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科學內容背景

近年來氣候變遷的原因
溫室氣體及其對氣候的效應

自從十九世紀末期以來，地球的平均溫度增加了華氏 1.5 度。全球有不同的場景（請見以下 IPCC 場景）
將會影響氣溫。到了二十一世紀，估計全球氣溫將上升華氏 2 度到 11.5 度。究竟是哪些因素造成地球
溫度上升？目前工業國國家級研究單位的科學家，都同意大部分的全球性溫度增高，起因都是人為，
尤其大氣的溫室氣體濃度增高，人為更是主因。

溫室氣體（二氧化碳、甲烷、氧化亞氮和與水蒸氣）只占大氣成分的 1%，卻對地球的氣候有深遠的
影響。溫室氣體有兩種說法——heat-trapping gases 或 greenhouse gases，目前專家漸漸使用前
者，因為這樣的形容比較貼切。太陽輻射進入大氣層之後，有些被大氣或地表反射。其中約一半的輻
射被地表吸收，轉變成熱能，並且以紅外線的形式反射回大氣。大部分的紅外線則被溫室氣體吸收或
重新反射回大氣，也有些穿過大氣進入太空。讓紅外線留在大氣層，可以讓大氣、地表與海洋保持溫
暖，讓地球的氣候適合萬物生存。由於人類活動的關係，溫室氣體在大氣中增加累積，並吸收過量的
紅外線，地球溫度因此升高。造成溫室效應最顯著的，其實是水蒸氣，二氧化排名第二。不過科學家
最關切的是二氧化碳，因為這種溫室與水蒸氣不同，其濃度與人類活動直接有關。

監控溫室氣體

監測二氧化碳最重要的機構，是位於夏威夷冒納
羅亞（Mauna Loa）火山頂的冒納羅亞觀測台。
雖然測量二氧化碳濃度的探測設備都在同一地
點，科學家卻藉此掌握北半球的二氧化碳濃度。
因為空氣只需 1-3 個月就能繞行全球，因此冒納
羅亞的二氧化碳濃度，可以代表整個北半球的
二氧化碳濃度。

溫室氣體增加的速率 近年來，大氣中二氧化碳
濃度增高的相關事件裡，最驚人的就是增加速
率。從西元 1958 年到 2010 年，大氣中二氧化
冒納羅亞觀測台位於夏威夷一處偏遠、高海拔的火山，自
碳濃度增加了 70ppm；換句話說，雖然這些年
1958 年以來，持續監測二氧化碳濃度。
來以穩定方式增加，但是平均每年增加的濃度
是 1.5ppm。在本書出版之際，年增加濃度是 3ppm。綜觀地球歷史，二氧化碳濃度總有些許增減，
但是至少過去 75 萬年以來，增加的速率都沒有現在這麼劇烈。改變的速率，就是單位時間內的改變量。
如果把二氧化碳濃度的量畫在 y 軸、時間畫在 x 軸，特定時間點的改變速率，就是當時的斜率。

海洋科學序列教材 71
—G6-G8 進階海洋素養