第伍單元:全球氣候變遷

第一節海水運動

海水的運動主要有最規律的潮汐,海邊常見的波浪及大範圍的洋流,還有局部地區的湧昇流等。本單元將針對主要由風所引起的波浪與洋流作深入探討

5-1-1波浪

波浪站在海邊除感覺它的壯麗外,亦常震懾於波浪的雄偉,尤其在颱風時期,當波浪撞擊在岸邊,捲起十數公尺浪花,景觀確實懾人。一般於海邊看到的波浪,其週期約數秒至十數秒,波長由數公尺至數百公尺,波高亦可達十數公尺。此類波浪的外力是風,於吹風區內稱為波浪,傳遞離開吹風區稱之為湧,湧較浪平滑但週期波長較長,俗語說『小船怕浪,大船怕湧』,即因湧的波長長。

5-1-2洋流

水在地球表面平面方向的運動,稱為水流。水流因其成因及形態不同而分為洋流、風流和潮流。洋流主要是由風所造成的。這種水流不但分布到廣大的地區,而且形成一定的形態,稱為洋流系統。洋流同時也受地球自轉的影響,使其流向不完全和風的方向一致。

洋流的水溫因受來源不同而有所差異。當洋流的水溫高於經過的地區水溫,稱之為暖流,反之,稱為冷流。經過台灣東部海域的黑潮便是暖流,而日本北方的親潮則是冷流。

5-1-3台灣附近海流

黑潮終年流經台灣東部沿海,黑潮是由於表面波浪起伏大,透明度差,由空中看來深藍近乎黑色而得名,它的寬度約一百公里,深度七百公尺左右,表面流速達一百公分/秒,在台灣東北海域轉向東北流。

台灣海峽的海流一般可分為兩種形態,由春末至秋初,西南季風盛行,中國南海的海水流經台灣海峽,在冬季時,東北季風盛行,由東北風吹起的海流流入台灣海峽北部,而南部海峽的海水主要來自黑潮支流,這兩種水溫不同的水團相遇於澎湖群島附近,然後一起流入中國南海。(如圖二)

黑潮流經台灣附近,由於受到海底地形的影響,在兩處引起上升流現象,形成良好的漁場,一處位在台灣東南沿海,另一處位在台灣東北外海,兩處都是相當好的漁場。(如圖二)

 

5-1-4洋流如何影響天氣

台灣東部沿海是黑潮海水,夏季時,西部沿海的海水則主要來自中國南海,水溫都很高,造成台灣沿海潮濕而炎熱的氣候。冬季時,冷、暖不同的水團在澎湖群島附近相遇,在海洋鋒面附近海域,水溫變化較大,每年冬至前、後各十天左右,鋒面附近水溫如果在廿一∘C左右時,剛好是烏魚的適溫環境,常有大群烏魚徊游到台灣西南沿海,此時正值烏魚產卵的季節,母烏魚的卵巢可製成烏魚子,相當名貴,每年為漁民帶來不少財富。

冬季時,由於台灣海峽南、北部的表面水溫相差很大,也造成南、北部沿海氣溫相差很多,有時溫差達5C以上。



第二節全球暖化

5-2-1全球暖化原因

工業革命以後,人類大量地使用煤、石油和天然氣等化石燃料,使每年約有六十億噸的二氧化碳排放至大氣中,造成的溫室效應不容忽視。人類排放的溫室效應氣體中,二氧化碳和氧化亞氮(N2O)主要來自化石燃料的燃燒過程;氟氯碳化物的使用則包括冷媒、噴霧劑和發泡劑等化學用途;甲烷則來自於發酵與腐化的過程,包括牲畜、水田和垃圾掩埋場的排放等。溫室效應:係指大氣層中增加了過量的溫室氣體,使地球表面如覆蓋在一層玻璃罩(溫室)之下,使全球氣溫逐漸升高之現象。

二氧化碳生成過量的主要原因係來自於化石能源(如石油、煤炭及天然氣等)的燃燒與利用,耗用大量化石燃料。導致溫室氣體在大氣中的濃度大幅提高。而目前全球能源的供給結構中有五分之四為化石能源。因此,一般認為,應以管制化石能源的使用為防止溫室效應問題惡化的主要手段。如果人類未能有效管制二氧化碳的排放,預估至2100年大氣中二氧化碳濃度將上升到約540ppm970ppm,比1750年(工業化之前)的280ppm高出90%250%

