何謂溫室效應

何謂‘溫室效應’


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‘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。


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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餘下的會被地球表面所吸收。此外，大氣 層的溫室氣體和雲團吸收及再次釋放出紅外線輻射，使到地面更暖，高出約33℃。


溫室氣體種類

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。


‘全球變暖潛能’(Global Warming Potential)

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’ (Intergovernmental Panel on Climate Change, 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。


溫室氣體濃度的轉變
i) 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。


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圖二. 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Scripps Institution of Oceanography。 (‧)表示1974年5月以後的數據，取自U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration。(— )表示每月平均值的長期趨勢。


ii) 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)。



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圖三. 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。

‘溫室效應’增強後的影響
i) 氣候轉變：‘全球變暖’




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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。

ii) 海平面升高




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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。。



　



對人類生活的潛在影響
i) 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。

ii) 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。

iii) 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。

iv) 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。




表一：幾種主要溫室氣體的特性






溫室氣體

源

匯

對氣候的影響


二氧化碳
(CO2)


1) 燃料
2) 改變土地的使用 （砍伐森林）


1) 被海洋吸收
2) 植物的光合作用


吸收紅外線輻射，影響大氣平流層中O3的濃度



甲烷
(CH4)


1) 生物體的燃燒
2) 腸道發酵作用
3) 水稻


1) 和OH起化學作用
2) 被土壤內的微生物吸取


吸收紅外線輻射，影響對流層中O3及OH的濃度，影響平流層中O3和H2O的濃度， 產生CO2



一氧化二氮
(N2O)


1) 生物體的燃燒
2) 燃料
3) 化肥


1) 被土壤吸取
2) 在大氣平流層中被光線 分解與及和O起化學作用


吸收紅外線輻射，影響大氣平流層中O3的濃度



臭氧
(O3)


光線令O2產生光化作用


與NOx，ClOx及HOx等化合物的催化反應。


吸收紫外光及紅外線輻射



一氧化碳
(CO)


1) 植物排放
2) 人工排放（交通 運輸和工業）


1) 被土壤吸取
2) 和OH起化學作用


影響平流層中O3和OH的循環，產生CO2



氯氟碳化合物
(CFCs)


工業生產


在對流層中不易被分解，但在平流層中會被光線分解和跟O產生化學作用


吸收紅外線輻射，影響平流層中O3的濃度



二氧化硫
(SO2)


1) 火山活動
2) 煤及生物體的燃燒


1) 乾和濕沉降
2) 與OH產生化學作用


形成懸浮粒子而散射太陽輻射

http://hk.geocities.com/pgs_geo_pro/p1.htm
http://hk.geocities.com/environment2001hk/greenhouse.htm
http://content.edu.tw/senior/chemistry/tp_sc/surround/greenhouse/right1.htm
http://www.bdes.chc.edu.tw/bdes/sahwe/new_page_11.htm

溫室效應係指，太陽透過紅外輻射把能量傳遞至地球表面，紅外輻射會從地面反射回外太空，紅外輻射經過大氣層時，一部分紅外輻射會被溫室氣體反射回地球，只有一部分能散發出外太空，這個循環使地球內的紅外輻射愈來愈多，從而使地球溫度不斷上升。這就是溫室效應了。

溫室效應係指由於工業發展以來..人們不斷燃燒化石燃料
化石燃料 eg : 天然氣, 石油, 煤
我地大量燃燒化石燃料..所以有令到二氧化碳等溫室氣體含量上升...引致溫室效應

一、溫室效應的形成

　　地球表由大氣層所包圍，就像溫室的透明玻璃，在陽光照射地球時，有防止地面溫度、濕度散失的功能，使地面溫度不會下降太快，地表年均溫因此能保持 150C 左右，此現象即稱為「溫室效應」。

　　若無溫室效應，來自陽光的能量會很快地由地表釋放回去，地球的溫度也將降至 -160C 左右，而成為寂冷的世界。適度的溫室效應適宜地球生物存活，使人類悠游於四季的交替。

