的‘源'和‘匯'而因此改變了其濃度。大氣層中主要的溫室氣體可有二氧化碳(CO2)，甲烷(CH4),一氧化二氮(N2O)，氯氟碳化合物(CFCs)及臭氧(03)。大氣層中的水氣(H2O)雖然是‘天然溫室效應'的主要原因，但普遍認為它的成份并不直接受人類活動所影響。表一顯示了一些溫室氣體的特性。‘全球變暖潛能'(GlobalWarmingPotential)各種溫室氣體對地球的能量平衡有不同程度的影響。為了幫助決策者能量度各種溫室氣體對地球變暖的影響,‘跨政府氣候轉(zhuǎn)變委員會'(IntergovernmentalPanelonClimateChange,IPCC)在1990年的報告中引入全球變暖潛能'的概念。全球變暖潛能’是反映溫室氣體的相對強度，其定義是指某一單位質(zhì)量的溫室氣體在一定時間內(nèi)相對于CO2的累積輻射力*。表二列出‘跨政府氣候轉(zhuǎn)變委員會'報告內(nèi)一些溫室氣體的‘全球變暖潛能'。對氣候轉(zhuǎn)變的影響來說，‘全球變暖潛能'的指數(shù)已考慮到各溫室氣體在大氣層中的存留時間與及其吸收輻射的能力。在計算‘全球變暖潛能'的時候，是需要明瞭各溫室氣體在大氣層中的演變情況(通常不太了解)和它們在大氣層的馀量所產(chǎn)生的輻射力(比較清楚知道)。因此，‘全球變暖潛能'含有一些不確定因素，以CO2作為相對比較，一般約在±35%。*輻射力的定義是由于太陽或紅外線輻射份量的轉(zhuǎn)變而引致對流層頂部的平均輻射改變。輻射力影響了地球吸收和釋放輻射的平衡。正值的輻射力會使地球表面變暖，負值的輻射力使地球表面變涼。溫室氣體濃度的轉(zhuǎn)變二氧化碳(C02)夏威夷的冒納羅亞觀象臺在1958年已開始對大氣層CO2濃度作仔細量度。表二顯示CO2在大氣層中的每年平均濃度由1958年約315ppmv(百萬份之一體積)升至1997年約363ppmv。冒納羅亞觀象臺的數(shù)據(jù)亦反映了每年在北半球因為植物呼吸作用而產(chǎn)生的周期變化：CO2濃度在秋冬季時增加而在春夏季時減少。與北半球比較，這種隨著植物生長及凋萎的CO2濃度周年變化在南半球的出現(xiàn)時間是剛剛相反，而且變化幅度較小，這種現(xiàn)象在赤度附近地區(qū)則完全看不到。圖二.大氣層CO2的每月平均混合比。(■)表示1974年5月以前的數(shù)據(jù)，取自ScrippsInstitutionofOceanography。(■)表示1974年5月以後的數(shù)據(jù)，取自U.S.NationalOceanicandAtmosphericAdministration。(—)表示每月平均值的長期趨勢。甲烷(CH4)CH4在大氣層中的增長速度已在近十年減少下來，尤其在1991至1992年間有明顯的下降，但在1993年後期亦有些增長。1980至1990的平均增長速度是每年13ppbv(十億份之一體積)。圖三.在夏威夷冒納羅亞觀象臺收集的空氣樣本顯示大氣層中CH4的平均混合比。藍點表示量度數(shù)據(jù)，紅線和綠線分別表示CH4混合比短期和長期的變化。一氧化二氮(N2O)從過往40年間，N2O的平均升幅是每年0.25%(見圖四)?，F(xiàn)時在對流層的N20濃度在312到314ppbv左右。圖四.大氣層中N2O的每月平均混合比。氯氟碳化合物(CFCs)在各種氯氟碳化合物中，以CFC-11及CFC-12較為重要，因為其濃度比較高與及它們對平流層內(nèi)的O3有很大影響。在多種人造的氯氟碳化合物中，以CFC-11及CFC-12的濃度最高，分別約為0.27及0.55ppbv(量度于冒納羅亞觀象臺,1997,見圖五和六)。從它們的‘全球變暖潛能'數(shù)值，顯示這兩種氣體吸收紅外線輻射的能力相當高，估計在八十年代期間除了CO2以外,CFC-11及CFC-12在所有溫室氣體中對輻射力的影響已占了三份之一。圖五.大氣層中CFC-11的每月平均混合比。圖六.大氣層中CFC-12的每月平均混合比。*圖二至六取自夏威夷