中央氣象局分析台灣氣象資料,發現過去100台北氣象站的平均溫度上升1.31台中上升1.11台南上升1.39,比聯合國氣候變遷小組(IPCC)所估計全球百年來溫度上升0.6還高出1倍,顯現台灣溫暖化的情況較嚴重。

5-2-2全球暖化的影響

全球有超過一半人口(約30 億)居住在沿海100公里的範圍以內,其中大部份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窪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。

全球暖化後果:

一、海平面的上升。

二、由於全球溫度上升,將導致兩極的冰層融化,高山的冰川消退,海水量增加,海平面上升,使得沿海地區被海水淹沒。

三、高山生態系的變遷:由於全球溫度上升,將導致原本生活於較低海拔生物,遷移往較高海拔的生活環境,使得原先生活於高山的物種因棲地消失而絕滅。

四、全球氣候的異常:全球暖化造海水溫度上升,將導致颱風的強度和頻率增加對人類生活的潛在影響

雖說海納百川,但這麼多淡水短時間內湧入海洋,仍極危險。首先是海平面上升威脅:格陵蘭冰層一旦完全融解,估計將使全球海平面上升七公尺;如果人類連南極洲冰層也保不住,那麼各位不妨想像一下海平面升高廿層樓(六十五公尺)的情景。

 

5-2-3全球暖化的防治與改善

近年來環境災難此起彼落,終於讓疲於奔命的人類體認到問題的嚴重,並以具體行動試圖力挽狂瀾。最重要的成果就是二○○五年二月十六日正式生效的聯合國(新聞、網站)「氣候變化綱要公約」第三屆締約國大會「京都議定書」(已有一百六十二個國家批准),而根據該議定書,主要工業國家應以一九九○年的排放量為基準,在二○○八年至二○一二年之間,讓六種溫室氣體排放量平均降低至少五%。

六種溫室氣體中;CO 2CH4N2O管制基準年為1990年,而HFCsPFCsSF61995年。

要有效控制溫室效應的惡化,須要積極地調整產業結構,加速淘汰高耗能和高污染的行業,並且要加強提升能源的使用效率。此外,加強替代能源的開發、積極發展大眾運輸系統以節約能源並減少空氣污染、擴大綠化造林以增加二氧化碳的吸收量,都是防治溫室效應的有效策略。

 

第三節臭氧層破壞

5-3-1臭氧層的形成與功能

臭氧的產生:

一、太陽所放射出的紫外線對氧分子(O2)作用而產生了微量的臭氧O3

二、閃電雷擊之電離作用將氧分子(O2)之鏈鍵擊潰形成氧原子(O)。

三、由一個氧分子(O2)和氧原子(O)結合成三氧原子的物質:
氧分子(O
2 + 氧原子(O)---> 臭氧 (O3)

 

臭氧的功能:它是存在於大氣層中,它是由大氣中的氧分子受到太陽紫外線長期照射的作用而形成臭氧,再漂浮到大氣層平流層的邊緣形成臭氧層,保護著地球,免受太陽的紫外線侵犯,且具有極強淨化殺菌之作用。

失去臭氧層的保護,將使地球生物圈暴露於更多的輻射線下,這可能會造成:

一、人類皮膚癌、白內障等疾病罹患率增加。

二、動物免疫系統受抑制。

三、植物生長遲滯、農作物減產。

四、破壤自然生態的平衡。

五、改變氣候、造成溫室效應,間接造成海平面上升。

 

5-3-2臭氧層的破壞

大氣化學家發現與氟氯碳化物釋出的氯(Cl)及氧化氯(ClO)破壞臭氧有關。氟氯碳化物是人造的化學物質,通常作為冷卻劑及噴霧器中的推進氣體。氟氯碳化物在對流層中相當穩定,但是一進入平流層(如,20-25km),就可吸收波長小於260nm的短波輻射,釋出ClClO,然後破壞臭氧。

 

1970年以來,南極的春季( 9-10)上空的臭氧濃度逐年迅速地下降的現象已不止是季節變化的問題。光是1979年至1990年的12年間,總臭氧就減少了50%。總臭氧大量減少的地區通稱為臭氧洞,此一名詞誤導了大眾的認知,事實上,只是臭氧濃度減少,無所謂「洞」的存在。

