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節能減碳特展

 

緣起

  根據聯合國跨政府氣候變遷小組(IPCC)於2007年公佈的第四次評估報告顯示,地球的年平均温度逐年上升已是不爭的科學事實,而暖化會讓世界出現更多異常氣候,例如幾乎確定天氣變得更熱,更多熱浪會來襲,也會導敢更多的熱死案例;另外海平面可能會上升,對沿海城市造成很大的衝擊。引起温度上升的主要原因,是各種人為活動排放温室氣體所造成,因此解決全球暖化最直接的做法就是「節能減碳」,這也是推出本展示的動機。

  在探討各種做法的同時,本展示企圖透過全球暖化所引起的氣候變遷相關議題作更完整的介紹。其中包括一般民眾比較少思考的問題,如在地球的演化過程中,氣候變遷是生物演化的驅動力,如東非在800萬年前由潮濕氣候型態轉成乾旱氣候促進人類的演化。展示的另一重點是強調生活的調適,因為就算我們今天不再排放温室氣體,暖化還會持續數十年。此外,探討企業的應變策略與社會公平性議題也是本展示的特色。

  本展示由教育部社教司委託國立自然科學博物館策劃製作,主要目的是推廣「節能減碳」行動的重要性,從個人做起,以維持人類社會的永續發展及更能愛惜、關懷地球,最後也藉此增進社會大眾的基本科學素養。

 

氣候變遷與歷史

多變的氣候

  過去20億年,地球的氣候經歷多次寒冷和温暖氣候的交替。這些氣候變化反應當時各種大氣層氣體組成的改變,例如白堊紀晚期二氧化碳的高濃度使地球變得温暖。

  各種外力如地球軌道角度及板塊運動對地球氣候也有影響。

氣候變遷是生物演化的推手

  在8億至6億年前,地球大部份地區都被大冰河所覆蓋,接下來地球開始逐漸温暖,這種氣候變遷有可能刺激生物形成堅硬的結構,如外殼和骨骼的出現。

  在大冰河時期結束之際,海洋表面的水變得十分寒冷並往下沈,而深海處是磷的主要儲存庫;因此當上層冰冷的海水往下沈時,下層富含磷質的水即湧升到表面。

  生活在沿海地區大陸棚的生物,可能會利用磷產生能量,並將磷收集、堆積在體內,形成堅硬結構,這是最早的骨骼和外殼。很多生物都同時實驗了這種做法,三葉蟲就是其中一種。

八百萬年前的非洲

  800萬年前,板塊運動在非洲東部形成高地,非洲大陸西部仍是多雨潮濕的雨林植被。東部地勢高、降雨較少,逐漸發展為開闊和耐旱的草原植被。這種氣候變遷所引起的植被變化,相信對早期人類由樹棲轉為地棲,並發展為直立二足步行有很重要的影響。

溫暖的南極洲

  今日的南極洲是一片白茫茫的冰天雪地,生存條件非常嚴苛。但自100多年前,捕鯨隊在南極洲發現樹化石及近年來發現的各種滄龍、蛇頸龍、恐龍、有袋類及植物化石,顯示遠古年代的南北極是温暖的,而且赤道與兩極之間的温差也不像今日那麼大。

  1億1千多萬年前,當時澳洲和南極洲是併靠在一起的,氣候比今日温暖,生活在這裡的恐龍發展出特殊的適應方式,以度過漫長黑暗的冬天。

冰河期與現代人遷移

  2萬年前的冰河期,大量的水結成陸地上的冰蓋,當時的海平面比今天低了120米,暴露出海床,形成連接西伯利亞與阿拉斯加之間白令海的陸橋。早期人類很有可能經由此地,從亞洲步行到達北美洲大陸北部,並於稍後往南擴散至其他地區。

  在大冰河時期結束之際,海洋表面的水變得十分寒冷並往下沈,而深海處是磷的主要儲存庫;因此當上層冰冷的海水往下沈時,下層富含磷質的水即湧升到表面。

 

全球暖化的科學原理

溫室氣體知多少?

