解釋全球暖化及溫室氣體的關係  

 什麼是全球暖化/極端氣候變化?  全球暖化是指在一段時間內,地球的大氣及海洋溫度上升的現象。自從工業革命開始(普遍認為是 18世紀中葉開始),西方國家開始使用機械去取代人手,這個機械的時代導致過度使用化石燃料,從而釋放出大量的溫室氣體,由其是二氧化碳。在過去的 100年內,全球的平均氣溫上升了 0.6度1,雖然看似是一個很微小的改變,但已經足夠做成全球性的氣候變化及破壞生態的和諧了。    全球暖化/極端氣候變化真的存在嗎?  OR  我們從什麼自然的改變可得知全球正在暖化?  近年有很多科學家及自願團體都會到極地去做實地的考察,因為首當其衝受到影響的就是那些地方。  1. 大範圍的雪及冰融化是一個測量全球暖化很好的指標。  北極海冰面積以每十年的平均 2.7%減少,在夏季海冰面積更以每十年的平均7.4%減少。2  

2. 全球平均海平面上升,1961-­‐2003每年平均上升 1.8毫米,1993-­‐2003每年平均上升 3.1毫米。3  

以上只是兩個比較明顯以及大眾所知的數據,基本上我們的海洋及陸地都提供了很多有力的證據給我們,顯示我們的地球正在變暖。北半球海冰範圍縮小及變薄、湖泊及河流的結冰期縮短、冰川融化、多年的凍土層退縮、土壤溫暖及冰芯溫度

廓線升高以及海平面上升。    說起冰芯,我們可以從它得知千百年前的氣候資料。藏在冰芯中的氣泡給予我們研究千百年前氣候的線索。我們可以分析那些氣泡中空氣的成份,從而估計當時的氣候,例如科學家會用氧同位素的濃度去估計當時的平均溫度。每一節冰芯的厚度可以估計出當時的降雪量,這就好像是樹木中大家所熟悉的一樣,我們可從中得知樹木每年的生長速度。    (北極的凍原及永久凍土儲存了約 5500億的二氧化碳)          

                                                                                                               1  綠色力量,http://www.greenpower.org.hk/gp/main.asp  2   Fourth  assessment  report  of  the  intergovernmental  panel  on  climate  change,  p.30  3   Fourth  assessment  report  of  the  intergovernmental  panel  on  climate  change,  p.30  

                                                                           

碳循環:  全球暖化/極端氣候變化真的已經在影響我們的地球,以及對我們的生活做成影響?那人類頻繁的活動是否會跟全球暖化/極端氣候變化有直接的關係呢?  首先我們先看看這個碳循環,自然界裡會把二氧化碳釋放到大氣層及從大氣層中吸收二氧化碳,當中有些過程會比較長(例如生物死去之後要經過長年高壓力及高溫才可轉變成石油-­‐沈澱作用 Sedimentation)有些則很快便完成(例如呼吸作用respiration及光合作用 photosynthesis)。在這些自然的碳循環當中,吸收及排放到大氣層的碳一直都會保持平衡。但人類在這自然的碳循環系統中加入了一項東西

-­‐燃燒化石燃料。這個過程會把岩石圈內 lithosphere的碳大量釋放到大氣當中。4                                                          

                                                                                                               4   http://www.koshland-­‐science-­‐museum.org/exhibitgcc/carbon01.jsp  

註解:  1. 大氣層:  包圍住天體的混合氣體  2. 水圈:  包括所有的液體、冰、地下水及水氣  3. 岩石圈:  地殼及表層地幔  4. 生物圈:  所有生物    1. 光合作用:  在綠色植物中二氧化碳及水會合成做碳氫化合物的過程  

CO! +  2H!O+光子 → CH!O+ H!O+ O!  2. 呼吸作用:  在交換二氧化碳及氧氣的過程中得到能量  

C!H!"O! + 6O! → 6CO! + 6H!O  3. 沈澱作用:  死去的植物及動物沈澱到海床或地表,之後變成煤及石油等東西的過程 4  

                               什麼是化石燃料?  化石燃料是一種碳氫化合物,是由碳原子及氫原子組成的,包括天然氣、石油及煤。當我們燃燒他們窩輪發電的時便會排放出二氧化碳及水分,例如:  

