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大氣變化,桑田變滄海

遠見編輯部
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遠見編輯部

1992-05-15

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大氣變化,桑田變滄海
 

本文出自 1992 / 6月號雜誌 第072期遠見雜誌

(一)臭氧層破洞

基本上,冷氣機、噴霧器等釋放出的氟氯碳化物(CFCs),進入對流層以上的大氣後,會吸收紫外光線,分解釋放出氯氣;氯氣再與臭氧反應,還原臭氧為氧,而致臭氧不斷減少。

在南極上空二十公里高度的附近,冬天極夜期間,溫度下降至約攝氏零下八0度,HCI與CIONO等物質,在冰晶雲的表面,迅速進行異質反應,釋放氯氣,並在初春陽光照射期間,迅速破壞臭氧,以致南極臭氧洞都是在春天發現。但在初春約一個月後,氯氣又逐漸轉變為HCI、CIONO等物質,停止破壞臭氧。

此時,赤道至南緯四十五度間的臭氧,會經由氣流波動往南極傳送,緩緩填補破洞。然而由於全球性臭氧填補到各臭氧減少地區的速率,受限於氣流傳送緩慢,所以南極臭氧洞就逐年惡化,破洞似乎一年大於一年。

至於北極地區冬天極夜期間由於溫度下降不足,而致冰晶雲出現頻率不高且持續時間短,所以臭氧破洞現象雖然每年初春亦可觀測到,但其規模遠小於南極臭氧洞。

城市地區臭氧在日出後逐步累積,到中午後達到高值,然後緩緩減少,到日落後降到最低值,然後維持此低值到第二天日出;最低值約小於一0ppb,而最高價則可高於一二0ppb以上。依環保署標準,超過一二0ppb就對人體有害,應該發布空氣污染警報。這種單尖峰型的臭氧變化,在台北、台中、高雄等地均可見到。

事實上,國內臭氧污染非常嚴重;一年內中、南部均有超過五0個小時以上,臭氧濃度大於一二0ppb的紀錄,而在台北地區也不少於三0次。

今年十月在墾丁鵝鑾鼻的觀測發現,當東北季風盛行,來自東北方向的上游來源,許多污染物經光化反應後,生成高濃度臭氧(臭氧值五0ppb)緩緩地順風而下,移到台灣東岸。有趣的是,在九月期間,吹的是南風,鵝鑾鼻所測到的臭氧僅約一五ppb,明顯地,南風氣流上游(台灣海峽)無重要污染,而東北風上游都有污染源。

(二)溫室效應與地球增溫

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;地球放出的輻射能,都會遭到大氣層中微量氣體的選擇吸收。微量氣體選擇吸收輻射能後,有部分會再反射回到地球,使大氣保存部分輻射能,地球溫度因而升高,我們稱這種作用為大氣的溫室效應。

大氣中造成溫室效應的氣體有二十餘種,其中最重要的有水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷、氮氧化物及氟氯碳化物(CFCs)等。

因為溫室效應氣體一直持續增加,所以全球的溫室效應一直增強,平均溫度也日益升高。從一九0一至一九八七年,全球平均氣溫上升了攝氏0.六~0.七度。

台北氣溫也一直在持續上升。台北一八九六至一九二六年的平均氣溫為攝氏二一.六二度,一九二七至一九五六年為二二.0度,一九五七年迄今為二二.三七度。由此可知台北過去九十餘年的平均氣溫上升了0.七五度;全台灣地區的平均氣溫則上升了0.七一度。

中國大陸從一九五0年代以來,許多地方也發生增溫現象。在過去四十餘年,北京市溫度升高了攝氏0.八八度;上海市升高0.三二度;黑龍江地區升高0.七七度;內蒙古地區升高0.八三度;山東省升高0.五0度;新疆地區升高0.五九度。

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一九四一年,顧登堡計算發現,當時全球海平面平均每年上升一公厘;目前上升幅度每年大約在一.二~一.五公厘之間。

假設全球陸地穩定,但由於未來全球溫度還在上升,地表冰川因而會消融,這樣會造成全球水量增加,導致全球水動型海平面上升。

依照學者不同的計算方法,預測二一00年時,海平面總上升量約為七0至三六八公分。

(三)海平面上升後患無窮

全球海平面上升,將對人類產生空前巨大影響。首先是海岸線後退,導致許多陸地消失(其實是被海水淹沒掉),尤其是大河口的三角洲及低平的海岸平原地帶最嚴重。這些低平的肥沃地區,通常是人口稠密和工商業發達的地區,例如埃及尼羅河三角洲、孟加拉的恆河和布拉馬普德拉河的聯合三角洲、美國密西西比河三角洲、中國長江三角洲及珠江三角洲等。

海水淹沒沿海低地和三角洲後,鹽水還會入侵內陸,使原來肥沃的農地土壤鹽化,造成農業和耕地嚴重損失。當海水侵入內陸的地下含水層後,更會污染日漸不足的淡水資源。

海水上升還會打破平衡的海岸剖面,促使海岸侵蝕作用加強。海岸後退,又會破壞現有的海岸工程防護措施,增加建造及維護成本,這將是非常巨大的財政負擔。

海平面上升還會增加洪水的次數,使沿海地區的洪災更為嚴重。此外,海平面上升也將破壞現有的魚塭和鹽田,而且紅樹林也難逃淹沒命運。

緩和溫室效應的可能方法,最主要的是減少使用石化燃料。若全世界於公元二000年著手禁止燃煤,能使上升二度的溫度延緩十五年;若全世界同時禁止燃燒煤及頁岩油,可以將這上升趨勢更往後延十年;但是從經濟及政治的觀點來看,令全世界都禁止燃煤是行不通的。

由火力發電廠回收二氧化碳,在技術上是可行的。但是目前從火力發電廠的排煙中清除二氧化碳,需要花費相當於三0~四0%的發電能量,所以沒有一個國家願意這麼做。

假定能有效回收二氧化碳,深海可能是最有效的二氧化碳貯存所。壓縮的二氧化碳氣體,可以直接注人到一個不會形成氣泡的深海中。

二氧化碳也可以在陸地上處理掉,可以將之吸附於固體吸附體上,然後貯存於廢棄的礦坑中。回收的二氧化碳也可貯存於挖掘空竭的油氣井中;另外,溶鹽山中的孔隙也可提供很大的貯存空間。另一種花費極高的方法是將二氧化碳壓縮為氣體、液體或固體打包,然後丟棄於外太空中。

(取材自「科學月刊」一九九二年一月全球變遷專號,台大大氣科學系柳中明教授「大氣臭氧」、中山大學海洋科學院陳鎮東院長「二氧化碳的夢魘」、台大地理系姜善鑫副教授「全球增溫與海平面上升」等三文)

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