【牛津通識課11】氣候變遷：亟待解決的人類共同問題

【試閱】第一章　氣候變遷是什麼？（部分節錄）

工業革命

證據明確顯示，大氣層中的二氧化碳含量從工業革命開始就一直上升。最早的二氧化碳濃度測量始於一九五八年，地點在夏威夷的毛納羅亞山頂（Mauna Loa Mountain），海拔高達4,000公尺。在這個遙遠的地點進行測量，是為了避免當地污染源的影響。紀錄明確顯示，大氣層中的二氧化碳濃度從一九五八年開始，年年增加。一九五八年的平均濃度大約是316百萬分點（ppmv），今日已經上升為420百萬分點（詳見圖4）。毛納羅亞山觀測台的年度變化大多是因為植物生長，吸收了二氧化碳。北半球春季時的吸收率最高，由於土地廣闊，每年春天大氣層中的二氧化碳都會下降。可惜的是，這並不會改變整體趨勢，總值依舊越來越高。

毛納羅亞山觀測台的二氧化碳數據，加上詳細的冰蕊證據，產生了一份完整的大氣層二氧化碳紀錄，時間從工業革命初開始。這份紀錄顯示，大氣層中的二氧化碳濃度，從工業革命以前的280百萬分點，一直到如今的420百萬分點，表示增加超過45%。從整體背景來看這樣的增加幅度，冰蕊證據顯示過去80萬年間，大氣層中的二氧化碳變化一直在200到280百萬分點之間。冷暖時期之間的變化大約是80百萬分點──少於過去100年間，我們排放到大氣中的二氧化碳污染量。一個世紀內人類污染的程度，就多過自然界數千年的變化。

誰製造了污染？

《聯合國氣候變遷綱要公約》（UNFCCC）是第一份以減少全球溫室氣體排放為目標的國際協議。這個任務並不簡單，因為各國的二氧化碳排放量並不均等。根據聯合國跨政府氣候變遷專家小組（IPCC），二氧化碳的主要來源是燃燒化石燃料：全球85%以上的二氧化碳排放都來自於能源生產、工業程序、運輸。這些排放量在全球的分布不均，因為工業及財富的分布不等：北美、歐洲、亞洲占全球工業生產二氧化碳排放量的90%以上（詳見圖5）。除此之外，自古以來，已開發國家的排放量就比沒那麼先進的國家多很多。

二氧化碳的第二大來源來自於土地利用改變，占全球二氧化碳排放量的10%到15%。這些排放量主要來自於森林砍伐，目的是為了農業、都市化或修築道路。砍伐雨林後，土地往往變成比較不豐饒的草原，儲存二氧化碳的能力大幅下降。在這種情況下，二氧化碳的排放模式是不同的，南美洲、亞洲及非洲占了今日土地利用變化排放量的90%以上。不過這引發了重要的道德問題，因為很難去要求這些國家停止森林砍伐，北美洲和歐洲大部分地方，早在二十世紀初就已經發生這種狀況。以二氧化碳釋放量來說，工業程序依然遠遠超過土地利用改變。

自從工業革命以來，我們排放了將近半兆公噸的碳到大氣層中，但這還只是總排放量的一半。另一半已經由地球吸收了──有25%進入海洋、25%進入陸地生物圈。科學家擔心這樣的污染吸收量，不太可能在未來保持下去，這是因為全球氣溫上升，海洋暖化，能吸收的溶解相二氧化碳也會跟著變少（二氧化碳會溶解在水中形成碳酸）。隨著我們持續砍伐森林，把土地轉為農耕及都市化使用，能吸收二氧化碳的植被就越來越少，再次降低了二氧化碳污染物的吸收率（圖6）。

證據明確顯示，大氣層中的溫室氣體濃度，從十八世紀工業革命以來就一直上升。如今大氣層中二氧化碳和甲烷的濃度，是過去至少300萬年來最高的時候。百年內我們排放到大氣層中的碳量，是過去4,000年來的一倍半，從最後一次冰河時期轉變到目前的間冰期。

當前的科學共識認為，目前大氣層中的溫室氣體濃度變化，已經造成全球的氣溫上升。從一八八○年起，全球平均地面溫度已經增加了攝氏1.1度。這樣的暖化伴隨著海洋明顯變暖，海平面上升超過24公分，北極海冰下降50%，極端天氣事件的次數也增加了。我們排放到大氣層中的碳越來越多，氣候變遷的影響將會對人類社會造成越來越大的威脅和考驗。

