彼得．瓦哈姆斯

名人推薦：【國內外好評盛讚】

「《消失中的北極》不但是一本告訴你北極現況的權威性著作，更是一本及時提醒大眾關注海洋冰層消融議題的警世好書。」－－加州拉霍亞斯克里普斯海洋研究所（Scripps Institution of Oceanography）榮譽教授／沃爾特．芒克（Walter Munk）

「彼得．瓦哈姆斯不但擁有有豐富的學識，更是一位優秀的作家。在這本書中，他說明了為何北極冰的命運對全球氣候影響重大，亦闡述了許多科學家和政策制定者所面臨的爭議和難題。是一本精彩的好書。」－－榮譽天文學家．英國皇家學會（Royal Society）2005-2010年會長／...

順暢的航道，代表毀滅的開始

我對極地海洋的研究，起因於一次因緣際會中。

一九七年的夏天，我第一次搭乘加拿大海洋科學探測船哈德森號（Hudson）前往北極；當時這艘船也乘載著首次環航美洲的任務。哈德森七遠征隊，在一九六九年的寒冷秋風中，駛離了新思科舍省（Nova Scotia）港灣，航行的足跡遍及南極半島（Antarctic Peninsula）、南極洋（Southern Ocean）、智利峽灣和廣大的太平洋海域。該次的航行路線是要過境西北航道（Northwest Passage），在此之前，只有九艘船成功橫渡這塊海域。哈德森號是一艘驅冰船（Ice-strengthened vessel），這是航駛極地航路的必備條件。

在阿拉斯加和西北地區的北海岸，北極洋的海洋冰層與陸地的距離相當近，往往兩者之間只會留有幾英里寬的狹窄水道供我們通行；甚至有時，這些厚重的冰層還會受到海流的推擠，直接緊密堆疊在海岸上，讓我們不得不繞道而行（卷頭彩圖1）。因此，最後當我們航行到西北航道的中段時，還是必須向加拿大政府申請支援，由破冰船麥克唐納號（John A. Macdonald）帶我們繼續向前航行。

在過去那段時日，與加拿大極地的海冰搏鬥是件稀鬆平常的事。一九三～一九六年間，挪威極地探險家亞孟森（Amundsen）花了三年的時間才通過西北航道；第二艘通過這條航道的船隻，則是皇家加拿大騎警（Royal Canadian Mounted Police）所屬的雙桅帆船聖羅克號（St. Roch），它於一九四二年～一九四四年間完成整趟航行。

時值今日，在夏季從白令海峽（Bering Strait）駛近北極洋時，卻會發現前往北極的水道暢行無阻。湛藍的海水一路向北延伸，直至離北極不遠之處方可見到冰層的蹤跡。根據不少人的預測，到這本書發行的時候，很可能北極本身也會歷經數萬年來首次的無冰現象。現在，西北航道是非常好航行的海域，截至二一五年止，總共已有兩百三十八艘船行駛過這條航道。二一二年九月，北極洋表面的冰層面積已經從一九七年代的八百萬平方公里，銳減至三百四十萬平方公里。

這絕非誇大其實，單從地球的顏色就可以證明我們所居住的星球確實發生了變化。我們都記得太空員在阿波羅八號上，第一次從月球後方拍下的首張美麗地球影像：這顆孕育著我們所知萬物的星球，在宇宙中是一顆精巧的藍色球體，且球體的兩端則呈現銀白色彩。如今，當我們從太空中觀看夏季的北極時，卻會發現原本應該是冰層覆蓋的雪白景致，已被一片湛藍海洋所取代，而這一切都是人類所造成的。這是地貌，第一次因人類而產生的重大改變，儘管這樣的改變並非我們刻意營造，但它卻極有可能衍生出我們所無法預期與控制的災難性結果。