CH! + 2O! → CO! + H!O  2C!H! + 7O! → 4CO! + 6H!O  

大量釋出這些二氧化碳是加快全球暖化的主要原因。當過量的二氧化碳排放到大

氣層,中這就會加劇溫室效應,令到地球的平均溫度上升。        

                                             說起溫室效應,大家知道這是什麼嗎?  當地球接收由太陽而來的輻射(大約 343Wm!!),部份會穿過大氣層到達地面(大約240Wm!!),但部份就會被地球大氣層反射(大約 103Wm!!)。之後地表會吸收部份的太陽能(大約 168Wm!!),令到地表溫度上升。經地面反射的電磁波有些會被溫室氣體所吸收,之後再從四方八面釋放令到地球得以和暖適合生物居住。但人類頻繁的活動,例如燃燒化石燃料及畜牧分別會釋放大量的二氧化碳及甲烷到大氣層,加劇了溫室效應,令到原本溫暖適合人居住的地球變得過熱。5                

                                                                                                               5   http://maps.grida.no/go/graphic/greenhouse-­‐effect  

                                                   接收由太陽而來的輻射   343Wm!!  穿過大氣層到達地面   240Wm!!  被地球大氣層反射   103Wm!!  地表會吸收部份的太陽能   168Wm!!    除了掛放大量的二氧化碳外,森林砍伐及使用HFCs的製冷劑也是增強溫室效力的幫兇之一。砍伐森林所做成的溫室氣體排放大約佔全球溫室氣體的總排放的五分

之一,  人所共知樹木是天然的『碳倉庫』,植物進行光合作用的時候就會吸收二氧化碳,但人類活動做成森林枯竭、火災、及蟲害嚴重威脅了樹木。        

除左剛剛提及的燃燒化可燃料及砍伐林木外,我們還大量使用 HFCs。HFCs是一種製冷劑,常用於冰箱(雪櫃)和空調(冷氣機),未經處理而棄置的冰箱(雪櫃)及空調(冷氣機)就會洩漏 HFCs到大氣當中。相比二氧化碳,HFCs是一種很強的溫室氣體,以同一的劑量做比較,HFCs的全球暖化潛能值(GWP)比二氧化碳高出好幾千倍。6    全球暖化潛能值是一個衡量那些氣體相應等於多少二氧化碳對溫室效應做成影

響的指標,它會受到幾項因素的影響:  1. 吸收紅外線的能力  2. 它本身的生命週期    除了二氧化碳及剛剛都有提及的甲烷,溫室氣體還包括氧化氮、臭氧、CFC、HFC及水氣。  那麼全球暖化是不是全部都是我們人類做成的呢?  全球暖化的成因有很多,當中有很多也是人類做成的。根據 IPCC的第四次評估佈告中總結得出,他們認為有百分之九十全球暖化的原因是人類活動所做成的。其餘的百分之十就是由大自然做成的。太陽是地球熱力的來源,我們每天看著太陽都好像只有同一個的亮度,但它只要有微小的轉變就可以影響地球的整個氣候了。太陽釋放的能量以 11年為一個週期,不過平均來說太陽釋放的能量是沒有增加的,所以以太陽能量的週期是不太適合呢。而地球圍繞太陽運行的軌道都會有所轉變

而影響我們的天氣,不過這個週期就要用上數千年。                                    

                                                                                                               6   http://www.greenpeace.org/china/ch/  

太陽的核心高達 1500萬度,就連表面的溫度也達到 5800度。在這高溫及高壓的情況下質子-­‐質子鏈反應足以在太陽的內部維持核眾變。質子-­‐質子鏈的淨反應簡單來說就是 4個氫原子合成一個氦原子,在當中還在釋放出很大量的能量。在太陽核心所產生的能量會慢慢的傳到太陽的表面(光球層)及太空當中。太陽光球層的溫度雖然比太陽核心的溫低很多,但光球層的光度仍可在幾秒之內令人失明(伽利略便因為用單筒望遠鏡直接觀察太陽令到他其中一隻眼睛失明了)。7          除了剛剛談及太陽及地球自己本身的運動外,地球上的火山活動也會影響地球的氣溫。火山爆發的時候會釋放出二氧化硫及灰塵,它會反射太陽而來的熱力,做成一個週期比較短的降溫效應。不過當火山爆發的時,大量的熱會從地幔中釋放出來,而且還會釋放出大量的二氧化碳及其他的溫室氣體。這些氣體會擴散到整個的地球,從而令到地球的平均溫度上升。但將所有火山爆發及人類活動排出來的溫室氣體做一個比較你就可以知道人類活動所排出來的溫室氣體遠遠多於火山