針對氣候變遷問題，在科學、政治等層面的可能解決辦法，將會在本書接下來章節一一探討。第二章討論氣候變遷這個全球議題的興起。第三章和第四章探討當前有關氣候變遷的科學證據，科學家如何模擬未來，評估全球碳排放可能改變氣候的方式。第五章和第六章檢視未來氣候變遷的衝擊，看看氣候系統內是否隱藏著意外，可能會讓氣候變遷更加惡化。第七章和第八章探究氣候變遷的政治層面，以及可用的潛在政治、經濟和科技解決辦法。最後第九章提供多種未來願景，取決於我們將來的碳排放量，並且討論我們該如何解決氣候變遷的危機。

【試閱2】第二章　氣候變遷的歷史（部分節錄）

為何延遲承認氣候變遷？

一九五九年時，物理學家吉爾伯．普拉斯（Gilbert Plass）在《科學人雜誌》（Scientific American）上發表文章，公布全球氣溫在世紀末將會上升攝氏3度。雜誌編輯群替文章配上了工廠噴出煤煙的照片，說明文字寫道：「人類打亂自然歷程的平衡，每年排放數十億噸的二氧化碳到大氣層中。」這篇文章就像數以千計的雜誌報導、電視新聞消息和紀錄片，從一九八○年代末開始，大家都看過。從一九五○年代末全球暖化的科學被接受，一直到二十一世紀初，科學社群之外的人才明白全球暖化的真正威脅，為何會有這樣的延遲？

延遲承認氣候變遷的關鍵原因在於全球氣溫沒有增加，也缺乏全球環保意識。全球平均氣溫（GMT）的資料集是彙整所有能取得海陸氣溫加以計算所得出的結果，從一九四○年到一九七○年代中期，全球氣溫曲線似乎有略為往下的趨勢（圖8），這引起許多科學家討論地球是否進入了下一次的大冰河期。一九七○年代及一九八○年代對於從前氣候的知識增加，顯示這不太可能，因為冰河時期需要數千年才會形成。

即使如此，一直要到一九八○年代晚期，全球年均溫曲線開始上升，全球冷卻的情境才終於被棄之不談。到了一九八○年代晚期，全球年均溫曲線急遽上升，先前一九五○年代晚期及一九六○年代的證據重新獲得重視，全球暖化理論嶄露頭角。事實上，一九八八年時，美國太空總署戈達德太空研究所（NASA Goddard Institute for Space Studies）所長漢森教授（Jim Hansen），曾受邀到美國參議員院能源與自然資源委員會證實此事。他陳述道：「全球暖到了這個地步，我們已經能夠更有信心地去歸納，溫室效應與所觀察到的暖化，確實存在因果關係⋯⋯並且現在已經發生了。」這番證詞受到媒體廣泛報導，全球暖化成為主流議題。

因此氣候變遷終於得到承認，似乎是由於全球年均溫上升所致。二○二一年最新的IPCC科學報告，廣泛審視、綜合各種資料集。報告顯示，一九八○年代晚期首次受到承認的全球氣溫趨勢是正確的，這種暖化趨勢持續不止，一直到今日都是如此（詳見圖8）。

全球年均溫紀錄上升並不是全球暖化議題變得盛行的唯一理由，一九七○年代晚期及一九八○年代之際，全球氣候模式有了長足的進步。這些新的大氣海洋環流模式（AOGCMs）估算會有顯著的暖化，與大氣層中的二氧化碳加倍有關──接近實際上阿瑞尼士原本的計算。到了一九八○年代，關於甲烷和其他非二氧化碳溫室氣體的科學議題浮現，還有海洋載熱的作用。一九八○年代及一九九○年代之際，大氣環流模式持續改進，從事這類模式研究的科學團隊也增加了。一九九二年時，首次全面比較十四個大氣環流模式的結果，成果約略一致，證實溫室氣體上升將會導致顯著的全球暖化。

全球環保社會運動的崛起

一九八○年代時，大量草根環保運動開始擴展，尤其是在美國、加拿大和英國。部分原因是對於一九八○年代右翼政府和消費經濟擴張的反撲，部分則是因為媒體上環保相關的報導越來越多，預示了全球環保意識新世紀的到來，還有跨國非政府組織的興起。環保意識成長的根源可以追溯到幾個關鍵標誌：包括瑞秋．卡森（Rachel Carson）在一九六二年出版的《寂靜的春天》（Silent Spring）、一九六九年從月球拍攝到地球的影像、羅馬俱樂部（Club of Rome）在一九七二年發表的報告《增長的極限》（Limits to Growth）、一九八六年的車諾比核災、一九八九年埃克森美孚（Exxon）石油公司在瓦爾迪茲（Valdez）的漏油事件（儘管後三者實際上引起的是地區環保問題，僅限於發生的特定地理區域）。

