陳巾眉

經濟學家經常將氣候變遷描述為「存量與流量」 的問題。因為溫室效應以及氣候變遷，是根據大氣中的溫室氣體濃度──也就是「存量」；而人類可以掌控的是，減少更多的溫室氣體排放──流量。大氣中的溫室氣體存量，取決於人類排放的量和能夠被海洋與植物吸收的量之差值。讓我們拿浴缸做比喻，浴缸本身代表大氣，水則是溫室氣體存量。水龍頭代表人類排放的溫室氣體，而緩慢的排水孔則代表大自然界移除溫室氣體過程。如果水龍頭持續流水，但是排水孔排水的速度非常緩慢，浴缸裡的水量就會持續增加。為了制止人類造成的全球暖化，必須阻止大氣中的溫室氣體存量繼續增加。為達成這目標，需要減少溫室氣體排放量直到達成自然界的移除平衡。現階段，大氣中的溫室氣體存量是穩定的，也就是為何許多經濟學家和科學家強調穩定溫室氣體存量的目標。大氣中的溫室氣體存量越低，就越容易達到全球升溫不超過2℃的目標。科學家建議，達成此目標有50%的成功機率，只要每年的

在一場國際氣候公約的會議中，畫面中的男子，正注視著螢幕上顯示的大氣中溫室氣體濃度，那麼，解決氣候問題的終極目標究竟是什麼？可從以下三方面來談：溫度目標最終，溫度升高是最重要的議題，因為暖化是造成所有其他氣候變遷問題的元兇。何謂「安全的」升溫範圍，目前並沒有定論，但是希望能夠降低風險達到可接受的範圍，並努力減少突破氣候系統「臨界點」（tipping points）的機會。目前，世界上大部份國家已經簽署了限制升溫不超過2℃的目標。本文所談的比較基準，是指相較於工業革命前的溫度。然而，並非所有的國家都接受這個目標。像是最先受到氣候變遷影響的國家，例如低海拔的海島國家可能受到升高海平面危及，就要求應該將升溫限制為不超過1.5℃。最新的科學論文也指出，若接受溫度上升到2℃就可能造成災難降臨。

電腦模型是其中一個科學家用來了解氣候的技術工具，並且能夠模擬氣候如何因應一些變化，像是逐漸上升的溫室氣體濃度；也可以針對區域性或全球性的氣候系統來模擬。氣候系統極其複雜，沒有數學模型可以完整且完美地呈現出所有的細節。所以，電腦模型和真實之間存在些許差異，在呈現電腦模擬結果時也可以估計出和真實的差異有多大。儘管如此，科學家們相信電腦模型可以預測廣大面向的變化，像是全球溫度上升。政府間氣候變遷小組（IPCC）也對預測大範圍氣候的電腦模型提出三個佐證理由:電腦模型的基本原理是根基於扎實的物理法則；電腦模型能夠成功地預測或是重現當今的氣候變化；電腦模型也能夠成功地重現過去的氣候變遷，包括全球性氣溫變化。比較世界各地不同氣候中心所獨立發展的電腦模型，提供了更多信心，這些模型針對全球或是大陸型的氣候預測具有一致性。為了盡量減少單一模型的不確定性，科學家在不同的電腦模型模擬相同的情境並比較其結果的差異。

除了水蒸氣以外，其他四種主要的溫室氣體是：二氧化碳、甲烷、氧化亞氮以及氟氯碳化物（CFCs )。這些溫室氣體滯留在大氣中的時間長短不一，短從數個月，最長可達千年之久，影響氣候變遷的時間效應都不相同。最顯著的人類所排放溫室氣體是二氧化碳，其生命週期最難判定，因為二氧化碳有數個途徑能夠從大氣中移除。排放出的二氧化碳約有65%~80%會在20~200年間溶解在海洋裡。其餘的二氧化碳則是經過緩慢的化學風化或是岩石形成過程被吸收。以上的現象意味著，只要二氧化碳存在大氣中，將會持續影響大氣幾千年之久。相對地，甲烷存在大氣中的時間約為12年，主要可藉由化學反應從大氣中移除。雖然甲烷是相對溫室效應較強的溫室氣體，但影響的時間則較為短暫。氧化亞氮會在大氣的平流層被移除，但是速度相對甲烷更緩慢，約會停留114年。含氯或是含氟的氣體化合物家族（FCs、HCFCs、HFCs、PFCs）很龐大，包含許多不同種的化學

