《温室效应》PPT课件.ppt

溫室效應 組員 吳文析羅瑩真張珈甄李矜儀 何謂溫室效應 自地球形成以來 大氣的成分 無時不變 尤其是微量氣體 其量雖微 但對全球環境之影響佔有決定性角色 其中地球溫暖化的原理 就如同溫室 Greenhouse 大氣吸收來自地球表面所釋放之長波輻射 再反射回地面 藉著此種自然的溫室效應 維持地表之溫度 由於人類經濟活動的快速成長 所製造之化學品及產生之空氣污染 改變大氣結構 其中特別是化石燃料燃燒及森林砍伐後所產生之二氧化碳氣體 吸收地表之長波輻射 造成之人為溫室效應使地表溫度逐漸增加 至目前為止 僅增加少許溫度 過去100年只增加0 3 至0 6 海平面則持續上升 10至15公分 工業革命後二氧化碳濃度增加28 於2100年時 地表溫度將較目前增加 至3 5 海平面將上升15至95公分 溫室效應 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在合宜的15 而是十分低的 18 這溫度上的差別是由於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 在現況中 地面和大氣層在整體上吸收太陽輻射後能平衡於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 但由於人類活動釋放出大量的溫室氣體 結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 溫室效應的氣體濃度 溫室氣體佔大氣層不足1 其總濃度需視乎各 源 和 匯 的平衡結果 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 O3 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並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 溫室氣體種類 大氣中某些氣體可讓短波輻射以可見光形式照射地表 並且吸收自地表反射的長波輻射 這些可以保留能量的氣體 即所謂溫室效應氣體 包括 二氧化碳 CO2 由於大量使用煤 石油 天然氣等化石燃料 森林又被砍伐 全球的二氧化碳正以每年約六十億噸的量增加中 氟氯碳化物 CFCs 以CFC l1 CFC 12及CFC 113佔最大使用量 使用範圍包括冷媒 清洗 噴霧及發泡等用途 同時此類化合物也是破壞臭氧層的禍首 甲烷 CH4 產生自發酵與腐化的變更過程及物質的不完全燃燒 主要來自牲畜 水田 汽機車及掩埋場的排放 氧化亞氮 N2O 係由石化燃料的燃燒 微生物及化學肥料分解而排放出來 臭氧 O3 來自地面污染 如汽機車 發電廠 煉油廠所排放的氮氧化合物及碳氫化合物 經光化學作用而產生臭氧 溫室氣體濃度的轉變 二氧化碳 CO2 夏威夷的冒納羅亞觀象台在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 冒納羅亞觀象台的數據亦反映了每年在北半球因為植物呼吸作用而產生的週期變化 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濃度週年變化在南半球的出現時間是剛剛相反 而且變化幅度較小 這種現象在赤度附近地區則完全看不到 圖 大氣層CO2的每月平均混合比 表示1974年5月以前的數據 取自ScrippsInstitutionofOceanography 表示1974年5月以後的數據 取自U S NationalOceanicandAtmosphericAdministration 表示每月平均值的長期趨勢 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 在夏威夷冒納羅亞觀象台收集的空氣樣本顯示大氣層中CH4的平均混合比 藍點表示量度數據 紅線和綠線分別表示CH4混合比短期和長期的變化 甲烷 CH4 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 量度於冒納羅亞觀象台 1997 見圖五和六 從它們的 全球變暖潛能 數值 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佔了三份之一 氯氟碳化合物 CFCs 大氣層中CFC 11的每月平均混合比 若是溫室效應氣體濃度不斷增加 則將使地表溫度增加 進而導致氣候的變化 其影響包括 北半球冬季將縮短 並更冷更濕 而夏季則變長且更乾更熱 亞熱帶地區則將更乾 而熱帶地區則更濕 由於氣溫增高水汽蒸發加速 全球雨量每年將減少 各地區降水型態將會改變 改變植物 農作物之分佈及生長力 並加快生長速度 造成土壤貧瘠 作物生長終將受限制 且間接破壞生態環境 改變生態平衡 海洋變暖 海平面將於2100年上升15 95公分 導致低窪地區海水倒灌 全世界三分之一居住於海岸邊緣的人口將遭受威脅 改變地區資源分佈 導致糧食 水源 漁獲量等的供應不平衡 引發國際間之經濟 社會問題 