溫室氣體

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發佈於：2009-01-22, 週四 18:37

1. 地球上的萬物隨時均在做能量(透過傳導、輻射、對流三種，對空氣而言，以輻射最為重要)交換工作，溫度越高的物體，它的最大輻射量波長最短，因為太陽的平均溫度約為6000°K，所以它對外的最大輻射量的輻射波長為0.4828(根據Wien's λmax=2897/6000=0.4828μ(10¯6m))，而地球表面氣溫平均約為288°K左右，所以它對外最大輻射量的輻射波長為10.06μ左右，遠較太陽對地面輻射的波長為長，是太陽最大輻射量波長的20.87倍。因此，在氣象上將太陽輻射波長稱為短波輻射，地面對外輻射的波長稱為長波輻射，此兩者隨時都在工作，在白天因到達地表面的太陽短波輻射量遠大於由地面向外逸的地面長波輻射量，所以氣溫不斷增加，到下午1-3時出現最高氣溫，到了晚上沒有太陽光的照射，透過地面長波輻射，氣溫乃不斷下降，此種情形稱為輻射冷卻。因為地面不斷冷卻，使得近地面的空氣變冷，且變冷空氣的高度不斷升高，乃形成近地面空氣的溫度為最低，使得氣溫隨高度增加的情形，因為一般氣溫都是以地面為最高，隨高度增加而降低的，所以將這種氣溫隨高度增加而增加的情形稱為逆溫層(Temperature Inversion)，逆溫層有地面逆溫層、鋒面逆溫層、下沉逆溫層。
2. 在有地面逆溫層的情況下，空氣很穩定，由工廠煙囪、汽機車排放之廢氣、車輛經過乾燥地表引起之塵土或由風吹起之塵土進入空氣後，無法向上輸送而集中在逆溫層下方近地面之低層空氣中，造成空氣污染問題，對人類及萬物造成危害。
3. 所謂溫室效應(Greenhouse Effect)：凡是能容許太陽 短波輻射進來而阻止地面長波輻射出去的系統(設 施)，使此系統內的溫度增加或保持不變的效應稱為 溫室效應(作用)，例如蓋一個玻璃房，使它裡面的溫 度增暖或不變，以培植花卉或種植蔬果，即是標準的 溫室效應或稱花房作用。
4. 大氣中能吸收地面長波輻射的溫室氣體有水汽(有雲時較顯著)、二氧化碳...，夏天午後有很多雲而沒有下雷陣雨，此種滿天雲一直維持到整個晚上都不消失，則地面長波輻射出去的部分熱被雲層吸收，再以它當時溫度的波長對地面輻射回來(也對雲層上方輻射)，使得地面氣溫持高不下，悶熱令人難受，這就是溫室效應的現象。
5. 有關目前甲烷的濃度及其未來的變化情形，手邊沒有此種資料可供分析或提供。

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何謂溫室效應呢？凡是一個系統，可以容許太陽短波輻射(即太陽光照射)進來(或通過)而阻止地面長波輻射出去而使該系統溫度升高的作用，稱為溫室效應。一般玻璃具有可以使太陽光的短波輻射通過而阻擋地面長波輻射不通過的性質，所以蓋個玻璃房就可以達到只許太陽光照進來而阻止地表面波輻射出去的作用，使得玻璃房中的溫度升高。在中、高緯度地區(台灣亦很普遍)常用這種玻璃房養植花草樹木，我們稱它為花房，因此，溫室作用亦稱為花房作用。炎熱的夏天開車出外，如停車在烈日下，而玻璃門窗不打開，車內溫度會不斷地升高到50~60度，這就是簡單的溫室效應結果(過去曾有小嬰兒放在車中熱死、乾死的實例)。 大氣中的二氧化碳及水汽，亦可吸收部分的長波輻射，吸 收後再對外輻射，地面又吸收回來原來對外輻射出去的 熱，使地面的對外輻射量減小一些。正常情況下，一地的 熱收支都是平衡的，則氣溫保持常態。如果一天、一季或 一年都有這種太陽短波輻射進去的多，而地面長波輻射出 去的少(特別是被二氧化碳吸收並輻射回來)，則一地(一 區或全球)的地面溫度就會逐漸上升，對環境影響很大， 除對小的局部環流及全球的大氣環流會有不同程度的影 響，進而對天氣現象(如下雨、下雪...)的發生亦有所改 變外，如果地球上的二氧化碳不斷增加，大氣的溫室效應 持續增加地面氣溫，則下面是可能影響的情形(結果)。 全球地面氣溫不斷增加→兩極或高緯冰川融解，中緯度高山積雪融化→海水面上升及江河上漲→沿海低窪地區及江 河流域大片淹水成溪，地球上水患無窮→農作物種植面積 減少→全球糧食供應不足→饑荒嚴重，動亂頻傳→地球上 很多人熱死、淹死、餓死，相互殘殺而死，最後造成富的 國家變窮，窮的國家更窮，後果不堪設想。 因此，在地球及近地面的大氣中活動的我們，如何減少大 氣中溫室效應的原兇－二氧化碳及其它一些溫室氣體是大 家該徹底了解及防範共同的目標，因為適於我們生存的地 球只有一個。