IPCC是「政府間氣候變遷小組」（Intergovernmental Panel on Climate Change）的簡稱，成立於1988，是聯合國組織之一，負責研究與評估氣候變遷。每隔5-7年，IPCC會集結、整理所有氣候變遷相關研究的報告內容，出版一份綜合評估報告。最近一次是2007年出版了第四次評估報告（assessment report 4，簡稱為AR4），內容超過2,800頁。第五次評估報告（AR5）預定於2013~2014間出版。IPCC評估報告共分成三大冊，每一冊由個別的工作小組負責。第一工作小組（Working group1，簡稱WG1）檢視氣候變遷以及人類造成氣候變遷的證據；第二工作小組（WG2）主要研究氣候變遷的效應，以及動植物與人類如何調適；第三工作小組（WG3）則研究如何減緩氣候變遷。IPCC整體的研究、審查與撰寫報告過程需要花上數年的時間。

水蒸氣是造成溫室效應的最大來源，而大氣中水蒸氣含量增加，人類確實沒有直接責任。但是，科學證據顯示，人類因排放二氧化碳等溫室氣體造成的暖化效應，已經加速水蒸氣的蒸發速度，使得大氣中的水蒸氣含量大為增加。二氧化碳在會在大氣中停留數個世紀之久，和二氧化碳不同的是，水蒸氣在大氣中的循環非常迅速，從海洋等地方蒸發，再以雨雪的形式降回。因為水蒸發的速度隨著溫度升高而加快，任一時間點大氣中的水蒸氣含量和大氣中的溫室氣體量息息相關。這是一個正向反饋迴圈（positive feedback loop）的例證：人類排放二氧化碳，造成氣候暖化，加速水蒸發速度，也加劇了溫室效應。事實上，科學家認為水蒸發是全球氣候系統中最重要的正向反饋迴圈，使得氣候隨著溫室氣體排放而改變的敏感程度，達到雙倍甚至三倍。

在氣候變遷的環境中，反饋迴圈（feedback loop）有可能是惡性也有可能是良性的循環──加速或是減緩氣候暖化效應。正向的反饋迴圈加速溫度升高，但是負向的反饋迴圈會減緩溫度上升。科學家已經警覺到了氣候系統內數種正向的反饋迴圈。其中一個例子就是融化的冰山。因為冰山是淺色且具反射效果，可以將照射在冰山上大部分的陽光反射回外太空，限制了冰山造成暖化的效果。但是，當地球越來越溫暖，冰山逐漸融化後，露出底下的深色陸地與海洋。結果造成了更多的陽光能量被吸受，溫暖化效應加乘，結果導致更多的冰山融化，無窮迴圈。還有其他各種造成氣候變遷的反饋迴圈──像是與土壤和永凍土有關的溫室氣體排放、海洋蒸發改變等，已經為人所知或是已知存在。這些反饋迴圈本身就已經夠複雜了，如果將其放在全球的氣候系統整體來看，就更複雜了。有些已經開始產生效應，有些則尚未有影響。甚至還有更多無論是正向或反向的反饋迴圈，仍不為人知。由於這