  二氧化碳是最主要的溫室氣體。它來自化石油、煤、天然氣的燃燒。另外森林的燃燒,除了產生二氧化碳,也減少了能吸收二氧化碳的植物。

  甲烷主要是與農業有關的溫室氣體。水稻田中有機物的分解會釋放甲烷;牛消化道中細菌分解植物纖維亦排放出甲烷;白蟻吃木材的消化過程同樣會產生甲烷。

  氮氧化物則是從汽車排出;而用於冷媒的氟氯碳化合物也是一種溫室氣體。

氣體吸熱能力大不同

  各種溫室氣體因化學性質有異而有不同的吸熱特性。二氧化碳不是最強的吸熱氣體,但量最多,約佔溫室效應的75%。甲烷的吸熱能力比二氧化碳高20倍,約佔溫室效應20%。氮氧化物的吸熱能力比二氧化碳高120倍,而且它的影響力非常持久。至於氟氯碳化合物雖是大氣中的微量氣體,但其吸熱能力是二氧化碳的好幾千倍。

警訊數字

  過去250年,人類社會發展需要大量的能量。

    .煤和石油的產量比1800年增加了350倍。

    .汽車從1900年的零增加到2000年的7億7千5百萬部。

    .熱帶雨林也是史無前例大量的開伐。

    .自1750年起,人類的發展排放了3000億噸的二氧化碳到大氣中。其中一半是在1975年以後才增加的。

    .1850年到1950年間,大氣中的二氧化碳含量由百萬分之280增加到百萬分之310,100年內才上升15%。2005年的含量為百萬分之381,55年內卻增加了20%。顯示20世紀下半二氧化碳大量增加。

沒有溫室氣體!那還得了?

  溫室氣體可以吸住輻射熱能,如果大氣中沒有這些氣體,白天照射到地表的熱能在夜晚會輻射回天空,地球的平均温度會降到攝氏零下18度,這對生物而言太冷了。在二氧化碳與甲烷的作用下,地球的平均溫度可維持在攝氏15度左右。

廉價機票-付出的代價是氣候變遷!

  當你搭乘飛機從亞洲到歐洲時,除了長途飛行的不適外,你還多加入11公噸的二氧化碳到大氣層中。這些在高空釋放的二氧化碳對温室效應有很大的影響。

  飛機在高空飛行會排出二氧化碳、水氣、氮氧化物及油煙等物質,並形成凝結尾和促成卷雲的形成。這些凝結尾和卷雲會阻礙熱能的輻射,也加強了溫室效應,在晚班飛機和冬季飛行時影響會更明顯。

  在飛行距離方面,短程飛行的影響更嚴重,因為起降次數頻繁,每次加速都排放更多的二氧化碳。越洋長途飛行卻也因增加載油量而使飛行效率下降。

  全球暖化的衝擊效應有4~9 %是來自航空業,隨著廉價機票的普及,航空業在未來對全球暖化有更嚴重的影響,並在未來50年增加3倍之多。

  2007年12月20日,歐盟環境部門共同協商達到京都協議排放目標的具體做法時,卻沒有適時對航空業做出約束。

  環保團體更諷剌地評論,認為歐盟送給了航空業最好的聖誕禮物。

全球暖化:熱平衡失調的結果

  地球每日接受太陽光的照射,其中大約有三分之一的陽光會反射回外太空,其餘會被空氣、地表、水和植物所吸收。這些物體所吸收的能量會轉換成熱能,並輻射回大氣層和外太空去,因此能量輸入與輸出得以平衡。

  人類工業化及農業活動產生的各種氣體,如二氧化碳、甲烷、氮氧化物和氯氟碳化物等,稱為溫室氣體。溫室氣體會吸住熱能,使能量輸入大於輸出,失去平衡的結果是大氣層温度升高。隨著近200年温室氣體排放量的增加,全球温度也跟著上升,這就是所謂的全球暖化。

 

全球暖化的效應

預測全球暖化的電腦模擬程式

  影響氣候系統的因子很多,科學家可以透過電腦,在不同温室氣體濃度、太陽輻射、懸浮物和地表特性模擬氣候形態,再以現在和過去的氣候資料檢測電腦模型的正確性。

  電腦模擬氣候不是一件容易的事,有時必須兼顧由熱帶傳送到南北極能量移動這種大規模變化,和水氣形成雨滴這類小規模變化兩者的重要性,才能產生有預測價值的模型。雖然我們對雲的了解有限,但加入電腦模型就可提升電腦模擬對未來氣候預測的準確性。

  最近研究更顯示除了上述外在因子外,精確的電腦模擬應加進氣候系统的內部變化,如聖嬰現象、海流的變動和區域性的海洋熱能等。

不能再滑雪了!-高山冰河的熔化

  冰河的進退決定在雪的疊積和熔化之間的平衡。全球暖化會改變温度和降雪情形,因此平衡也受影響,負平衡會使冰河消退。

  地球80%的淡水儲存在冰河,很多地區的居民依賴冰河每年夏天熔化的水補充湖泊的水以進行灌溉和飲用。在挪威、阿爾卑斯山脈和北美洲的西北一帶,冰河熔水更可推動水力發電。

  當冰河在全球暖化影響下持續地消退,這些淡水資源也會耗竭,人的生計也將受到衝擊,更不用談冰河熔化造成海平面上升的影響。想一想,在運動與渡假方面,會有哪些國家十分關心冰河的消退?