溫室效應所造成的影響 氣候轉變 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變來使吸取和釋放輻射的份量達至新的平衡 這轉變可包括 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其他的變動 例如 大氣層雲量及環流的轉變 當中某些轉變可使地面變暖加劇 正反饋 某些則可令變暖過程減慢 負反饋 利用複雜的氣候模式 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度 這預計已考慮到大氣層中懸浮粒子傾於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果 例如 未來溫室氣體排放量的預計 對氣候轉變的各種反饋過程和海洋吸熱的幅度等等 海平面升高假若 全球變暖 正在發生 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 經濟的影響全球有超過一半人口居住在沿海100公里的範圍以內 其中大部份住在海港附近的城市區域 所以 海平面的顯著上升對沿岸低窪地區及海島會造成嚴重的經濟損害 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陸地方 農業的影響實驗證明在CO2高濃度的環境下 植物會生長得更快速和高大 但是 全球變暖 的結果可會影響大氣環流 繼而改變全球的雨量分佈與及各大洲表面土壤的含水量 由於未能清楚了解 全球變暖 對各地區性氣候的影響 以致對植物生態所產生的轉變亦未能確定 海洋生態的影響沿岸沼澤地區消失肯定會令魚類 尤其是貝殼類的數量減少 河口水質變鹹可會減少淡水魚的品種數目 相反該地區海洋魚類的品種也可能相對增多 至於整體海洋生態所受的影響仍未能清楚知道 水循環的影響全球降雨量可能會增加 但是 地區性降雨量的改變則仍未知道 某些地區可有更多雨量 但有些地區的雨量可能會減少 此外 溫度的提高會增加水份的蒸發 這對地面上水源的運用帶來壓力 全球變暖潛能 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量的溫室氣體在一定時間內相對於CO2的累積輻射力 表二列出 跨政府氣候轉變委員會 報告內一些溫室氣體的 全球變暖潛能 對氣候轉變的影響來說 全球變暖潛能 的指數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 和它們在大氣層的餘量所產生的輻射力 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 輻射力的定義是由於太陽或紅外線輻射份量的轉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 地球大氣層中 氮氣佔最主要成分 約78 其次為氧氣 佔21 剩餘1 則為其他氣體 其中有二十餘種屬於所謂的 溫室氣體 可讓短波輻射光源通過 吸收長波輻射 保存地球表面溫度 此種溫室氣體主要包括CO2 CH4 CFC11 CFC12 N2O及O3等 其中以CO2為 溫室效應 的主要成因 其貢獻度高達66 所謂溫室效應 係指大氣層中增加了過量的溫室氣體 使地球表面如覆蓋在一層玻璃罩 溫室 之下 使全球氣溫逐漸升高之現象 換言之 地球表面溫度 係由地球體吸收陽光短波輻射及地球本身向宇宙釋放長波輻射的交互影響所決定 在正常情況下地球表面溫度約為15 然而在工業革命之後 人類經濟活動耗用大量化石燃料 導致溫室氣體在大氣中的濃度大幅提高 此期間大氣中二氧化碳的成長速度是史前期的30至100倍 二氧化碳濃度則為第二冰河期的1 25倍 為上一次冰河期的1 75倍 根據聯合國氣候變化跨國組織 INTERGOVERNMENTALPANELONCLIMATECHANGE IPCC 的研究指出 在過去一百年間 地球平均溫度已上升0 45 且在其他條件不變的情形下 公元2030年時地球平均溫度將再上升1 至2100年時則又上升3 此一結果將使兩極冰山解凍 海平面上升 致陸地面積縮小 危及人類生存空間與生態平衡 問題與背景分析 板塊運動 什麼是板塊除了上述的區分方法外 地質學家還習慣將地球分為岩石圈 軟流圈 中層圈及地核 這主要是依據 物質的強度及行為表現 而言 所謂的岩石圈是由冷而剛硬的岩石所構成 包括了地殼及一部份的上地函 如上圖 其厚度約為0 100公里 岩石圈可再細分為許多獨立的單元 每個單元有它自己的運動方向及速度 這每個單元即稱之為 板塊 全世界大致可分為六大板塊 分別為非洲板塊 美洲板塊 歐亞板塊 印度洋板塊 太平洋板塊 及南極板塊 板塊與板塊之間 彼此互相嵌合 就如同拼圖一般漂浮於軟流圈之上 板塊運動學說 PLATEMOVEMENTTHEORY 是廿世紀自然科學發展上一項重大的成就 這個學說主張由於軟流圈地函的對流作用 導致上方板塊不但會運動 就好像是燒杯內加熱的液體對流 使得液體表面上的塑膠片移動 學說並提出板塊的運動模式遵守一定的法則 