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標 題: [科學人][科學不簡單講座] 北極冰融•全球暖化
發信站: 政大狂狷年少 (05/16/05 01:52:13 Mon)
北極冰融•全球暖化 < 科學不簡單講座 精采內容摘要 >
這幾年來，你是否覺得越來越熱了？這到底是地球氣候自然的變遷，還是人
類活動的惡果？柳宗明教授從五項自然因素（日地關係、太陽黑子、板塊的漂
移與地形的變動、彗星直撞地球、火山爆發）和兩項人為因素（大氣成分的改
變－如污染物增加、地形地貌改變），一起探討全球暖化的現象。
時間︰2003年11月08日
地點︰文化大學推廣教育部大夏館
主講人︰柳中明（台大大氣科學系教授、全球變遷研究中心主任）
--------------------------------------------------------------------------
「全球暖化」的課題一直在發展，10月24日，CNN電視台的新聞也在討論同
樣的問題。
首先我們從北極談起，先來認識北極。北極最大的是格陵蘭島，為丹麥所有，
北歐的三個國家：丹麥、冰島與芬蘭，是世界上收入最多的國家。北歐三國往
下再來是俄羅斯，她的佔地面積非常廣，再下來就是美國的阿拉斯加與加拿大。
北極區事實上是一個海域，區域表面的海水有其一定的循環，海水從冰島的
右側進去，有數個環流分別從格陵蘭島的左側與右側出來，在白令海有一個出
口，但這個出口非常窄。我們可以用7月10℃的等溫線看出北極區的範圍，而
真正的北極區其實是用北緯66?33’來畫分的。
格陵蘭是被冰覆蓋的島嶼，另外還有凍土的區域、濕的苔原與森林的苔原，
北極的森林區域在比較外圈，部份地區還是有苔原的發展問題。
在地形上，冰川是區域中最高的，河川在此地區也扮演極重要角色，特別是
北極海冰不斷融化，河水會不斷地流入北極海，會稀釋整個地區的鹽度。非常
多的科學家在此地區最常注意到的問題，就是水污染和水流量的問題。
北極扮演的角色
一塊海域被冰覆蓋時並不是100%覆蓋，中間會有破碎的情況。由今年10/4∼
10/26利用衛星遙測觀測到的海冰（sea ice）覆蓋情形，可以看出北半球被覆
雪和冰的位置，圖中標示有覆蓋百分比有些是100%，有些只有20%。
我們想探討的是，北極在全球氣候變遷上扮演什麼角色？
首先，我們來談談全球能量收支的平衡問題。地球的能量來自於太陽輻射，
地球接收了能量後也要把它輻射出去，全年下來的入跟出必須是相等的，只要
進來的太多，出去太少，就會增溫，例如溫室效應；出去太多，進來的太少，
就會冷卻，例如冰河期。
地球表面有一層大氣，大氣中有雲等。如果太陽輻射入100%的量，有30%會
被地表和大氣反射出去，這代表剩下的70%會被吸收。其中，地表吸收51%，大
氣吸收19%，如果全年吸收的70%可以全部輻射出去，收支就達平衡。但事情沒
那麼簡單。
赤道地區接收的太陽輻射特別多，南、北極會越來越少，因為有冰覆蓋。冰
會把太陽輻射反射出去，可以吸收進來的部份是短波輻射，輻射出去的是長波
輻射。兩者的分野在可見光波長附近，長波輻射我們看不到，因為是紅外線的
微波波段，短波輻射我們可以看到，是可見光特別強的部份。輻射出去的量會
與溫度的四次方成正比，所以溫度高的赤道地區輻射出去的量比較多。南、北
極溫度低，輻射出去的量少。可是有趣的是，赤道與南北極的氣溫，以絕對溫
度來看，差別沒有那麼大，經過計算出其淨輻射量，結果發現在30℃左右時吸
收特別多，兩邊則是負數，能量反而減少。所以我們現在必須想辦法，把能量
從中間的赤道、熱量過多的地區，送到左右兩邊熱量損失的地方去，這顯然要
靠大氣與海洋環流來進行這項工作。
大氣環流是三度空間的，海洋環流的變動也很大，除了表層的環流，還有深
水的環流，以100~1000年的時間尺度來看，深水環流是走得非常緩慢的。
以大西洋來看，最重要的位置是在冰島，暖水進道冰島的左右兩側，流入北
極海，再流出來，出來後就會向下沉，進到深水裡，同時把大氣中的二氧化碳
溶解，帶入深水裡。因為溫暖水進入時鹽度是比較低的，當溫度越來越冷，海
