溫室氣體與氣候變化

大氣中的溫室氣體主要包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氟氯碳化物、臭氧。

太陽是地球的能量來源,舉凡生物的生長、大氣和海洋的運動、水的循環等等,驅動能源都來自太陽。太陽送達的能量,地球能留下多少,主要決定於「溫室效應強度」和「地球反照率」兩個因素。

我們可以把大氣想像成一層鏤空花毯,遮蓋著地表。從太陽來的能量,一部份穿透這層毯子被地球吸收,一部份被毯子吸收,還有一部份則被毯子和地球反射回太空,沒有被地球吸收。反射能量與總入射量的比例,就是「地球反照率」。毯子鏤的花就好像大氣裏的雲,雲同時具有吸收和反射太陽輻射的能力,吸收量約占總入射量的19%,反射量則占20%左右,因此對地球表面來說,雲具有冷卻的效果。

大氣沒有不斷變冷,是因為有「溫室氣體」。溫室氣體能吸收地球表面的輻射能量,吸收後再向四面八方散熱,使近地表大氣保持溫暖,這種現象就是氣候學所稱的「溫室效應」

雲也具有吸收地表長波輻射的溫室效力。如果沒有溫室氣體,地球表面平均溫度 會從現在的攝氏14度下降到零下19度。溫室效應愈強,地球表面的溫度愈高。


自然溫室氣體效應的理想模式

< 圖片來源:政府間氣候變遷委員會第1工作組第4次評估報告 >

溫室氣體的來源

1.二氧化碳
自然過程,如光合作用、呼吸作用、衰變和海面氣體交換,導致陸地與大氣,以及海洋與大氣間二氣化碳的大規模交換。人類活動排放的二氣化碳有75%以上是由化石燃料的燃燒(加上水泥生產的少部分影響)產生的。其餘部分則是由土地利用變化(主要是毀壞森林)引起的。

2.甲烷
甲烷的主要自然源是濕地。其他自然源包括白蟻、海洋、植被和甲烷水合物。產生甲烷的人類活動包括使用煤和天然氣生產能源、垃圾掩埋、飼養反芻動物(如牛、羊等)、稻作農業,以及生物量燃燒。

3.氧化亞氮
氧化亞氮的自然源包括海洋、大氣中氨的化學氧化,以及土壤。熱帶土壤是一個向大氣排放氧化亞氮的特別重要的源。排放氧化亞氮的人類活動包括肥料中的氮轉化為氧化亞氮,以及隨後從農業土壤中的排放;生物量燃燒;養牛;以及某些工業活動,包括尼龍的生產。

4.氟氯碳化物
氟氯碳化物不僅會破壞臭氧層,也是溫室氣體的一種。氟氯碳化物是由人類產生的,工業化時代以前它們在大氣中是不存在的。

5.臭氧
對流層臭氧是由大氣中的光化學反應產生的,反應涉及一些先導化學物質,如一氧化碳、甲烷、揮發性有機化合物,以及氮氧化物。這些化學物質經由自然生物過程排放,以及人類活動排放,包括土地利用變化和燃燒燃料。