 

5-3-3臭氧層的保護

除了政府嚴格執法以及工業界研發初替代品外,我們個人可以做到:

一、停用保麗龍餐具及其他製品,因為保麗龍製作過程用到的發泡劑是氟氯碳化物。

二、要求以氟氯碳化物或海龍製成的產品必須加上標示,以警告消費者此產品對臭氧層的危害。

三、終止不必要及浪費的使用。 *避免購買含有氟氯碳化物的物品。

四、要求國會對氟氯碳製造商課徵特別稅,因為在逐漸禁用的過程,廠商註定獲取暴利,如:台灣一直到一九九二年試圖成為蒙特婁議定書的協約,當時,汽車冷媒的價格漲了五倍,家電業也跟著漲價…..

五、汽車、冰箱或冷氣含有氟氯碳,檢查它們是不是洩漏;如果必須重新添加,請找有冷媒回收設備的廠商(國內已開發成功,並推廣中)

 

第四節天然災害的認識與預防

5-4-1山崩

山崩通常指的是快速的塊體運動,亦即岩塊或碎屑因為重力作用以及常因水的潤滑而發生快速的下滑移動或墜落。

 

山崩的因素:

一、水的影響:水和黏土礦物產生潤滑作用,造成滑動面,減少摩擦阻力。

二、岩層破碎:斷層、節理發達的岩層,
或是順向波等,容易發生山崩。
(如圖四)

三、坡頂負荷:建築或礦渣堆積,都會加
重坡頂負荷,增大下滑力。

四、坡度陡峭:坡度越大,重力作用越大,山崩的可能增大。

五、人為開發:導致坡面土石裸露,加速風化侵蝕作用;或是修築公路、房舍而挖掘坡腳,坡面失去下方支撐而滑落。

山崩的防治:避免傷害減少損失

一、加強水土保持

二、山坡地排水:以免下滲增加土體之重量,及減少岩層摩擦力。

三、加強造林、保林:利用植物之根來抓住土壤,減少山坡種植檳榔、開發果園、遊樂場、高爾夫球場。

四、環境影響評估:地質調查,了解地質狀況,避開易發生山崩地區。

5-4-2土石流

土石流係指泥、砂、礫及巨石等物質與水之混合物受重力作用後所產生之流動體,在重力的作用上,沿坡面或溝渠由高處往低處流動之自然現象。土石流是一種威力強大的山崩現象,一般發發生在堆積著後曾疏鬆沈積物的地區。當大雨來臨當時水與沈積物混合形成黏稠的泥漿,並夾帶大量礫石,所經之處會將道路、橋樑、房屋等沖毀或埋沒。

土石流預防:

一、房屋最好不要蓋在山坡邊緣土石堆積很厚的地區。

二、不該住人的潛在土石流危險區,

三、防範土石流造成危害的相關工程仍在進行中,例如防止山坡崩塌的各種護坡工程、防止河水及土石侵蝕的堤防和攔砂壩工程…。

四、避開土石流危險區、保護森林、做好水土保持、減少山林的開發,

5-4-3洪水

茲將台灣洪水的重要原因介紹於後:。

一、年雨量平均高雨量充足:每年五、六月的梅雨及六月至十月的颱風,往往帶來十分驚人的雨量。

二、雨量集中:每年的五月至十月雨量較多,先有梅雨後有颱風。

三、河道坡度大:台灣地形多山,河流坡度大,河道無法大量積蓄水量。

四、都市化提高:都市開發時水泥、柏油路取代草原,降低透水率。

五、集水區的開發:山區開發成民宿、社區、遊樂區等等,使得下雨時河水量增加。
5-4-4乾旱

長期不下雨或雨水偏少時容易形成乾旱。例如台灣中南部地區,若去年梅雨季的降雨不多,颱風帶來的雨量也比較少,而且今年若春雨雨水又不多,就很容易形成乾旱。

 

台灣缺水的原因:

一、雨季集中:南部冬天的枯水期較長。

二、人為不當開發:過度開發山林,造成土壤流失。

三、水庫淤積:造成土壤流失,淤積水庫,縮短水庫的壽命,及減少水庫蓄水量。

四、森林減少:雨水快速流入河裡,滲入地下的水減少,地下水面下降。

五、集水區的開發:山區開發成民宿、社區、遊樂區等等,使得下雨時河水量增加。

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