真正展現出環境的全球連通性，是因為一九八五年英國南極調查局（British Antarctic Survey）發現，南極大陸上方的臭氧耗減。這個臭氧「洞」也有一個實實在在的國際起因──氟氯碳化物（CFCs）的使用──因此有了全新的政治領域：國際環境管理。緊接而來的是各種關鍵協議：一九八五年的《保護臭氧層維也納公約》（Vienna Convention for the Protection of the Ozone Layer）、一九八七年的《蒙特婁議定書》（Montreal Protocol）管制破壞臭氧層的物質，之後一九九○年在倫敦以及一九九二年在哥本哈根又進一步調整修正。這些都被視為是環境外交的成功例子。

當時處於領導地位的政治人物，鼓勵並闡述了這些全新的全球環境問題以及國際間處理這些問題的能力。一九八九年時英國首相柴契爾（Margaret Thatcher）在聯合國發表演說，概述了氣候變遷的科學及對各國造成的威脅，還有需要採取哪些行動才能防止危機。她總結道：「我們應該逐步從這個大型組織及其相關機構著手，確保全世界達成協議，找出方法解決氣候變遷的影響，還有變得稀薄的臭氧層，以及珍貴物種的消逝。」美國總統老布希（George Bush Senior）也發表過類似的演講，其中包括一九九二年在美國國家海洋暨大氣總署（NOAA）陳述他的晴空及氣候變遷倡議。

IPCC在一九八八年成立，一九九○年發表第一篇科學報告。兩年後，在全球領導人的支持下，聯合國舉辦了里約地球高峰會（Rio Earth Summit），正式名稱是聯合國環境發展會議（United Nations Conference on Environment and Development，UNCED），協助會員國合作永續，保護世界環境。高峰會非常成功，因此有了《里約環境與發展宣言》（Rio Declaration on Environment and Development）、名為《二十一世紀議程》（Agenda 21）的本地永續倡議，還有《森林原則》（Forest Principles）。該會議中也建立了《聯合國防治荒漠化公約》（United Nations Convention to Combat Desertification）、《生物多樣性公約》（Convention on Biological Diversity），以及限制全球溫室氣體排放的基礎《聯合國氣候變遷綱要公約》。里約地球高峰會也打下了基礎，奠基了《千禧年發展目標》（Millennium Development Goals，MDGs）以及之後的《永續發展目標》（Sustainable Development Goals，SDGs）。



【試閱3】第三章　氣候變遷的證據（部分節錄）

科學不是信仰體制，而是理性、邏輯的一套方法，利用仔細觀察和實驗向前邁進，不斷測試、再測試各種觀念和理論。這是全球社會的根本基礎，所以不能挑三揀四，只看自己願意相信的科學證據，拒絕那些不想面對的。比如說，你不能決定要相信抗生素（因為可以救命），或是相信裝翅膀的沉重金屬筒能夠飛起來（因為想去度假），但同時卻否認吸菸會致癌，或是人類免疫缺陷病毒會造成愛滋病，又或者是否認溫室氣體會造成氣候變遷。在本章中，我會呈現科學證據，證明由人類活動引起的氣候變遷已經發生了。

證據權重

要想了解氣候變遷，我們就必須了解科學的運作方式。「證據權重」法則讓人需要時常彙整新數據，進行新實驗，才能持續檢驗自己關於氣候的觀念和理論。過去40年來，氣候變遷的理論應該是科學上受到最徹底檢驗的觀念之一。總共有六個主要領域的證據應該要去考量：

一、我們追蹤了大氣層中的溫室氣體上升，了解溫室氣體在從前氣候變化中的作用。

二、我們從實驗室及大氣層中的測量值得知，溫室氣體出現在大氣中的時候，確實吸收了熱度。表格1概述了對於主要溫室氣體的最新了解。

三、我們追蹤了過去一個世紀內，全球氣溫的顯著變化和海平面的上升。

四、我們分析了自然變化對於氣候的影響，包括太陽黑子和火山爆發。儘管這對於了解過去150年來的氣溫變化模式必不可少，卻無法解釋暖化的趨勢（圖6）。

五、我們觀察到地球氣候體系的顯著變化，包括格陵蘭和西南極大陸的冰層融化、北極海冰消退、各大洲的高山冰川後退、永凍層縮小，活凍層的深度增加（active layer，永凍層的頂端，每年夏季會融化）。