水溫度越來越低時，密度會增高，單位體積內的鹽度會增加，變成比較重的水，
就會往下沉，形成深水環流。而水流上升最重要的則是在白令海的位置，這稱
為大溫鹽循環。
因此，北極在全球氣候來說確實是非常重要，除了扮演吸收赤道低緯度地區
過多熱量的角色外，也扮演將空氣中二氧化碳氣體帶入深海的角色。
當北極的海冰開始融化，冰雪覆蓋面積開始減少，反射太陽輻射的功能減少，
北極地區溫度就會上升。如果赤道與極區的熱量梯度減弱，大氣與海洋輸往北
極的熱量顯然會減少，因此，北極的氣溫會開始下降，冰雪覆蓋面積會開始增
加，回覆到平衡的狀態。能夠回到平衡狀態的機制，稱為負回饋，這是我們期
望看到的正常狀況。
但我們發現事實並非如此。以全球過去1000年來的氣溫平均值，減去每年的
氣溫資料平均值，我們可以製作出一個氣溫距平變動圖。根據距平圖的資訊顯
示，過去900年左右，全球氣溫都低於平均值，100年之前，氣溫開始快速上升，
1910~1945年是第一個溫暖期，中間有一個冷期，從1976年到現在又一直上升，
現在我們正處於一個溫度上升的趨勢裡。
北極的氣溫變化如何？1850年以前北極還處於小冰期（明清時期），1850年
之後較開始上升，比全球早一步，1950年左右有一個明顯的下降，1975年又開
始上升，目前也處在上升的趨勢。因此可看出，北極暖化與全球氣溫上升的趨
勢是同步的。
海冰覆蓋面積縮小
從1900年我們開始追蹤北半球的海冰，覆蓋面積最大的就是北極海的區域，
冬天的海冰覆蓋面積相當高，夏天就特別小，平均從1973年開始明顯縮小。而
全球海冰覆蓋面積，每10年以33萬（百萬平方公里）的速度在縮小。
海冰覆蓋面積縮小了，那厚度有沒有變動呢？美國海軍潛艇依據1958~1976
年與1990~1997年所走的路徑，觀察潛艇吃水的深度，1958年時為3.1公尺，
1993~1997年平均是1.8公尺，明顯減少42%。可見冰層厚度也越來越薄。
海冰對海平面的升高並沒有太大幫助，真正影響海平面上升的原因是冰河的
融解。全球冰河融解速度也和海冰一樣，都在快速增加，也貢獻了海平面的上
升。
而全球冰河的情況又是如何呢？全球的冰河，南極洲占最多，占了90%幾，
格陵蘭島占了7.9%。
假設全球冰河的冰融解，以冰河體積估算，最終可造成海平面上升高度達80
公尺，所幸目前並沒有這樣的情況。
南極扮演的角色
北極雖然在全球氣候扮演重要角色，但事實上冰最多的地區是在南極，這也
是我們真正擔心的。而南極是不是也有融冰的情況？南極洲是個冰雪覆蓋的陸
地，其周圍的海冰也有變動的情況，目前比較被密切觀察的有7座冰棚，冰棚
面積也在縮小中，這顯示陸地上的冰一直在融解。
有趣的是，根據南極洲所有觀測站的觀測記錄顯示，南極洲的溫度並沒有在
上升，1966~2000年來，都是降溫的，下雪也很多，唯一氣溫有上升的地區只有
拉森冰棚。
雖然全球氣溫上升了，但南極洲本身卻沒有上升，這反映的增溫現象並非全
球一致性的，還是有局部地區氣溫在下降。
以上為大家說明了全球暖化的現象。但很多人會問：「為什麼我們只看到了
過去的記錄與現象，卻不知道原因在哪裡？」以過去900萬年全球冰的體積的
記錄資料來看，體積小時氣溫較暖，體積大時冰河期氣溫較冷，900萬年來的
溫度上升與下降，似乎有其一定的週期。陳明德教授也提出一個問題，氣溫變
動是不是一個很自然的現象。
於是我們必須觀察影響氣候變化的因素到底有哪些。
觀察影響氣候變化的因素
第一項就是日地關係，也就是太陽與地球的距離。距離變動就會影響太陽輻
射量。例如公轉造成偏曲的變動、地球傾斜角度的變動、地球自轉軸的變動等。
這些都是以萬年為週期在變動，氣候都會跟著受影響，這是最重要的一項關係，
目前為止也是比較具體可信的一項原因。
另外，有人提到太陽黑子的問題。太陽黑子多時，輻射量會多，很多人認為
這也會有影響，但是我們用衛星測量和數值模式卻無法證明這點。
第三點是板塊的漂移與地形的變動，地殼板塊1萬8000年前到現在一直在變
動。第四項是彗星直撞地球。第五項是火山爆發，火山爆發會引發短期內降溫。
以上五項是我們認為影響氣候變化的自然因素。