生物多樣性的消失

  氣候變遷會改變生態系的降雨量、温濕度和疾病傳播等與生物生存有關的環境因子。

  最新的研究顯示氣候變遷促進雲的形成,形成白天較涼,晚上較暖的天氣形態,利於壺菌在箭毒蛙皮膚上生長。這種真菌感染會使箭毒蛙死亡。感染病雖是殺死蛙類的子彈,但氣候變遷才是那扣下的扳機。

  世界自然遺產亞達伯拉環礁是地球上受人類干擾很少的地方,但在長時間乾旱的影響下,造成蝸牛幼體的死亡。這也是氣候變遷對生物多樣性的負面影響。

  色彩鮮艶的箭毒蛙約有110種,牠們生活在中美洲和南美洲溪流裡,但自1980至1990年,已有大約三分之二消失了。2006年的研究更顯示全球暖化與中南美洲箭毒蛙的滅絕有直接的關連性。

全球暖化與健康

  電腦模型預測全球暖化將造成更多高溫效應,例如2003年歐洲出現熱浪,氣溫高達40℃,共造成35000人死亡,而單在法國就有15000人,其中大部分是老人和病患。

  在傳染病方面,溫度上升使許多病媒擴張到熱帶以外或高緯度地區,如蚊子是瘧疾和登革熱的病媒,1970年以前,高海拔的低溫限制他們生活在低海拔一帶。但在全球暖化影響下,高海拔地區也開始出現蚊子的蹤跡,瘧疾也散播到衣索比亞、盧安達、烏干達及辛巴威等國的高原,而登革熱也在哥斯大黎加和墨西哥出現;哥倫比亞的安地斯山脈東部和印度的北方高原也發現可傳播登革熱和黃熱病的埃及斑蚊。

海平面的上升

  從古氣候的角度來看,今日的地球是屬於「冰河」時期,海平面相對比較低,也因此較呈現上升傾向,當溫度上升,海水會擴張並增加海洋體積,海水上升的速度大約是每年一毫米。溫度上升也會引起冰河和冰蓋的熔化,研究顯示這兩種淡水儲存庫的變化,在20世紀的年平均海水上升約為0.2至0.4毫米。假如所有冰河和冰蓋在今日熔化的話,海平面將會上升70米。

  海平面上升對沿海城市造成很大的衝擊,包括海岸線的沖蝕、水災更頻繁、土質鹽化和水質下降使農漁產受損,地下水受海水汙染和沙灘旅遊景點的消失也會影響許多人的生計。

  台灣中南部沿海因超抽地下水,使地層下陷,造成海平面相對較高、海水倒灌的問題,更是迫切需要被解決的。

颱風又來了!-降雨的改變/更劇烈的颱風

  夏天是颱風易形成的時期,溫暖的海水提供了颱風所需的熱能,所以我們自然會將全球暖化與熱帶颱風聯想在一起,因為就像是在火堆中加入更多木材一樣,溫度更高的海水會產生更多、更強烈的颱風。此外,更多的水氣蒸發將使下雨機會及雨量增加,也讓山崩和洪水更常發生,造成更多生命財產的損失。

 

解決方案

替代能源-太陽能

  太陽照射到地球的光是我們生存的終極能量來源。如果我們可以把太陽照射到地球一個小時的能量收集起來,可足夠供應全世界一整年的能量需求。但目前太陽能的效益仍不是很高,在美國的成本相當於火力發電的7倍。目前太陽能在全球能源供應上只佔很少比例,國際能源局在2006年的估算只有0.4%。

  太陽能成本高的主因是太陽能板上的光電電池,因為將矽加工到光電電池等級是很昂貴的過程;另一因素是支援太陽能的各種設施需要很大的投資。不過一旦其經濟規模夠大後,其價格應具有不錯的競爭力,到時我們就可以減低對火力發電的依賴。美國能源部更設定在2015年,使太陽能價格可與煤和石油發電相比。