也就是 板塊的新物質在中洋脊 MID OCEANRIDGE 生成 然後向外擴張直到與另一板塊而遇後 較重的一方就向下衝而返回地函 這整個運動過程相當於一個巨大的循環運輸系統 我們將板塊生成的地方稱之為拉張帶 CONVERGENTAREA 而板塊向下衝回地函的地區即稱之為隱沒帶 DIVERGENTAREA 塊的擴張與隱沒作用伴隨了岩漿的活動 也就造就了火山的產生 此外 由於板塊是相當堅硬的岩石 因此相互碰撞時 例如隱沒帶 必然會產生極大的應力 也就會發生地震 當應力超過了岩石所能承受的強度時 岩石即產生破裂 這就是地震 這也正是何以地震活動的分佈與板塊邊界有如此密切的關係 板塊運動學說 地球的全球構造是由許多板塊所組成的剛性表層 稱為岩石圈 岩石圈則覆蓋在底下具有可朔性的軟流圈之上 隨著軟流圈的熱對流方向 板塊會互相擠壓 背離或錯動 而在邊界形成中洋脊 海溝 褶曲山脈及轉形斷層等地形 板塊的邊界 太平洋中成鍊狀的火山群島幾乎都以東南 西北走向 其中尤以夏威夷群島就是最好的例子 地質調查顯示 這些鍊狀島嶼的年齡以西北端最老 向東南逐漸年輕 夏威夷的東南端仍然有一個活火山 地函深處的岩漿噴上地殼形成活火山 火山噴發形成的堆積物隨著地殼往西北方移動 來自地函的岩漿會繼續在新的地殼上面進行火山作用 形成新的火山堆積 因此而形成一連串的鍊狀火山島 表示太平洋底下的熱對流物質是由東南流向西北 板塊內的熱點 張裂性板塊邊界 中洋脊大西洋的中洋脊從5000多公尺深已海底 隆起約3000公尺以上 寬約1000公里 中央地帶有一狹長的斷裂谷 約15公里寬 隨著山脈的峰頂延伸 從下列幾個現象可發現斷裂谷應是地殼的裂縫 許多地震都發生在這些峰頂附近 地函熱對流在此處上升 上升的地函物質溫度非常高 沿著中洋脊的峰頂 地熱流特別高 山脊底下應有異常高的溫度 聚合性板塊邊界 海溝 島弧與褶皺山脈多形成世界上有名的褶皺山脈 或深浚的海溝 地熱留職低於一般的正常值 太陽表面最容易觀察到的現象就是太陽黑子了 可以使用投影法或太陽濾鏡進行觀察 黑子常成群出現 隨太陽自轉移過日面 由黑子在日面上的運動 可以找出太陽的自轉週期 太陽黑子的本影 半影及米粒組織太陽黑子是光球層的現象 黑子區域的溫度比光球層上其他區域低 與其他太陽表面對比較冷故呈黑色 一個典型的太陽黑子由一個中央部分黑暗的本影及圍繞在周圍較不暗的半影組成 本影區的溫度在絕對溫度4000度以上 半影則為5500度 黑子大小不一 最大者可達地球直徑的兩倍 太陽黑子 蝴蝶圖是由E W MAUNDER在1904年開始繪製出來的 太陽緯度的畫分和地球定緯度的方式一樣 太陽以太陽自轉軸的方向當做南北向 然後將太陽盤面畫分成南北緯各90度 測量每一緯度區被太陽黑子覆蓋面積的百分比 然後以不同顏色表示覆蓋面積的大小 黑色大於0 紅色大於0 1 黃色大於1 0 蝴蝶圖以時間做橫軸 太陽緯度做從軸 圖中橫座標任何一時間點上 往上畫一垂直線 即表示在該時間 太陽各緯度被黑子覆蓋的面積大小 由圖可以發現下列現象 1 高緯度區沒有太陽黑子 2 週期開始時 黑子從中緯區開始出現 但赤道附近也有黑子出現 3 從最大期到最小期 黑子的分佈由中緯度區逐漸移向赤道 4 黑子的分佈區域大致呈南北半球對稱分佈 5 赤道地區幾乎沒有黑子 6 蝴蝶圖中段為極大期 如1991 1980 1969 太陽黑子的面積最大可達緯度15度 蝴蝶圖 溫室效應的防治策略 生活在地球上的每一分子 不僅是污染物製造者 亦是溫室效應氣體產生的貢獻者 人之呼吸作用 每一地區每一國家皆產生不同程度之溫室效應氣體 主要取決於能源使用狀況 可採行的策略及措施如下 1 調整能源及電源結構1 1 穩定電源的成長 並將燃油 燃煤電廠轉為擴大使用天然氣 以改善區域空氣品質 並減少二氧化碳之排放 1 2加強開發替代能源 例如地熱 水力 風能 核能 太陽能 天然氣之取得及使用 1 3積極引用複循環機組發電 以提升發電效率 1 4加強電力負載管理 減少尖峰用電需求 1 5加強推動節約能源計畫 2 調整產業結構2 1鼓勵業者發展低耗能 低污染之產業 加強改善或淘汰高耗能 高污染之產業 加強產業升級 2 2調整能源價格 以價差推動產業加強提升能源使用效率 2 3引進相關技術 優先進行高耗能 高污染產業的二氧化碳排放削減 2 4增強法規及經濟誘因 鼓勵產業界發展省能源 高效率設備及器具 以提升能源使用效率 並減少廢熱之排放 3 積極發展大眾運輸系統 以達節約能源及減輕空氣污染 4 擴大綠化 優先植林 以增加吸收二氧化碳 5 配合蒙特利議定書之規定 按管制期程 減少其他溫室效應氣體之排放 6 加強有關全球溫升效應之研究 及溫室效應氣體排放削減技術之開發 小組心得 綜合上面所述 我們提出以下幾點政策建議 作為我國因應 氣候變化綱要公約 的參考 第一 政府應加強全民的環保教育 只有當環保意識真正深植人心時 國人才能自發性的做好節約能源工作 政府的相關法規也才能順利推動 實施 企業界亦會警覺到環保的重要 自動做好CO2回收 去除工作 當然 要落實環保教育 除了意識上的覺醒外 環保教育的推廣是刻不容緩的 政府在環保教育推廣上必須積極且