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新、舊國中地球科學課本中分別所列的1958-1986年及1958-1994年之二氧化碳變化圖，舊課本中未提及此圖之來源，新課本中提及此圖係根據1958-1993年夏威夷Mauna Loa島上的觀測，從曲線形狀看來，此兩圖可能是同一來源，只是新課本中的觀測時間增長數年而已，夏威夷屬於東北信風地區，空氣較穩定。

1. 從此圖中可看出半年期的變化及逐年上升的趨勢，因為圖中未做詳細解釋，我們很難用內插確定到底哪個季節最高，哪個季節最低，舊課本中亦未指明是哪一季最高。
2. 在台灣地區有兩個二氧化碳觀測站，一在台北，一在成功(現已移到蘭嶼)，根據對此兩站二氧化碳觀測資料加以分析比較，看不出明顯的冬、夏變化，而卻有春、秋較高的現象，但不明顯，例如：1997年春、秋季反而比較低，目前台灣地區之二氧化碳濃度約在360ppm左右，已有下降的趨勢。
3. 在中高緯地區冬季以燃煤為主要的國家，冬季的二氧化碳理應較多，但因缺乏實際觀測的CO2資料，到底如何不得而知。

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1. 世界氣象組織(WMO)對地球溫室效應極為重視，除開研討會大家共商對策及執行外，並加強對引起溫室效應氣體之偵測及管制。
2. 環繞地球的大氣是大家的，我們必須特別愛護，從自身能力所及做起，盡量減少或控制如CO、CO2、NOx、SOx及O3等溫室氣體，以免氣溫的不斷增加，防治因氣溫增加而造成的一連串連鎖反應。

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1. 大氣中具有溫室效應之主要氣體是水汽(H 2O)及二氧化碳(CO2)，因為他們具有吸收並有放射紅外線輻射之功能，而對地球有加熱效應。以水汽而言，例如夏天午後對流雲很多，滿布整個天空，但並沒有下雷雨或陣雨(一般午後對流雲，下過雷陣雨之後，到了傍晚或晚上會消散掉)，雲層維持整個晚上，甚至於到第二天清晨，由地面輻(放)射出去的紅外線會被雲層吸收而再輻(放)射回地面，使地面空氣的溫度減低得慢一些，那一夜地面氣溫會比平常高很多，使人覺得悶熱，這就是水汽(以雲的形式出現)對空氣溫室效應的實際例子。二氧化碳對大氣溫室效應的情況亦類似，另外尚有甲烷CH4亦是溫室氣體的一種。
2. 空氣中水汽的多寡，是自然變化的，我們無需擔心，亦無能力去影響它。現在怕的是二氧化碳的增加，因為它是人為所造成的，大多由燃燒東西所產生，燃燒煤，燃燒油，燃燒木材，燃燒稻草，燃燒垃圾……等都可增加二氧化碳，冒煙的工業區(如經過周詳規劃處理後，可控制部分或全部CO2的排放情形)，火力發電廠，森林大火，植物的呼吸作用都是二氧化碳的來源。
3. 如何減少溫室效應，這是一個全世界都重視而且都在防範的大問題。對我們台灣而言，凡是上面提到的各項中任何減少「製造二氧化碳」的措施或是方法都是可以做的。此外，台灣地區5-8月間因梅雨、鋒面、颱風氣流受地形等作用，雨量很多，在不破壞地理環境情況下，興建水庫增加水力發電，是一個值得思考的方向。從自身做起，我們少開車多利用大眾捷運交通系統，減少燃燒東西的機會，這些都是我們自己就可以做到減少溫室效應的方法。附帶一提的是，氟氯碳化合物對臭氧層O3的破壞很嚴重，如何減少或停止這種化合物的使用，大家都在努力改善中。O3的減少會增加太陽輻射中的紫外光(線)，達到地面不僅會影響地面溫度，亦會對人體有直接的傷害。