而人為影響因子有兩項，一是大氣成分的改變，例如污染物的增加。二是地
形地貌的改變。
影響人為因素的關鍵就是人口。最近1000年內，全球人口快速增加，西元1000
年時，全球人口只有6億左右，現在已經是60億人，成長非常快速。
而近1000年內，最近的100年成長速度是最快的，1900年全球還只有10億人，
50億的人口是在100年內增加的。據估計，未來200年還有50億人口會進來，屆
時將有110億的人口，這才是人為影響氣候的主因。
另外，我們利用地底冰芯的資料分析，可以得知過去1000年來溫室氣體的濃
度。過去200年之內，也就是工業革命以來，溫室氣體濃度快速增加。燃燒煤
或石油之後，會釋放含有硫酸根的物質，硫酸根與鐵的成份合起來後，會成為
硫酸鹽，硫酸鹽會不利於氣喘的疾病，其在大氣中增加的量，也是在工業革命
後快速增加。這樣的懸浮微粒，扮演的角色是冷卻空氣，例如大陸重慶盆地的
氣溫資料一直在下降，就是因為重慶地區大量燒煤，讓重慶盆地上空覆了一層
煙霧，造成反射太陽輻射的量大於近來的量。
另外，地形、地貌的改變、人為的土地利用，如原始森林遭砍伐，改變成道
路牧場或都市。過去100~200年的數值模式可以看到，化石燃料與土地利用的
增加，這些人為污染的貢獻非常重要。因為我們不可能去干擾氣候自然的週期，
所以一定要設法降低人類的干擾！
---------------------------------------------------------- 完 ------------
以上為講座教授演講部分內容，欲知全文須加入科學人雜誌訂戶。
相關文章請參考科學人雜誌 2003年 11月號 ＜北極冰融•全球暖化＞ 一文
http://sa.ylib.com/noteasy/noteasy_show.asp?CourseType=1&CourseNo=11
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┌── １＋１蛁 * ◢◥ ─────┐
└── 一個你[上一個我巧顜畯怗誥嶒 ） 鬲虫 ────┘
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狂狷 │＊ Origin：[ 狂 狷 年 少 ] whshs.cs.nccu.edu.tw ╰─╮
年少 ┼╮ < IP：140.119.164.16 > ╰─╮
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標 題: [科學人][科學不簡單講座] 北極冰融•全球暖化
發信站: 政大狂狷年少 (05/16/05 01:52:13 Mon)
北極冰融•全球暖化 < 科學不簡單講座 精采內容摘要 >
這幾年來，你是否覺得越來越熱了？這到底是地球氣候自然的變遷，還是人
類活動的惡果？柳宗明教授從五項自然因素（日地關係、太陽黑子、板塊的漂
移與地形的變動、彗星直撞地球、火山爆發）和兩項人為因素（大氣成分的改
變－如污染物增加、地形地貌改變），一起探討全球暖化的現象。
時間︰2003年11月08日
地點︰文化大學推廣教育部大夏館
主講人︰柳中明（台大大氣科學系教授、全球變遷研究中心主任）
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「全球暖化」的課題一直在發展，10月24日，CNN電視台的新聞也在討論同
樣的問題。
首先我們從北極談起，先來認識北極。北極最大的是格陵蘭島，為丹麥所有，
北歐的三個國家：丹麥、冰島與芬蘭，是世界上收入最多的國家。北歐三國往
下再來是俄羅斯，她的佔地面積非常廣，再下來就是美國的阿拉斯加與加拿大。
北極區事實上是一個海域，區域表面的海水有其一定的循環，海水從冰島的
右側進去，有數個環流分別從格陵蘭島的左側與右側出來，在白令海有一個出
口，但這個出口非常窄。我們可以用7月10℃的等溫線看出北極區的範圍，而
真正的北極區其實是用北緯66?33’來畫分的。
格陵蘭是被冰覆蓋的島嶼，另外還有凍土的區域、濕的苔原與森林的苔原，