六、我們持續追蹤全球天氣，發現極端天氣事件的數量和強度都有顯著的改變：研究顯示氣候變遷是許多極端天氣事件的促成因子。

在本章中，我們會考量全球氣溫、降水、海平面變化的證據，還有極端天氣事件。

【試閱】第一章　氣候變遷是什麼？（部分節錄）

工業革命

證據明確顯示，大氣層中的二氧化碳含量從工業革命開始就一直上升。最早的二氧化碳濃度測量始於一九五八年，地點在夏威夷的毛納羅亞山頂（Mauna Loa Mountain），海拔高達4,000公尺。在這個遙遠的地點進行測量，是為了避免當地污染源的影響。紀錄明確顯示，大氣層中的二氧化碳濃度從一九五八年開始，年年增加。一九五八年的平均濃度大約是316百萬分點（ppmv），今日已經上升為420百萬分點（詳見圖4）。毛納羅亞山觀測台的年度變化大多是因為植物生長，吸收了二氧化碳。北半球...

第四版序文

氣候變遷是二十一世紀四大關鍵難題之一，此外還有環境劣化、全球不平等及全球不安全。氣候變遷會持續增加地球氣溫，提高全球海平面，還會增加極端天氣事件發生的頻率，像是乾旱、熱浪、水災、暴風雨，危及億萬人的健康與生計。這些氣候變遷衝擊的嚴重程度，取決於我們當下的作為，如何去減少溫室氣體排放。

過去三十年來，透過人類活動排放的二氧化碳加倍了，這代表世界各國領導人對於氣候危機的關注集體失敗。儘管二○二○年和二○二一年受制於新冠肺炎疫情，氣候變遷的地緣政治格局仍有劇烈的轉變（圖1）。二○一九年六月時，英國國會修改二○○八年制定的《氣候變遷法》（2008 Climate Change Act），要求政府降低英國的溫室氣體排放，在二○五○年達到淨零。二○二一年時，英國宣布期中目標，要在二○三○年減少78%的碳排放。歐盟執行委員會宣布，歐盟在二○三○年時，溫室氣體排放要比一九九○年時至少減低55%，而不只是六年前協議的減少40%。對於歐盟預計要在二○五○年達到碳中和的重大承諾來說，這是一大步。二○二○年九月，中國總理習近平透過影片傳輸，向紐約聯合國大會宣布，中國的目標是在二○三○年之前碳達峰（peak emissions），緊接下來的長期目標是在二○六○年達到碳中和。中國是世界上最大的碳排放國，大約占全球排放量的28%，至今仍未投入任何長期的排放目標。

二○二一年時，占全球排放量約15%的第二大碳排放國美國，重新投入參與氣候談判。川普總統（Donald Trump）在二○二○年時讓美國退出二○一五年《巴黎協定》（Paris Agreement），拜登總統（Joseph Biden）帶領美國重新參與《巴黎協定》，成為強大的擁護者，投入國際共同行動，處理氣候變遷。二○二一年時，美國宣布要在二○三○年減少50%的碳排放，並且承諾要在二○五○年達到碳淨零。拜登總統也恢復了川普總統取消的環保法規，提出重大政策，減少溫室氣體排放，同時大幅增加聯邦政府對於再生能源和美國綠色經濟的資助。數十年來，全球各國首度有望大幅減少溫室氣體排放，展開旅程，邁向更清潔、更環保、更安全、更健康、更永續的世界。

第四版序文

氣候變遷是二十一世紀四大關鍵難題之一，此外還有環境劣化、全球不平等及全球不安全。氣候變遷會持續增加地球氣溫，提高全球海平面，還會增加極端天氣事件發生的頻率，像是乾旱、熱浪、水災、暴風雨，危及億萬人的健康與生計。這些氣候變遷衝擊的嚴重程度，取決於我們當下的作為，如何去減少溫室氣體排放。

過去三十年來，透過人類活動排放的二氧化碳加倍了，這代表世界各國領導人對於氣候危機的關注集體失敗。儘管二○二○年和二○二一年受制於新冠肺炎疫情，氣候變遷的地緣政治格局仍有劇烈的轉變（圖1）。二○一九年六...

第四版序文

第一章　氣候變遷是什麼？
第二章　氣候變遷的歷史
第三章　氣候變遷的證據
第四章　建立未來氣候的模式
第五章　氣候變遷的衝擊
第六章　意想不到的氣候
第七章　氣候變遷的政治
第八章　解決方法
第九章　改變未來

致謝
延伸閱讀

第四版序文

第一章　氣候變遷是什麼？
第二章　氣候變遷的歷史
第三章　氣候變遷的證據
第四章　建立未來氣候的模式
第五章　氣候變遷的衝擊
第六章　意想不到的氣候
第七章　氣候變遷的政治
第八章　解決方法
第九章　改變未來

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