生質燃料

  原油價格每桶已超過100美元,各國無不致力發展各種替代燃料。但每一種替代燃料都有優缺點,對環境的影響也不盡相同。

  生質燃料是目前大家較為熟悉的替代燃料。美國與巴西是目前酒精最大的生產國,美國利用玉米生產酒精,巴西則用生產量較高和糖分較多的甘蔗,效率也較好。目前巴西的汽車燃料已含高達85%的酒精,美國5%,而台灣中油則為3%。

  種植玉米需要很多土地,肥料和殺蟲劑也是化石油產品,加上酒精有腐蝕性,不能以傳统管線運送,必須依賴車輛運送,結果又增加了排放量。另一種纖維性生質燃料可利用各種加工剩餘植物纖維產生酒精,至少還要4至5年後才可量產,但其經濟性和對環境的衝擊比玉米相對低許多。你有想到什麼可用的植物纖維嗎?

  目前台灣政府正積極推廣天然氣替代燃料,目前只有20座加氣站,預計於五年內增加到150座。

因應全球暖化的企業策略

  在全球暖化的影響下,越來越多企業領導者認為環保行動是負責任的決策。依2006年的一份研究顯示,有90%的企業認為政府最快應在2015年制定更嚴苛的法令管制碳的排放。如何在未來更多「碳限制」的大環境下持續成長是所有企業不能忽略的課題。

  環保策略規劃必須要考慮策略的時機,企業必須隨時注意各種法令的變動和消費者對高效率產品的需求時間;其次是企業對環保的承諾,使環保理念成為企業的核心價值而不是外加功能;另外必須用這些經驗去影響政策,制定新的遊戲規則以改變競爭優勢;最後就是把危機轉為商機,以改變現有及創造新的市場。

  唯有拔得頭籌的企業,才能領先同業獲得更大的利基。

緩和暖化,就從你我開始

從現在開始,你的態度和行為將成為關鍵,別懷疑,拯救地球就是這麼簡單!

  *亮不亮,有關係-各種燈泡比一比

    .螺旋狀省電燈泡的價錢雖較貴,但其壽命長,節省電費多。

    .善用定時器或感應器節省開燈時間。

  *吃之前多想想

    .多吃本地的農產品,新鮮好吃、減少運輸成本,一舉數得!

    .少吃肉類,因為牛會排放氮氧化物、甲烷等溫室氣體,還吃掉許多穀類!

    .還要記得不要常喝瓶装水。

  *政府幫幫我吧!-聰明消費者:節能與環保標章

    .要真正成為明智的消費者,第一步就是習慣了解各種環保標章,但並不是每一種環保標章都有同樣的參考價值

    在美國出售的電器都有貼上「能源指引」標章,標章上會顯示該電器一年的耗電量與電費。買車時,出售汽車的玻璃窗上都貼有該車款在市區和高速公路行駛的耗油量與一年的燃料費用。這些都是參考性很高的標章,幫助消費者做選擇。

    .台灣雖然也有類似的環保標章,但資訊不夠充實,參考價值也較低。歐美環保團體未來期待政府更積極把環保標章做得更好。汽車的「暖化指標」標章就是其一。

  *多騎自行車,節能又健康!

    .利用汽車代步使我們很快到達目的地和遠地,這使我們更依賴石油,也造成環境衝擊,還讓我們運動不足,產生各種健康問題。來吧,讓我們一起使交通更健康吧!

    .使用自行車或走路,假日休閒騎腳踏車也比騎重型機車要環保!

    .包括荷蘭、挪威、法國等十多個歐洲城市已推動腳踏車租借系統,方便短途接駁,以巴黎2007年推動「Vélib’──市區公共自行車出租服務」最受矚目。具有自行車點密集、出租費用低廉、單車道規劃理想的優點,使用率很高,可解決城市的能源、空污、噪音、廢熱、交通事故問題;台灣也可望推出此服務。

    .在其他交通方面,應鼓勵共乘通勤,政府也可以考慮紅燈右轉措施,以減少車子等待時的額外油耗與廢氣排放。

與環境共生的建築

  為減少不必要的能源消耗,各國近年來均積極推動能源效率更高的綠建築。事實上,綠建築期望在整個建築生命週期,包括更好的選位、設計、建造、營運、維護和拆除等過程,以提升能源、水的使用效率和使用環保建材、工法等,藉此改善居住環境對人的健康與減少對環境的衝擊。