北極的森林區域在比較外圈，部份地區還是有苔原的發展問題。
在地形上，冰川是區域中最高的，河川在此地區也扮演極重要角色，特別是
北極海冰不斷融化，河水會不斷地流入北極海，會稀釋整個地區的鹽度。非常
多的科學家在此地區最常注意到的問題，就是水污染和水流量的問題。
北極扮演的角色
一塊海域被冰覆蓋時並不是100%覆蓋，中間會有破碎的情況。由今年10/4∼
10/26利用衛星遙測觀測到的海冰（sea ice）覆蓋情形，可以看出北半球被覆
雪和冰的位置，圖中標示有覆蓋百分比有些是100%，有些只有20%。
我們想探討的是，北極在全球氣候變遷上扮演什麼角色？
首先，我們來談談全球能量收支的平衡問題。地球的能量來自於太陽輻射，
地球接收了能量後也要把它輻射出去，全年下來的入跟出必須是相等的，只要
進來的太多，出去太少，就會增溫，例如溫室效應；出去太多，進來的太少，
就會冷卻，例如冰河期。
地球表面有一層大氣，大氣中有雲等。如果太陽輻射入100%的量，有30%會
被地表和大氣反射出去，這代表剩下的70%會被吸收。其中，地表吸收51%，大
氣吸收19%，如果全年吸收的70%可以全部輻射出去，收支就達平衡。但事情沒
那麼簡單。
赤道地區接收的太陽輻射特別多，南、北極會越來越少，因為有冰覆蓋。冰
會把太陽輻射反射出去，可以吸收進來的部份是短波輻射，輻射出去的是長波
輻射。兩者的分野在可見光波長附近，長波輻射我們看不到，因為是紅外線的
微波波段，短波輻射我們可以看到，是可見光特別強的部份。輻射出去的量會
與溫度的四次方成正比，所以溫度高的赤道地區輻射出去的量比較多。南、北
極溫度低，輻射出去的量少。可是有趣的是，赤道與南北極的氣溫，以絕對溫
度來看，差別沒有那麼大，經過計算出其淨輻射量，結果發現在30℃左右時吸
收特別多，兩邊則是負數，能量反而減少。所以我們現在必須想辦法，把能量
從中間的赤道、熱量過多的地區，送到左右兩邊熱量損失的地方去，這顯然要
靠大氣與海洋環流來進行這項工作。
大氣環流是三度空間的，海洋環流的變動也很大，除了表層的環流，還有深
水的環流，以100~1000年的時間尺度來看，深水環流是走得非常緩慢的。
以大西洋來看，最重要的位置是在冰島，暖水進道冰島的左右兩側，流入北
極海，再流出來，出來後就會向下沉，進到深水裡，同時把大氣中的二氧化碳
溶解，帶入深水裡。因為溫暖水進入時鹽度是比較低的，當溫度越來越冷，海
水溫度越來越低時，密度會增高，單位體積內的鹽度會增加，變成比較重的水，
就會往下沉，形成深水環流。而水流上升最重要的則是在白令海的位置，這稱
為大溫鹽循環。
因此，北極在全球氣候來說確實是非常重要，除了扮演吸收赤道低緯度地區
過多熱量的角色外，也扮演將空氣中二氧化碳氣體帶入深海的角色。
當北極的海冰開始融化，冰雪覆蓋面積開始減少，反射太陽輻射的功能減少，
北極地區溫度就會上升。如果赤道與極區的熱量梯度減弱，大氣與海洋輸往北
極的熱量顯然會減少，因此，北極的氣溫會開始下降，冰雪覆蓋面積會開始增
加，回覆到平衡的狀態。能夠回到平衡狀態的機制，稱為負回饋，這是我們期
望看到的正常狀況。
但我們發現事實並非如此。以全球過去1000年來的氣溫平均值，減去每年的
氣溫資料平均值，我們可以製作出一個氣溫距平變動圖。根據距平圖的資訊顯
示，過去900年左右，全球氣溫都低於平均值，100年之前，氣溫開始快速上升，
1910~1945年是第一個溫暖期，中間有一個冷期，從1976年到現在又一直上升，
現在我們正處於一個溫度上升的趨勢裡。
北極的氣溫變化如何？1850年以前北極還處於小冰期（明清時期），1850年
之後較開始上升，比全球早一步，1950年左右有一個明顯的下降，1975年又開
始上升，目前也處在上升的趨勢。因此可看出，北極暖化與全球氣溫上升的趨
勢是同步的。
海冰覆蓋面積縮小
從1900年我們開始追蹤北半球的海冰，覆蓋面積最大的就是北極海的區域，
冬天的海冰覆蓋面積相當高，夏天就特別小，平均從1973年開始明顯縮小。而
全球海冰覆蓋面積，每10年以33萬（百萬平方公里）的速度在縮小。