爆發所排出來的溫室氣體。而且我們還可觀察到地球的溫度及大氣溫室氣體的二

氧化碳含量是一致的。8                                    

                                                                                                               7   Weather  today,  http://www.physics.hku.hk/~phys0610/chap2/chap2.html  8   http://ryanthibodaux.greenoptions.com/2007/02/27/red-­‐green-­‐and-­‐blue-­‐carbon-­‐dioxide-­‐is-­‐guilty-­‐as-­‐charged/  

那全球暖化做成的影響:  A. 物種滅絕:  1. 因為珊瑚對海水的質素十分敏感,受到海水溫度上升,珊瑚會出現白化的現象,甚至毀掉整個珊瑚礁。  

2. 冰層融化,令到北極熊棲息及覓食的地方減少,北極熊更會以海冰作為交通工具以及在海冰上挖洞生產。  

3. 不單上動物會受到影響,連植物也不會幸免。植物不能像大型動物及昆蟲般可以對改變的環境作出很快的回應,而且又受到種子及花粉傳播所達的距離所限,全球暖化對植物來說實在太快了。某些動物及昆蟲都需要特定的植物作為牠們的棲息處,因此植物品種滅絕,必會產生連鎖反應。9  

     

   

                                                                                                               9  綠色和平,http://www.greenpeace.org/china/ch/  

B. 大量的雪冰融化及海洋的受熱膨脹令到海平面上升:  全世界的冰川加速融解及流失,數以億計的人將面臨洪水,乾旱以及水資源減少的威脅。                                                    冰川加速流失的圖解    

 

             

全球的冰蓋、海冰、格陵蘭冰層及南極洲西部大冰原融化將會造成全球的海

平面上升,對全球成千上萬居住在海平面底下及沿海居住(佔全球人口 7成)的居民做成嚴重的威脅。不到 30年,八成面積的喜馬拉雅冰川將完全融化,對中國及其他鄰國的水資源做成極大的影響。  只要海平面上升一米,很多的島國都會消失於世上,例如有名的馬爾代夫便會淹沒於海平面底下。沿海地區都不會幸免,  倫敦、曼谷以及紐約等城市也將淹沒。大量的農地遭破壞,而引發全球的糧食危機。  說到冰及雪的融化,不知道大家有沒有看過浮在水上的冰呢?知道真的正有多大嗎?其實我們所看得見浮在水面上的冰山只是整個冰山的十分之一。以我們所知水可以有固態、液態及氣態,我們日常飲用的水就是液態的水,而當液態的水的溫度底於冰點的時候(zero  degree  Celsius)  液態的水就會變成固態,而且水在不同的溫度及不同的形態都會有不同的密度。而固態的水即冰的密度比

液態的水低,因此它會浮在液態的水上面。  因此我們就可以解釋得到為何科學家

估計如果全球 大的格陵蘭冰層及南

極洲冰層一旦完全融化,估計將會令海平面上升 60-­‐70公尺這個如此嚇人的數字了。10  

C. 極端氣候  全球暖化做成全球的氣候反常,令到降雨量不均,做成旱災及洪水從而令到農作物失收,在 2007年受影響的人單單是中國就已經接近 4億,糧食損失 4300萬噸,經濟損失 2000餘億人民幣。稻米是全世界過半人口的主要食糧,但當晚間的溫度每上升一度就會下降稻米的收成一成。天氣炎熱、降雨量不均、蟲害

加劇等因素令到世界瀕臨面對糧食危機的邊緣。11  2008年 6月 7日香港廣泛地區錄得降雨量達 200毫米以上,香港天文台更一度發出黑色暴雨警告,受影響 大的大嶼山更錄得 500毫米的降雨量。多處地方有山泥傾瀉及水浸,令到當天的營業中斷、航班延誤及交通事故等做成越 5億的財損失。12  