從分析冰層中，瞭解古代氣候變遷

今日科學家甚至可以使用更先進的技術，將冰層中被極度壓縮在微小氣泡中的氣體萃取出，深入分析它們二氧化碳和甲烷的含量。因此，我們現在不但可以知曉過去一百萬年來氣溫變化的狀態，還可以知道當時大氣中溫室氣體分布的比例。不僅如此，冰層中的塵埃濃度也能告訴我們當時的氣候有多乾燥，當時又可能有多少沙漠存在於地球上。最後，若冰層中帶有火山大爆發後遺留下的灰燼，則代表當時的氣候很可能發生了不小的轉變。根據目前的研究顯示，過去兩千年來已經有一百一十六件火山爆發事件。最大的一次是西元一二五七年，發生在印尼的薩馬拉斯火山（Samalas volcano），而這件帶有神祕色彩的火山爆發事件，至少影響了整個地球氣候兩～三年的時間。第二大的火山爆發事件發生在一四五八年，地點在萬那杜（Vanuatu）附近，第三大則是發生在一八一五年的坦博拉山（Mount Tambora）大爆炸事件，這起火山噴發事件奪走了七萬一千條人命，並且讓全歐洲在一八一六年經歷了一個「沒有夏天的一年」，造成農作物大量歉收、虧損，而前年一八一五年恰好是拿破崙政權崩塌之時，因此，更使得當代的社會產生巨大的動盪。

自從科學家分別在一九五和一九六年代，首次鑿鑽到格陵蘭和南極冰層的冰芯後，他們才開始分析這些藏在冰層中的祕密。隨著時間的推進，科學家的分析技術也有長足的進步。因此，雖然一開始科學家只能從年積層的厚度粗估出冰河期和間冰期之間的交替，不過現在他們已經可以從中獲得更詳盡的溫度和氣體資料，並且利用這些資料妥善地解釋了許多氣溫偏移的現象，讓我們清楚地了解冰河期是如何發生，又是如何結束。其中，最令人大感驚奇的是，最後四次的冰河期發生的規律簡直一模一樣，彷彿是地球受到一股慣性的震盪力量左右一般。那呢，究竟這樣的規律的週期是怎樣造成的呢？

惡名昭彰的二氧化碳

截至目前為止，我們看到這些大氣氣體對地球所產生的天然溫室效應都相當正面。它們不但讓地球不必被冰封在一片死寂的冰雪中，生命更因此誕生，讓地球變得生氣勃勃。但是，如果我們改變大氣的組成會發生什麼事呢？尤其是二氧化碳，圖5-1中，二氧化碳吸收帶在十五微米波長處，為地球吸收進了最多的輻射，那麼假如我們讓大氣中的二氧化碳含量變得更高，又會讓地球出現怎樣的變化？

首先，由於我們降低了地球的輻射發射率，所以等式左側的T值就必須上升更多，以維持兩方的平衡。因此，「大氣中的二氧化碳含量上升，將導致地球氣溫升高」，這一項結論無庸置疑。因為這個現象只不過是一個基本的物理學，如果我們否定這個結論，就會跟否定重力的存在或是認為地球是平的一樣荒唐。然而，仍然有氣候變化懷疑論者（climate change sceptics）否認大氣二氧化碳含量和氣溫之間有任何的關聯性。因此，讓我們要以更強烈一點的語氣論述這項結論：「大氣中的二氧化碳含量上升，必定將導致地球氣溫升高。而且，我們排入大氣中的二氧化碳含量越多，溫度也會升高的越多。」在前面我們所討論的那一條簡單方程式中，驗證了這個毋庸置疑的結論。

十九世紀，由於工業革命興起，人們的動力來源漸漸從水力轉向煤礦，再加上鐵路建設以及燃煤式蒸汽火車盛行，讓這一刻成為人類首次向大氣大量排放二氧化碳的時機點。一直到十九世紀末石油和電力出現前，燃煤式蒸汽都是推動工業革命的主要動力（一八五八年，人們才在加拿大鑽探到第一口現代油井）。即便如此，但十九世紀末的電力主要還是由燃燒煤炭的火力發電廠供應；後來內燃機（internal combustion engine）問世，和一八八六年第一輛賓士車出廠，無數的車子開始奔馳在馬路上後，石油的應用才陸續蓬勃發展。這一切都在斯特凡—波茲曼定律發表的兩年後發生，而這一項定律現在恰好就成了我們抓出排放二氧化碳是使地球變暖的元凶。