海冰覆蓋面積縮小了，那厚度有沒有變動呢？美國海軍潛艇依據1958~1976
年與1990~1997年所走的路徑，觀察潛艇吃水的深度，1958年時為3.1公尺，
1993~1997年平均是1.8公尺，明顯減少42%。可見冰層厚度也越來越薄。
海冰對海平面的升高並沒有太大幫助，真正影響海平面上升的原因是冰河的
融解。全球冰河融解速度也和海冰一樣，都在快速增加，也貢獻了海平面的上
升。
而全球冰河的情況又是如何呢？全球的冰河，南極洲占最多，占了90%幾，
格陵蘭島占了7.9%。
假設全球冰河的冰融解，以冰河體積估算，最終可造成海平面上升高度達80
公尺，所幸目前並沒有這樣的情況。
南極扮演的角色
北極雖然在全球氣候扮演重要角色，但事實上冰最多的地區是在南極，這也
是我們真正擔心的。而南極是不是也有融冰的情況？南極洲是個冰雪覆蓋的陸
地，其周圍的海冰也有變動的情況，目前比較被密切觀察的有7座冰棚，冰棚
面積也在縮小中，這顯示陸地上的冰一直在融解。
有趣的是，根據南極洲所有觀測站的觀測記錄顯示，南極洲的溫度並沒有在
上升，1966~2000年來，都是降溫的，下雪也很多，唯一氣溫有上升的地區只有
拉森冰棚。
雖然全球氣溫上升了，但南極洲本身卻沒有上升，這反映的增溫現象並非全
球一致性的，還是有局部地區氣溫在下降。
以上為大家說明了全球暖化的現象。但很多人會問：「為什麼我們只看到了
過去的記錄與現象，卻不知道原因在哪裡？」以過去900萬年全球冰的體積的
記錄資料來看，體積小時氣溫較暖，體積大時冰河期氣溫較冷，900萬年來的
溫度上升與下降，似乎有其一定的週期。陳明德教授也提出一個問題，氣溫變
動是不是一個很自然的現象。
於是我們必須觀察影響氣候變化的因素到底有哪些。
觀察影響氣候變化的因素
第一項就是日地關係，也就是太陽與地球的距離。距離變動就會影響太陽輻
射量。例如公轉造成偏曲的變動、地球傾斜角度的變動、地球自轉軸的變動等。
這些都是以萬年為週期在變動，氣候都會跟著受影響，這是最重要的一項關係，
目前為止也是比較具體可信的一項原因。
另外，有人提到太陽黑子的問題。太陽黑子多時，輻射量會多，很多人認為
這也會有影響，但是我們用衛星測量和數值模式卻無法證明這點。
第三點是板塊的漂移與地形的變動，地殼板塊1萬8000年前到現在一直在變
動。第四項是彗星直撞地球。第五項是火山爆發，火山爆發會引發短期內降溫。
以上五項是我們認為影響氣候變化的自然因素。
而人為影響因子有兩項，一是大氣成分的改變，例如污染物的增加。二是地
形地貌的改變。
影響人為因素的關鍵就是人口。最近1000年內，全球人口快速增加，西元1000
年時，全球人口只有6億左右，現在已經是60億人，成長非常快速。
而近1000年內，最近的100年成長速度是最快的，1900年全球還只有10億人，
50億的人口是在100年內增加的。據估計，未來200年還有50億人口會進來，屆
時將有110億的人口，這才是人為影響氣候的主因。
另外，我們利用地底冰芯的資料分析，可以得知過去1000年來溫室氣體的濃
度。過去200年之內，也就是工業革命以來，溫室氣體濃度快速增加。燃燒煤
或石油之後，會釋放含有硫酸根的物質，硫酸根與鐵的成份合起來後，會成為
硫酸鹽，硫酸鹽會不利於氣喘的疾病，其在大氣中增加的量，也是在工業革命
後快速增加。這樣的懸浮微粒，扮演的角色是冷卻空氣，例如大陸重慶盆地的
氣溫資料一直在下降，就是因為重慶地區大量燒煤，讓重慶盆地上空覆了一層
煙霧，造成反射太陽輻射的量大於近來的量。
另外，地形、地貌的改變、人為的土地利用，如原始森林遭砍伐，改變成道
路牧場或都市。過去100~200年的數值模式可以看到，化石燃料與土地利用的
增加，這些人為污染的貢獻非常重要。因為我們不可能去干擾氣候自然的週期，
所以一定要設法降低人類的干擾！
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以上為講座教授演講部分內容，欲知全文須加入科學人雜誌訂戶。
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