       

                                                                                                               10綠色和平,   http://www.greenpeace.org/china/ch/campaigns/stop-­‐climate-­‐change/impacts/sea-­‐lev

el-­‐rise  11綠色和平,   http://www.greenpeace.org/china/ch/campaigns/stop-­‐climate-­‐change/impacts/extrem

e-­‐weather  12綠色和平,  http://www.greenpeace.org/china/ch/campaigns/stop-­‐climate-­‐change  

                                         

怎樣解決全球暖化?  我們之前談這麼多的影響,而大家都應該知道全球暖化一旦再惡化下去,後果真的會不堪設想的呢。希望解決這個全球的危機就是靠大家了,那讓我們了解一下我們日常生活可以做些什麼來保護地球。  1. 減少使用化石燃料,除了化石燃料之外我們的地球都提供了很多不同種類的燃料,例如:太陽能發電、地熱發電、風能發電、水力發電、核能以及生物能源。讓我簡單的說明一下以上的替代能源的應用及原理:  

A. 太陽能發電:  相信大家都有聽過太陽能發電,  我們可以把太陽射到地球上的陽光轉化成熱能和電力。當陽光射到太陽能板的時候,太陽能板中的半導體會將光能變做電能,產生直流電。而且光度越強,電流就會越大。我們還可將光反射到收集器中將水加熱,從而推動渦輪發電。13太陽能還可以在缺乏電網的地

區提供電力,綠色和平甚至發明了太陽能冷凍系統,幫助那些還沒有電網的地方設置冷藏系統,以儲存食物或重要的藥物。                                                    

                                                                                                               13   http://www.greenpeace.org/china/ch/campaigns/stop-­‐climate-­‐change/solutions/solar-­‐energy  

集中太陽能發電   (CSP)收集陽光把一些液體加熱,然後推動渦輪,直接發電或者把一些熱能儲存起來。我們可以從它們收集陽光的方法來把它們分類:  1.  線性收集系統,而這系統更分成兩個類別  a.  拋物槽系統  利用拋物形的反射器,來反射陽光到聚焦線上。聚焦線中放置了液體,陽光會把這些液體加熱變成氣體再轉動渦輪發電或者會將熱力儲存起來。 後那些氣

體會送到冷凝器進入下一個循環。14  

 b.  線性菲涅耳反射系統  帶微彎的反射鏡把陽光送到收集器,從而將液體加熱推動渦輪發電, 後那些氣體會送到冷凝器進入下一個循環。14  

             

2.碟/引擎系統  在三種不同的系統中,提供 小的能量。拋物形的鏡將陽光反射到收集器,再把太陽能轉化成電力。14  

 3.電力塔系統  集光板 多的一種,有追踪太陽的鏡子,它們把陽光反射到塔頂的收集器,之後就把放置在塔頂的水或鹽硝酸加熱,從而推動渦輪發電。14  

 

         

 

                                                                                                               14   http://www1.eere.energy.gov/solar/csp.html  

B. 地熱發電:  利用一口井,  抽取地熱源  的沸水。將那些沸水去推動渦輪發電或  者將高壓熱水到低壓的水槽，造成『突  發蒸氣』推動渦輪機。新型的電站利用  地下熱水煮沸另一種比水的沸點較低的  液體。當這種液體蒸發並膨漲,便可推動  渦輪發電機。地熱熱源的沸水更可以直  接用於供應家居暖氣及融化道路上的積  雪。15  

C. 風能發電:  風轉動扇葉,  經過不同的齒輪  組就可以將那些風能變成動能之後再變  做電能。風力發電成本低,  裝置快捷,更  可有效減低排放溫室氣體。16  

D. 水力發電:  水力發電不像太陽能及風能般,    它可以 24小時發電,  而且它也是一種可  再生能源,  因為水會由水循環不斷的補充。  無論海浪還是江河也可以用作水力發電,  還有我們知道水流越急發電就越多。17  

         

                                                                                                               15   http://www.greenpeace.org/china/ch/campaigns/stop-­‐climate-­‐change/solutions/renewable-­‐energy    16   http://www.greenpeace.org/china/ch/campaigns/stop-­‐climate-­‐change/solutions/wind-­‐energy  17   http://www.greenpeace.org/china/ch/campaigns/stop-­‐climate-­‐change/solutions/renewable-­‐energy  