二、過度的溫室效應

　　造成溫室效應的氣體中，最主要的是二氧化碳，其次是氧化亞氮、甲烷和氟氯碳化物及臭氧，這些污染物主要是燃燒石化原料（例如：煤、石油）所產生的。

　　原本可藉由熱帶與林來吸收大量的二氧化碳，但是人類過渡砍伐雨林，卻破壞了森林利用二氧化碳的這到防禦工事，使溫室效應日漸嚴重。

　　溫室效應會使全球氣溫節節上升，其所造成的氣候改變，將使我們付出極大的代價。例如氣溫上升會使冰山融化、海面上升、陸地面積減少；若加上氣候帶位移，可能引發動物大遷徙、屆時也有可能促使腦炎、狂犬病、登革熱、黃熱病等疾病的蔓延。

三、溫室效應氣體

1.二氧化碳（CO2）： 由於大量使用煤、石油、天然氣等石化燃料，全球的二氧化碳正以每年約六十億噸的量增加中，是造成溫室效應的主要氣體。

2.氟氯碳化物（CFCs）：目前以 CFC-11， CFC-12，CFC-113 為主。使用於冷氣機、電冰箱的冷媒、電子零件清潔劑、發泡劑，是造成溫室效應的氣體。

3.甲烷（CH4）：有機體發酵與化及物質不完全燃燒的過程會產生甲烷，主要來自牲畜、水田、掩埋場及汽機車的排放

4.氧化亞氮（N2O）：係由燃燒石化燃料、微生物及化學肥料分解所排放。

5.臭氧（O3）：來自汽機車等所排放的氮氧化物及碳氫化合物，經光化學作用而產生的氣體。

四、不同的氣體對於溫室效應增溫效果的比較：


氣體別 增溫效應（以二氧化碳作為基準）
二氧化碳（CO2） 1
甲烷（CH4） 10
氮氧化合物（N2O） 100
臭氧（O3） 1000
氟氯碳化物（CFC） 10000

　　　　附註：另外水蒸氣也具有部份的增溫效應
　　除此之外人類還有許多活動也產生了許多溫室效應的氣體：
　

人類活動 產出氣體
石油、煤等石化原料的燃燒 二氧化碳（CO2）
農業活動 甲烷（CH4）、氮氧化合物（N2O）
工業製成品 氟氯碳化物（CFC）
物質燃燒 氮氧化合物（N2O）
工廠、汽車排放之氮氧化合物及碳水化合物經過光所合成 臭氧（O3）

溫室效應是指大氣層使星球變暖的效應。有些人認為，主要由於人為作用，在地球上使溫室效應加強，而造成全球暖化的效應。

目錄 [隐藏]
1 成因
2 原理
3 影響
4 聯合國的應對
5 參考



成因
溫室效應的成因主要是溫室氣體的過量排放。因為溫室氣體能夠儲存熱能，令地球所儲存的熱能上升，造成全球暖化。


原理
太陽輻射主要是短波輻射，而地面輻射和大氣輻射則是長波輻射。大氣對長波輻射的吸收力較強，但對短波輻射的吸收力比較弱。所以：

白天，太陽光射到地球上，部分能量被大氣吸收，部分被反射回宇宙，大約47%左右的能量被地球表面吸收。
夜晚，晚上地球表面以紅外線的方式向宇宙散發白天吸收的熱量，其中也有部分被大氣吸收。
大氣層如同覆蓋溫室的玻璃一樣，保存了一定的熱量，使得地球不至於像沒有大氣層的月球一樣，被太陽照射時溫度急劇升高，不受太陽照射時溫度急劇下降。但因於溫室氣體的增加，令地球整體所保留的熱能增加。


影響
如果大氣層中溫室氣體的成分增加，便會促使地球的總體溫度上升。溫度的上升，有可能造成下列結果：

兩極的冰層會加速融化，造成海平面上升並淹沒沿海低海拔地區。
雪融線會大幅度的往後退，河流源頭水源減少，導致全球大缺水危機。
由於暖化，令生物的代謝加快，生理週期異常，甚至破壞整個生物網。

