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地球的氣候一直在變化。冰河時期來來去去，溫暖期曾讓南極洲長出森林。 [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
但現在的情況不同：不是因為氣候正在改變，而是因為改變的速度。 [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
在過去150年內，全球平均溫度上升了約1.1°C。這聽起來很小，但與上一次冰河時期相比：當時冰河覆蓋了北美洲大部分地區：僅相差約5°C。 [BLOCK_TYPE SECTION/STEP]
在本課程中，我們將檢視證據、了解機制，並批判性地思考我們能採取的行動。
你知道什麼？
在我們深入探討之前，先來了解一下你的起點。
地球如何保持溫暖
溫室效應
溫室效應並不是壞事。如果沒有它，地球的平均溫度會降到約 -18°C（0°F）：這對液態水或我們所知的生命來說太過寒冷。
以下是它的運作方式：
1. 太陽以可見光的形式向地球發送能量。
2. 地球表面吸收這些光，並以紅外線輻射（熱）的形式重新發射。
3. 大氣層中的某些氣體：二氧化碳 (CO₂)、甲烷 (CH₄)、水蒸氣 (H₂O) 和一氧化二氮 (N₂O)：吸收這些紅外線輻射，使其無法逸散到太空中。
4. 這些氣體會將熱量向四面八方重新輻射，包括朝向地球表面。
這就是讓我們的星球維持在約 15°C（59°F）的宜居平均溫度。
問題不在於溫室效應本身，而是我們正在加強它，因為我們向大氣層添加了更多這些氣體。
證據顯示的內容
氣候變遷的證據
氣候科學建立在多條獨立的證據線上。以下是主要的證據：
冰芯：科學家在南極洲和格陵蘭的冰蓋中鑽取深層冰柱，這些冰柱中含有古代大氣的微小氣泡。這些氣泡讓我們得以測量可追溯至80萬年前的二氧化碳和溫度。數據顯示，二氧化碳與溫度始終同步變化：而目前的二氧化碳濃度遠高於這80萬年記錄中的任何時期。
基林曲線：1958年，查爾斯·大衛·基林開始在夏威夷的莫納羅亞觀測站測量大氣中的二氧化碳。他的測量顯示，從315 ppm上升至今日超過420 ppm的持續上升趨勢，並呈現出由季節性植物生長造成的獨特鋸齒狀圖形。
溫度記錄：可追溯至1850年代的溫度計記錄顯示出明顯的升溫趨勢，尤其自1980年以來更為顯著。記錄中最熱的十年均發生在2010年以來。
海平面上升：自1900年以來，全球海平面已上升約20公分（8英寸），且上升速率正在加速。這主要來自兩個來源：熱膨脹（溫暖的水體佔據更多空間）以及冰層融化。
冰川退縮：全球冰川正在縮小。蒙大拿州的冰川國家公園在1850年有150座冰川；如今只剩下不到25座。
海洋酸化：海洋吸收了我們排放的二氧化碳約30%。這會形成碳酸，使海水變得更酸：自工業化前以來酸度增加了26%。這對珊瑚礁和貝類構成威脅。
我們釋放的碳
人類如何改變大氣層
數百萬年來，碳以煤、石油和天然氣的形式被鎖在地底下：這些是古代植物和海洋生物經過地質年代埋藏並壓縮而成的遺骸。
從大約1760年的工業革命開始，我們開始挖掘這些化石燃料並將其燃燒以獲取能量。燃燒碳基燃料會使碳與氧結合，釋放CO₂到大氣中。
數據：
- 工業化前 CO₂ 濃度：約 280 ppm
- 目前 CO₂ 濃度：超過 420 ppm：增加 50%
- 人類每年排放約 36 億噸 CO₂
其他主要溫室氣體來源：
- 森林砍伐：樹木吸收 CO₂。砍伐樹木不僅移除碳匯，還會釋放儲存的碳。
- 農業：稻田和牲畜產生甲烷。化肥釋放氧化亞氮。農業約佔全球排放量的 10%。
- 水泥生產：製造水泥時會從石灰石中釋放 CO₂。它約佔全球排放量的 8%。
自然碳循環在大氣、海洋、土壤與生物之間移動碳。但我們已透過將數百萬年來安全儲存在地下的碳釋放出來，打破了這個循環。
接下來會發生什麼
暖化世界的後果
氣候變遷不只是溫度上升。它會引發一連串相互連結的效應：
海平面上升：水的熱膨脹加上冰層融化，可能在2100年使海平面上升0.3至1公尺。數億人居住的沿海地區將受到影響。
極端天氣：暖空氣能容納更多水分，導致更強烈的降雨和洪水。海洋溫度上升會助長更強大的颶風。乾旱在原本乾旱的地區會更加嚴重。
生態系統破壞：物種必須遷移、適應，或面臨滅絕。珊瑚礁在較暖且酸化的海水中會白化並死亡。生長季節發生變化，影響農業。
回饋迴路
暖化的一些後果實際上會導致更多暖化：這些被稱為正回饋迴路（此處的「正」指自我強化，而非正面）：
- 永久凍土融化：北極永久凍土層中含有大量來自古代有機物質的甲烷和二氧化碳。隨著北極暖化，永久凍土層解凍並釋放這些氣體，導致更多暖化，進而融化更多永久凍土。
- 冰反照率反饋：白色冰層會反射陽光。當冰層融化時，會暴露深色的海洋或陸地，這些表面會吸收更多熱量，進而融化更多冰層。
- 水蒸氣反饋：較暖的空氣能容納更多水蒸氣，而水蒸氣本身就是一種溫室氣體，會捕捉更多熱量。
我們能做什麼
因應氣候變遷的策略
科學界已達成強烈共識，認為氣候變遷是真實的、由人類活動所造成且嚴重的問題。但對於如何最佳回應，仍存在真實且合理的辯論。以下是主要類別：
減緩：減少排放：
- 再生能源（太陽能、風能、水力發電、地熱能）
- 核能（零碳排放，但引發廢棄物與安全疑慮）
- 交通運輸電氣化
- 提升能源效率
- 減少森林砍伐
適應：為已經發生的變化做準備：
- 興建海堤與防洪設施
- 開發耐旱作物
- 遷移脆弱社區
- 改善極端天氣的早期預警系統
碳移除：將 CO₂ 從大氣中移除：
- 重新造林與土壤碳封存
- 直接空氣捕獲技術（目前昂貴且耗能）
- 強化礦物風化
政策方法：
- 碳稅或總量管制與交易制度
- 國際協議（巴黎協定）
- 排放管制
- 清潔能源補貼
個人與系統性辯論：
有人認為個人選擇（少開車、少吃肉、減少廢棄物）最重要。有人認為系統性改變：政策、基礎建設、技術：才是唯一能大規模運作的方法。大多數專家認為兩者都需要。
你會記住什麼？
總結
今天我們涵蓋了許多內容：
- 溫室效應及其重要性
- 多項證據顯示氣候變化是真實且正在加速的
- 人類活動如何打破碳循環
- 後果與放大暖化的回饋迴路
- 正在提出與討論的解決方案範圍
氣候科學建立在物理、化學、地質、生物以及來自各大洲與海洋的數據之上。理解它需要正是使良好科學得以成立的那種以證據為基礎的思考。