E. 生物能源:  利用植物等有機物質作為燃料,  通過氣體收集、氣化、燃燒和消化作用等技術產生能源。只要適當地利用,生物能源也是一種寶貴的可再生能源,但也要視乎生物燃料是如何產生出來。18  

F. 核能:  利用不穩定的核原素鈾-­‐235來做燃料,  經過提煉的鈾在反應爐中被游離中子激發,  當中鈾原子會變成兩個或多個比較小的穩定原子。在這個過程中還會釋放出更多的中子及很大的能量,我們就可以利用這強大的能量去令水變成蒸氣推動渦輪發電。  

 2. 以住曾大量經使用 CFC氣體做冷卻劑,它不但是一種很強的溫室氣體,而且更會損害臭氧層,因此現在已經改用 HFC了,雖然它也是一種很強的溫室氣體,因為 HFC只是氯,溴,碳及氫的化合物不含氟,因此它不會對地球的臭氧層做成損害。雖然 HFC不會對臭氧層做成損害,不過它吸熱的能力真的很強,因此我們都應該選擇環保的製冷技術,例如改用二氧化碳或氨製冷。這些技術都是低成本及高效能的,因此我們都可以選擇沒有使用 HFC的電器,以及尋找懂得處理這些棄置電器的回收商去棄置這些電器,例如雪櫃。19  

3. 在日常生活中我們也可以減少排放溫室氣體的    

少買不必要的衣服   一件不必要的衣服减排二氧化碳   6.4  千克  

減少住宿賓館時的床單換洗次數   少換洗一次床單、被罩可減排二氧化碳 50克  

採用節能方式洗衣   每月用手洗代替一次機洗每年可減排二氧化碳 3.6千克。少用 1千克洗衣粉減排二氧化碳 0.72千克。節能洗衣機減排二氧化碳 9.4千克。  

減少糧食浪費   少浪費 0.5千克水稻減排二氧化碳 0.47千克  減少畜產品浪費   少浪費 0.5千克豬肉減排二氧化碳 0.7千克  飲酒適量   每月少喝 1瓶啤酒 1年可減排二氧化碳 0.6千克,  少喝 0.5

千克白酒減排二氧化碳 1千克  減少吸煙   少抽 1支煙每年可減排二氧化碳 0.37千克  節能裝修   減少 1千克裝修用鋁材減排二氧化碳 24.7千克,減少 1千克

裝修用鋼材可節能減排二氧化碳 1.9千克,少使用 0.1立方米裝修用的木材可排二氧化碳 64.3千克,  節約 1平方米的建築陶瓷可減排二氧化碳 15.4千克  

農村住宅使用節能磚   使用節能磚建 1座農村住宅可減排二氧化碳 14.8噸  合理使用空調   如果每台空調設置由 26度上調到 27度每年可減排二氧化碳

21千克,一台節能空調比普通空調每小時少耗電 0.24度可減排二氧化碳 23千克,  出門前 3分鐘關空調一年可減排二氧

                                                                                                               18   http://www.greenpeace.org/china/ch/campaigns/stop-­‐climate-­‐change/solutions/renewable-­‐energy  19   http://www.greenpeace.org/china/ch/campaigns/stop-­‐climate-­‐change/solutions/greenfreeze  

化碳 4.8千克  合理使用電風扇   使用中、低檔轉速一年可二氧化碳 2.3千克  合理採暖   通過調整供暖時間、強度一年可減排二氧化碳 837千克  農村住宅使用太陽能供暖   一座農村住宅使用被動式太陽能供暖一年減排二氧化碳 2.1

噸  採用節能的家庭照明方式   以高品質節能燈代替白熾燈 1年可減排二氧化碳 68.6千克,  

養成在家隨手關燈的好習慣每年可減排二氧化碳 4.7千克  採用節能的公共照明方式   商場、會議中心等公共場所白天全部採用自然光照明相應減

排二氧化碳 787萬噸,我國每年有 10％的傳統光源被半導體燈代替相應減排二氧化碳 864萬噸  

每月少開一天車   每月少開一天車每年可減排二氧化碳 98千克  以節能方式出行 200公里   騎自行車或步行代替駕車出行200公里可減排二氧化碳36.8

千克  選購小排量汽車   排氣量為 1.3升的車與 2.0升的車相比每年可減排二氧化碳

647千克  選購混合動力汽車    混合動力車可省油 30%以上每年可減排二氧化碳 832千克  科學用車，注意保養   通過及時更換空氣濾清器、保持合適胎壓、及時熄火等措施