其實人類一直都在見證地球的歷程，只是當時的我們太過無知，所以才沒有馬上注意到地球已經開時發生變化。回顧過去，在十九世紀的中葉，大氣中的二氧化碳濃度就開始向上升高，從它在冰河期後期的二八○ppm上升到三○○ppm以上（現在已經超過四○○ppm，比工業化前的濃度高了將近百分之五十；詳見圖5-2）。現在，我們之所以會知道這件事，純粹是因為近日我們才有能力分析冰芯中的氣泡，並從中得知歷年來二氧化碳含量的變化。十九世紀時，我們沒有任何監測大氣裡二氧化碳含量的儀器，一直要到了一九五八年，斯克里普斯海洋研究所才在夏威夷的冒納羅亞（Mauna Loa）火山上建立了一座二氧化碳監測站，開始有系統的記錄二氧化碳的變化。

冰層縮減對石油和海床的影響

海冰數量縮減另一個直接性影響是：人類比以前更容易進行北極地區的石油探開作業。

一直到前一陣子，大多數的石油探勘作業皆在淺水區進行。以波弗特海為例，當初最早在那裡開鑿的幾座海上油井都位在非常淺的水域，就在普魯德霍灣沿岸，麥肯齊河三角洲（Mackenzie River delta）下的幾公尺深而已，只要沙子簡單地堆起護堤，再把鑽鑿的機具放在上面，那裡就形成了一塊人工島。雖然後來開發石油的觸角伸向了更深的水域（幾十公尺深），但石油開發商仍然可以透過底座式結構（bottom‑mounted structure）來解決開採石油的技術問題。俄羅斯所屬的北極地區即以這種方式開採石油，他們在亞馬爾半島（Yamal Peninsula）和庫頁島（Sakhalin）沿岸幾十公尺深的水域，以底座式平台的方式鑽鑿了幾口油井。這些淺水區過去都屬於季節性冰區，一年之中，海面有部分的時間會呈現無冰的景象。

然而，日後人類開採石油的野心，卻蔓延到了深上加深的水域。開始有人在非北極的地區探勘石油，不只巴西在非常深的海域鑽探油井，甚至還有人在墨西哥灣（Gulf of Mexico）水下一千八百米深的地方開採石油，這簡直是海底生態的一場浩劫。石油工業現在也把腦筋動到北極地區更深的海域，不再把開採條件設定在沿岸淺水區或是大陸架上的海域。不過這時石油工業的想法卻可能與國際的規範有所出入，因為目前各國在海洋法（The Law of the Sea）的管束下，皆尚未同意在北極的極深海區開採石油。原則上，離各國海岸線兩百公里以外的地區，都屬於聯合國海底管理局（UN Seabed Authority）管轄的國際水域。然而，如果沿海國的大陸架延伸到超過兩百公里遠的地方（同理亦適用在北極的大陸架上），那麼該國就可以將其海域的管轄範圍展延到大陸架中斷的位置，但不得再向外延伸，且要宣稱展延海域的國家都必須接受嚴格的審查。

戰鬥時刻來臨

我相信，本書大部分的讀者都是對這議題相當關切，且具有十足的判斷智慧，並非只是科學專家而已。我們個人及集體能做什麼來拯救地球呢？能做的事情可以列成一張冗長的清單，我只挑出一些會有影響力的改善方法詳加說明。

首先，對於身旁所有拒絕認清氣候變遷事實的混淆視聽者，以及慫恿旁人無為而治的人士，我們必須奮力地提出反駁，一一揭露他們的謊言和騙局，並且要意識到氣候變遷不會憑空消失。尤其要特別留意政客的刻意誤導，特別注意首相以降的政要，看看他們的言辭和行為是否有太大的出入。當他們在巴黎簽署了正式的國際協議要降低碳排放後，卻又撤回了太陽能的政府電力收購制度，吝於支持再生能源的研發，且透過壓裂方式大舉開採化石燃料。這樣子的作為顯露出他們的虛偽，你大可以指著這些已當選的民意代表說，如果這些作為沒有改善，下次將會失去你的選票。研究氣候變遷的科學家應該挺身而出，並做好心理準備可能研究生涯會因此受到嚴重打擊，並且從此和所有獎項無緣。至少，他們將不會受到公審，當氣候變遷這事實開始影響民眾生活後，這些仗義執言的科學家將會獲得尊敬，而不是被威脅虐待。

