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什麼是「溫室效應」

2023年09月10日

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溫室效應,又稱「花房效應」,是大氣保溫效應的俗稱。大氣能使太陽短波輻射到達地面,但地表受熱後向外放出的大量長波熱輻射線卻被大氣吸收,這樣就使地表與低層大氣溫作用類似於栽培農作物的溫室,故名溫室效應。自工業革命以來,人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加,大氣的溫室效應也隨之增強,其引發了一系列問題已引起了世界各國的關注。
原理
世界上,宇宙中任何物體都輻射電磁波。物體溫度越高,輻射的波長越短。太陽表面溫度約6000K,它發射的電磁波長很短,稱為太陽短波輻射(其中包括從紫到紅的可見光)。地面在接受太陽短波輻射而增溫的同時,也時時刻刻向外輻射電磁波而冷卻。地球發射的電磁波長因為溫度較低而較長,稱為地面長波輻射。短波輻射和長波輻射在經過地球大氣時的遭遇是不同的:大氣對太陽短波輻射幾乎是透明的,卻強烈吸收地面長波輻射。大氣在吸收地面長波輻射的同時,它自己也向外輻射波長更長的長波輻射(因為大氣的溫度比地面更低)。其中向下到達地面的部分稱為逆輻射。地面接受逆輻射後就會升溫,或者說大氣對地面起到了保溫作用。這就是大氣溫室效應的原理。
溫室效應影響 氣候影響
溫室氣體有效地吸收地球表面、大氣本身相同氣體和雲所發射出的紅外輻射。大氣輻射向所有方向發射,包括向下方的地球表面的放射。溫室氣體則將熱量捕獲於地面- - 對流層系統之內。這被稱為「自然溫室效應」。大氣輻射與其氣體排放的溫度水平強烈耦合。在對流層中,溫度一般隨高度的增加而降低。從某一高度射向空間的紅外輻射一般產生於平均溫度在-19℃的高度,並通過太陽輻射的收入來平衡,從而使地球表面的溫度能保持在平均1 4 ℃。溫室氣體濃度的增加導致大氣對紅外輻射不透明性能力的增強,從而引起由溫度較低、高度較高處向空間發射有效輻射。這就造成了一種輻射強迫,這種不平衡只能通過地面 對流層系統溫度的升高來補償。這就是「增強的溫室效應」。如果大氣不存在這種效應,那麼地表溫度將會下降約33度或更多。反之,若溫室效應不斷加劇,全球溫度也必將逐年持續升高。
環境影響
①全球變暖
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℃。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。
②地球上的病蟲害增加
溫室效應可使史前致命病毒威脅人類,美國科學家發出警告,由於全球氣溫上升令北極冰層溶化,被冰封十幾萬年的史前致命病毒可能會重見天日,導致全球陷入疫症恐慌,人類生命受到嚴重威脅。
③海平面上升
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。
⑤土地沙漠化
土地沙漠化是一個全球性的環境問題。有歷史記載以來,中國已有1200萬公頃的土地變成了沙漠,特別是近50年來形成的「現代沙漠化土地」就有500萬公頃。
⑥缺氧
溫室氣體的摩爾質量總之都大於氧氣,世界各國儘管放心地把地球內部所有的能量都開採出來使用了,然後地球上最終的環境的狀態是跟地球在10億年以前的情況差不多,到時候不光是野生動物呼吸不到氧氣,甚至連到人類也是無法生存的。
經濟影響
全球有超過一半人口居住在沿海100公里的範圍以內,其中大部分住在海港 附近的城市區域。所以,海平面的顯著上升對沿岸低洼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。
①農業
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』的結果可能會影響大氣環流,繼 而改變全球的雨量分布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。
②海洋生態
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。河口水質變咸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。
③水循環
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。
④男女比例失調
高溫環境容易創造男寶寶,低溫環境容易創造女寶寶。研究人員比較擔心的是,在全球溫度日益增高的溫室效應下,男寶寶出生的機率會越來越高,可能會造成男女比例的失衡。
⑤農地積水瘧疾肆虐
穿著傳統服飾向來樂天知命的卡特瑞島人,幾百年來遺世獨立,始終保持著傳統生活模式,但他們卻因人類對環境的破壞造成全球暖化,令他們將面臨被海水淹沒的命運。卡特瑞島環保人士保羅塔巴錫說:『他們已經持續被海洋力量攻擊,還有持續不斷的洪水,原有的地區都被改變了,被破壞殆盡,幾乎所有的地方都被海水淹沒了。』
⑥亞馬遜雨林逐漸消失
而位於南美洲、全世介面積最大的熱帶雨林——亞馬遜雨林正漸漸消失,讓全球暖化危機雪上加霜。
⑦新的冰川期來臨
全球暖化還有個非常嚴重的後果,就是導致冰川期來臨。
⑧溫室氣體排放達臨界值
據國際能源機構估計,2010年有將近306億噸二氧化碳被「灌入」大氣中,在2009年時二氧化碳的含量就已經達到另人擔憂的1.6Gt,按照2010年的二氧化碳生產率,不久將會達到「危險氣候變化」臨界值,到時候全球氣溫將會上升2攝氏度,從現在看來,這種趨勢是不可避免的了。據國際能源署(IEA)的權威經濟學者表示,保持溫度上升低於2攝氏度已經成為一個十分具有挑戰性的事情,而且前景非常令人擔憂。

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