一年可排二氧化碳 400千克  用布袋取代塑膠袋   少生產 1個塑膠袋只能節能約標準煤可減排二氧化碳 0.1克  減少一次性筷子使用   全國減少 10％的一次性筷子使用量每年可減少二氧化碳排

放約 10.3萬噸  儘量少用電梯   通過較低樓層改走樓梯、多台電梯在休息時間只部分開啟等

行動每年可減排二氧化碳 4.8噸  使用冰箱注意節能   1台節能冰箱比普通冰箱每年可減少二氧化碳排放 100千

克,    每天減少 3分鐘的冰箱開啟時間 1年可減少二氧化碳排放 177千克  

合理使用電腦、印表機   不用電腦時以待機代替螢幕保護裝置每年可相應減排二氧

化碳 1.4千克,  合理使用電視機   液晶螢幕與傳統 CRT螢幕相比,大約節能 50％減排二氧化碳

19.2千克,調低電腦螢幕亮度每年可減排二氧化碳 14.6千克,每天少開半小時電視每年減排二氧化碳 19.2千克,將電視螢幕設置為中等亮度每年的減排二氧化碳 5.3千克  

適時將電器斷電   在飲水機閒置時關掉電源一年可減排二氧化碳 351千克,  電視機、洗衣機、微波爐、空調等家用電器，在待機狀態下仍

在耗每年可減排二氧化碳 197萬噸。  合理用水   用淋浴代替盆浴次可減排二氧化碳 8.1千克,適當將淋浴溫

度調低1℃每年可減排二氧化碳165萬噸,使用感應節水龍頭可比手動水龍頭節水 30%一年可減排二氧化碳 24.8千克,用

盆接水洗菜代替直接沖洗一年可減排二氧化碳 0.74千克  用太陽能燒水   太陽能熱水器節能、環保，而且使用壽命長一年可減少二氧

化碳排放 308千克  採用節能方式做飯   提前淘米並浸泡 10分鐘，然後再用電鍋煮每年可減少二氧

化碳排放 4.3千克,應合理安排抽油煙機的使用時間一年可減少二氧化碳排放 11.7千克  

合理利用紙張   重複使用教科書一本可減排二氧化碳 0.66千克,紙張雙面列印、複印一年可減排二氧化碳 16.4萬噸,如果將全國 5%的出版圖書、期刊、報紙用電子書刊代替一年可減排二氧化碳

85.2萬噸,  用 1封電子郵件代替 1封紙質信函,減排二氧化碳52.6克  

減少使用過度包裝物   減少使用 1千克過度包裝紙一年可減排二氧化碳 3.5千克  合理回收城市生活垃圾   廢紙和玻璃有20%加以回收利用一年可減排二氧化碳690萬

噸  夜間及時熄滅戶外景觀燈   全國的戶外景觀燈在午夜至凌晨時段及時熄滅一年可減排

二氧化碳 846萬噸  在農村推廣沼氣   建一個 8～10立方米的農村戶用沼氣池一年可相應減排二

氧化碳 1.5噸  積極參加全民植樹   1棵樹 1年可吸收二氧化碳 18.3千克  

20    總結:  我們對氣候變化也未有很確切的了解,不同的科學家也在為某些論點在爭論,但無庸自疑地球的氣溫真的正在上升,而且比自然的氣候轉變為快,人類對大自然也做成了一定的破壞。一切眼所見到的天災、饑荒及缺水等等,我們都有責任去承擔的。因為溫室氣體可以長時間的留在大氣中好幾百年,因此我們今天所享受所享樂的,做成空氣中的碳濃度是史無前例的高,對我們子孫深遠的影響。                                                                                                                                      20   http://www.most.gov.cn/ztzl/jqjnjp/qmjnjpsc/qmjnjpsc-­‐ml.htm