新聞中的科學》地球變熱 怎樣造成的？

【本報記者李名揚】
京都議定書2月16日生效滿周年，全世界都知道，二氧化碳等溫室氣體濃度升高會使地表氣溫上升，造成氣候變化，因此需要管制，但為什麼這些氣體會造成地表升溫？
中研院環境變遷研究中心主任劉紹臣指出，空氣中氮（N2）和氧（O2），都是由2個原子組成1個分子，這種氣體分子靠「振動」運動，也就是兩個原子不斷拉近、離遠；但這類分子要吸收較高能量才能產生振動，只吸收波長較短的藍光、紫光或紫外光，不會吸收紅外光。
而由3個以上原子組成的分子，除振動，還會「滾動」，劉紹臣說，分子滾動所需能量較小，因此3個原子以上的分子，會吸收大氣中能量較低的紅外光，產生滾動；這些會吸收紅外光的氣體，就是「溫室氣體」。
劉紹臣表示，由3個以上原子組成、在大氣中所占比例最高的溫室氣體，首推水蒸汽（H2O），主要來源是海水照射陽光後蒸發；但由於人類對大氣中水蒸汽多寡所能造成的影響，和廣大海洋相比非常少，因此在討論溫室效應時，不會有人提議「減少排放水蒸汽」。
大氣中次於水蒸汽的溫室氣體，就是二氧化碳（CO2），再來是甲烷（CH4）和笑氣（N2O），再其次是氟氯碳化物，也就是冷媒，包括CFCl3和CF2Cl2。
劉紹臣說，溫室氣體的升溫原理，是太陽主要是以可見光供給地球能量，地表吸收可見光能量後升溫後，會再向太空放出紅外光；溫室氣體會吸收大部分紅外光，氣體分子滾動溫度上升後，又會再放出紅外光，這時只有一半會輻射到太空，另外一半會再朝地表放出。
經過反覆地表吸收、輻射的過程，會使地表和溫室氣體溫度都上升且達到平衡。
劉紹臣指出，地球大氣中若沒有溫室氣體，就算陽光照射，地表平均溫度也只有攝氏零下18度，現在地表平均溫度15度，這高出的33度，就是溫室氣體所造成。
溫室效應 大滅絕之始？
有沒有發現到，天氣變得愈來愈兩極，大雨大旱動輒破百年紀錄，很多人相信這和溫室效應有關，人類能想法子因應，其他動物呢？
中央研究院環境變遷研究中心主任劉紹臣指出，根據達爾文的進化論，生態系可隨環境演化，但必須慢慢適應，若短時間內發生巨大變化，很多生物都會有滅絕危機。
劉紹臣說，距今1.2萬年到1.3萬年的前一次冰河期之後，地表溫度也曾快速變化，共上升了5、6度，但那是在1、2000年間增加的，更何況在那之後的1萬多年，地表氣候都很穩定，現在突然不穩定，一定會對生物圈造成重大負面衝擊。
劉紹臣表示，氣溫上升對氣候也有直接影響，即颱風強度變得更強；降雨也是，下暴雨的狀況會更常見，乾旱也會更常見。
另外，會造成南北極冰川融化，使海水上升，減少陸地面積。劉紹臣說，人類聚落大都近水邊，水是生命所需，且水邊土地最肥沃；但這些地方通常海平面都很低，海水一上升，很容易產生嚴重災害。
去年底，挪威專家預測，地球暖化可能讓北極熊在60年內絕跡。他們相信到2060年時，全球現有的22000隻北極熊，會因北極浮冰群融化，找不到食物而餓死。
劍橋大學研究指出，北極熊依賴春季浮冰，到較遠處尋找獵物，尤其是海豹。冰塊最近20年間已融化4成，厚度由平均4.8公尺縮減至2.7公尺，逼得北極熊覓食範圍縮小。變薄及破裂的冰層令熊隻步行困難，且獵物數目減少，牠們要到更遠處覓食。
跨學科議題 時事要注意
溫室效應涵蓋生物、化學、地球科學各領域，近幾年大學學科能力測驗經常出現，最常以閱讀測驗形式出題，考前定要注意相關新聞。
地科補教老師鄧聞表示，最近幾年學測自然的地科部分都占1/4，約17題，其中有關災變天氣3到5題，且以溫室效應對短期天氣、長期氣候變遷造成的影響最常出現。
鄧聞指出，溫室效應最明顯的影響有3點，首先是夏天變熱、颱風變強，像去年有3個強烈颱風侵襲台灣，美國卡翠納颶風釀成巨災；其次是冬天變冷，例如台灣在去年3月竟有許多地方下雪；第三點是冰川融化造成海面升高，會對沿海生態及人類生活造成嚴重衝擊。若考試前1年地球上出現這些顯著天氣變化，或是台灣的颱風、梅雨異常，都要特別注意。
也可能考溫室效應的基本常識，包括溫室效應是工業革命後，人類大量使用化石燃料，造成大氣中二氧化碳濃度增加，吸收地表向太空輻射的紅外光，使得氣溫上升；也要知道常見溫室氣體除二氧化碳外，還有水蒸汽和甲烷。
除地科外，生物補教老師游夏指出，學測自然生物部分會考台灣有那些生物受到影響，包括海水溫度過高時，珊瑚會白化死亡；櫻花鉤吻鮭要生活在攝氏18度以下水域，氣溫上升會造成生存環境被破壞；台灣山椒魚是冰河孑遺生物，溫度上升時，會往高山移動，但還是會因此減少；紅樹林生存在河口淺灘，要是水面上升，淺灘變深水，就會死亡。 【2006/03/03 聯合報】