聯合國的應對
目前溫室氣體增加的原因主要是人為的，為了制止這種現象，聯合國發起制定了京都議定書，以控制溫室氣體的排放量。

十八世紀中葉工業革命以後，因為工業進步帶動了經濟繁榮。改善了人類生活水準,因而也加速了人口成長。由於人口成長得太快﹒地球資源有限人類為了繼續追求經濟發展，不得不過度開發地球的天然資源。於是大規模砍伐森林，以取得耕地，大量開採煤、石油和天然氣等化石燃料，以取得能源。這些人類活動會使大氣中的二氧化碳含量增加，促使大氣的溫室效應加強，導致全球的溫度上升。
這種氣候變化會對人類造成何種影響？據預測，兩極氣溫的增高，會導致格陵蘭與南極冰帽融化，海平面可能上升0.2到1.4公尺，陸地將變成茫茫大海，許多城市將被淹沒，居住在海岸線60公里以內的居民，占世界1/3的人口，將蒙受其害。另外，中緯度地區會面臨乾旱的威脅，許多農業地區將變成不毛之地的沙漠。
可能有人認為這些現象不過是誇大其詞，但自20世紀70年代以來，世界各國普遍發生氣候異常，天災頻仍的現象。1980年夏季廣闊的亞洲大陸洪水泛濫 ; 印度北方大水淹沒2/3的土地；非洲西部的長期乾旱，使若干地區飢荒遍野；1991年中國大陸華東地區空前水患，更引起國人莫大的關注。造成這些異常氣候的原因，雖未完全了解，但大多數氣象學家認為，人類活動的影響是不可忽視的因素。而從歷年氣溫的變化，化石燃料的消耗量及大氣中CO2的濃度，三者之間的關係來看，大氣中CO2的含量實為人類環境中的隱憂。
　 地球的大氣是由氮、氧及一些微量氣體組成。太陽輻射進入地球時,大氣層幾乎可以讓它穿透過去 ; 地球也放出長波輻射，但地球的長波輻射卻會遭到大氣層中某些微量氣體的選擇吸收。這些微量氣體選擇吸收了地球的輻射能後，有都分會再反射回到地球，因而使得大氣保存了部分輻射能，於是造成地球的溫度比其輻射平衡時的溫度高 , 大氣中因為有這些微量氣體選擇吸收了地球的長波輻射，並能夠保存部分輻射能，因而可以使地球溫度升高,我們稱這種作用為大氣的溫室效應(atmospheric greenhouse effecct) ; 會吸收地球長波輻射的氣體則稱為溫室效應氣體。 大氣中最重要的溫室效應氣體有水汽、一氧化碳、臭氧、甲烷、氮氧化物及氟氡碳化物等。大氣中若溫室效應氣體含量增加，則大氣的溫室效應即會增強，當然大氣保存的能量也隨著增加，因而會造成溫度上升。 地球增溫將造成全球海平面的上升，海水上升又會淹沒沿海低窪地區，破壞農地、港灣及交通設施。沿海低地沈沒海中，將使原來居住其地的居民流離失所，變成難民，因而可能導致社會、經濟及政治的動盪不安。 如何改善溫室效應

為了緩和氣溫上升的速率，必須使大氣安定化，也就是將大氣中CO2的濃度不再繼續增加，若要經濟發展只進不退的情況下，這是很難達成的目標，但如果人們能達成拯救地球的共識，以下幾點是可行的方法：

節流措施：降低能源的使用量及提高能源的使用效率，在日常生活中，隨手關燈；節約用電，出門多搭乘公共交通工具，節省汽油的消耗量，都是我們每個人做得到的事。
　 開源研究：研究開發潔淨無污染的能源，如太陽能、地熱、風力、 水力、潮汐及氫燃料等，這些新能源的使用，一方面避免CO2的產生，另一方面又能充分利用資源。
　 綠色處方：一方面阻止現有森林的破壞，另一方面有計畫的造林， 大量培養植物，以發揮其淨化大氣的功能。