第二，在你的日常生活中，採用所有必要的措施來減少不必要的能源使用，特別是化石燃料的使用。為什麼這麼多房子沒有絕緣裝置?這絕對是自家房屋中最佳的節能配備，有時政府還會心不甘情不願的提供補助。家用車要選擇低油耗的，或者乾脆騎單車。電動腳踏車是通勤或在城市裡移動的最好選擇。就算沒有任何補助，也請在屋頂安裝太陽能板。

第三，在國家的層面，民眾應要求政府改變發電的主力；英國在這方面尤其怠惰。在二○一五年，我們有八十二%的能源來自化石燃料。我們在波浪能和洋流發電科技的研發工作上，是引領全球的。也有相當理想的海洋環境來探索這些想法的可行性，無論是波濤洶湧的西岸，或是奧克尼群島之間湍急的水流，甚至是塞文河的湧潮等。然而，如同我在「海底科技」（Underwater Technology）雜誌中曾提到的9，政府對於這些研發新型能源的先鋒所提供的補助是少之又少的。最近，甚至有些創新且原本應大有可為的波浪能發電公司，因為得不到支持，紛紛倒閉10。英國也有非常豐富的風力資源，卻從來沒有嘗試過生產風力發電機，把這大好的機會拱手讓給了丹麥。太陽能發電板的成本越來越低，在總是陰雨綿綿的英國，也適合在自家裝設，更可以設立大型太陽能發電場，進行大規模發電，唯一的問題是電力的儲存，畢竟晚上是照不到太陽光的。

順暢的航道，代表毀滅的開始

我對極地海洋的研究，起因於一次因緣際會中。

一九七年的夏天，我第一次搭乘加拿大海洋科學探測船哈德森號（Hudson）前往北極；當時這艘船也乘載著首次環航美洲的任務。哈德森七遠征隊，在一九六九年的寒冷秋風中，駛離了新思科舍省（Nova Scotia）港灣，航行的足跡遍及南極半島（Antarctic Peninsula）、南極洋（Southern Ocean）、智利峽灣和廣大的太平洋海域。該次的航行路線是要過境西北航道（Northwest Passage），在此之前，只有九艘船成功橫渡這塊海域。哈德森號是一艘驅冰船（Ice-strengthened v...

【謝辭】認識冰層，守護北極
【推薦序1】全球社會公民都應該讀的書 加州拉霍亞斯克里普斯海洋研究所榮譽教授／沃爾特．芒克
【推薦序2】北極打噴嚏，全世界都會感冒 國立海洋科技博物館助理研究員／廖運志

第一章 湛藍美麗的北極悲歌
第二章 冰層結晶的奧妙
第三章 地表冰層的簡史
第四章 近代冰河的週期變化
第五章 溫室效應
第六章 海冰消融之時
第七章 墜入死亡漩渦的北極冰層
第八章 北極回饋的加速效應
第九章 北極甲烷－－醞釀中的大災難
第十章 詭譎多變的氣候
第十一章 深海煙囪的祕密身世
第十二章 南極發生什麼事？
第十三章 地球的現況
第十四章 擊鼓備戰

參考文獻

【謝辭】認識冰層，守護北極
【推薦序1】全球社會公民都應該讀的書 加州拉霍亞斯克里普斯海洋研究所榮譽教授／沃爾特．芒克
【推薦序2】北極打噴嚏，全世界都會感冒 國立海洋科技博物館助理研究員／廖運志

第一章 湛藍美麗的北極悲歌
第二章 冰層結晶的奧妙
第三章 地表冰層的簡史
第四章 近代冰河的週期變化
第五章 溫室效應
第六章 海冰消融之時
第七章 墜入死亡漩渦的北極冰層
第八章 北極回饋的加速效應
第九章 北極甲烷－－醞釀中的大災難
第十章 詭譎多變的氣候
第十一章 深海煙囪的祕密身世
第十二章 ...