  綠建築是北美國家所使用的稱呼,在日本稱為「環境共生建築」,有些歐美國家稱為「生態建築」或「永續建築」等。 台灣綠建築評估指標包括:生態 (生物多樣性、綠化量、基地保水),節能 (日常節能),減廢 (二氧化碳及廢棄物減量),健康(室內環境、水資源、垃圾污染)等四大範疇。

辦公室的節能妙方

在辦公室方面,你不妨考慮

  .採購較省能源、污染物排放較少的公務車

  .重修與更新辦公大樓的空調、照明設備控制,這也會比再蓋新建築更經濟

  .鼓勵資源回收,減少紙張用量

能源之星環保標章

  當你啓動電腦時,你是否有注意螢幕右上角有一個能源之星(Energy Star)的標記?這是美國環保署於1992年推動的節能標章,有這個標章的產品,生產過程使用較少能源,但是品質不減。產品也有節能特性,不但帳單費用減少,汙染也減少,一舉數得!目前這個標章也應用到其他電器用品上。

  太陽能成本高的主因是太陽能板上的光電電池,因為將矽加工到光電電池等級是很昂貴的過程;另一因素是支援太陽能的各種設施需要很大的投資。不過一旦其經濟規模夠大後,其價格應具有不錯的競爭力,到時我們就可以減低對火力發電的依賴。美國能源部更設定在2015年,使太陽能價格可與煤和石油發電相比。

  多利用視訊會議減少跨國與各地奔波開會的交通成本,為減低飛行對環境的衝擊,可考慮下列的行動:

    .選擇效率比較高的新型飛機。

    .選擇離家較近的度假地,不但省錢,也減低飛行的不適與安檢的不便。

    .儘量改乘其他交通工具。

    .儘量利用視訊會議(你有看到展場的視訊會議設備嗎?)

    .儘可能搭乘白天的班機,因為晚班飛機飛行排放的氣體對氣候有比較大的影響。

    .減輕行李重量以降低耗油量。

 

第三世界會服氣嗎

有福獨享,有難同當的省思

  雖然氣候變遷是全球性的現象,但其負面衝擊對窮人與貧窮國家卻比較嚴重。全球暖化引起的海平面上升、高温、乾旱和強烈颱風都會直接影響這些高風險地區。這些國家難以應付急迫的危險,他們沒有足夠的科技、財力和調適能力,去防護、預警或遷移到較安全的地方居住,因此氣候變遷可能使得多年來各國致力減低窮困的努力遭受很大的挫折。

  對各國政府而言,最大的問題是如何以道德與負責任的態度來因應未來的不確定時,還能同時兼顧改善窮人的生活品質。

暖化是不會停止的!

  在暖化世界生活需要調適,政府低估了緩和暖化的困難度,也忽略了調適的重要性。當美國、中國與印度都不參與京都協議,可想見全球温度還是會上升的。事實上,就算我們今天停止所有二氧化碳的排放,全球暖化還會持續數十年。因此科學家與政府需要在緩和排放量的同時,發展暖化的調適方案,例如培育與種植耐旱的作物、建構防洪設施、野生動物走廊、制定不同的建築法規或禁止沿海蓋房子等措施,這些調適措施對貧窮國家更顯得重要,因為他們缺乏資源與能力去應付氣候變遷所引起的災難。

京都協議書

  氣候變遷是全球性議題,當然也要全世界的參與解決。1997年12月,聯合國氣候變遷綱要公約在日本協商京都協議書,於1998年3月16日由參與的141個國家簽署,並由2005年2月16日開始實施至2012年停止。

  京都協議書的具體做法是規範各簽署國六種温室氣體的排放要降到1990年的標準。目標是歐盟國家降低8%、美國7%和日本6%,而澳洲和冰島兩國可分別增加8%和10%。假如京都協議書完全成功執行,預測到2050年温度可下降到攝氏0.2至0.28度之間。

  協議之初美國與澳洲持反對的態度,其中澳洲的反對理由 是影響澳洲的工作機會,而且中國與印度這兩個經濟快速成長的國家,在協議書中卻不必減量。2007年澳洲大選,適逢澳洲罕見的大乾旱,主要的政見是環保議題,勝出的總理在12月3日立即確認簽訂京都協議書。

2019 / 10 / 18 更新

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