20世紀早期，當時的認知為人類行為即使會改變區域性氣候（例如，砍伐森林和開墾原生地），但不會影響到全球性氣候。歷史上的冰河時期及其他嚴峻的氣候變遷，都是科學研究的首要目標，但當時很少人認為這是即刻的威脅，幾乎沒有人認為人類可以造成全球的氣候變遷。少數幾位先驅者，像是瑞典的化學家Svante Arrhenius（1890），已經發現燃燒化石燃料可能造成全球氣候變遷，但是這些觀點在當時並不受到科學界重視。1958年開始，藉由精確地量測，確認了大氣中的二氧化碳量持續穩定成長。1960年代陸續出現精細的電腦模擬程式，運算所得的資訊支持數十年前的想法：溫室氣體排放量增加，確實會造成氣候暖化。1980年代，全球氣溫急速上升，終究，促使這個議題獲得了媒體、大眾與科學家的關注。

就像是「水循環」描述水分子在河流、海洋、陸地和大氣之間的轉移，「碳循環」代表的是碳分子在地球不同的系統中，大氣以及動植物體內的循環過程。碳循環是地球上生命自然和不可切割的一部分。當動物攝取了植物，葉片上的碳分子就會進入到動物體內。當動物死亡後，軀體腐爛，碳分子和氧氣結合形成二氧化碳。樹木在光合作用的過程即會吸收二氧化碳，光合作用的產物(葡萄糖)最終形成植物的枝幹。二氧化碳也可能會被海洋吸收，生生不息的循環。雖然基本的碳循環過程尚未有重大的變化，在過去一百年來，人類已經大幅度地增加大氣中的二氧化碳量，將儲存在地底下數百萬年的碳分子──以石油、煤和天然氣的形式──因為燃燒這些化石燃料因而釋放碳分子到大氣中。強烈的科學證據顯示，這個過程導致了全球暖化。

有許多不同的方法可以來比較每個國家的碳足跡。包括溫室氣體總排放量、人均排放量(per capita emissions)、歷史排放量、以及消耗產品所造成的排放量，而非製造產品的排放量。每種計算方式所呈現的意涵都不同，單一計算方式也無法完整地表現真實情況。以下簡要地說明各種計算方式與數據。最簡單且最廣泛用來比較國家排放量的方法，就是將所有燃燒的化石燃料造成的二氧化碳排放量相加。根據美國能源資訊協會2009年資訊，排放量前10大國家分別為：點此可看所有國家的排名

歷史上記載小冰期(little ice age)最早發生在14世紀，並且持續到19世紀中，是一千年中北半球最冷的一段期間。週期性的瘟疫和飢荒在歐洲蔓延，阿爾卑斯山的冰河擴散吞噬了許多村落。其中一項影響因素在於太陽能量低落。從樹木年輪和冰芯的碳同位素可以發現這段期間太陽輻射減少。此外，從1610年開始觀測太陽黑子後，1645~1715年間幾乎沒有觀測到太陽黑子的紀錄報告。最近的研究顯示，太陽對於小冰期的影響相對重要。另外，火山也是影響因子之一。16世紀後火山噴發相較中世紀溫暖期來得頻仍。1815年印尼的Tambora火山噴發，可說是火山噴發紀錄史上最猛烈的其中之一， 造成1816年災難性的寒冷夏天。這一個沒有夏天的年度，北歐的農作歉收，美國佛蒙特州下雪持續到6月上旬。

生質能源指的是從生物質提煉的能源，包括使用牛糞當作煮飯的柴火、使用酒精燃料為基礎的車輛汽油。不像石油、煤與天然氣，生質能源是可再生的能源選擇，因為生物質較容易再生。現階段，生質能源佔了全球再生能源的絕大部份。生質燃料一詞有時候可以和生質能源交替使用，不過生質燃料通常指的是液態生質能源，像是生質柴油和生質酒精（可用在汽油引擎）。一般認為生質能源是對環境友善的，因為，理論上，植物樹木燃燒所釋放的CO2能夠被新植的樹木吸收平衡。然而，生質能源的環境與社會效益，卻處在競爭拉扯的天平兩端──尤其是生質燃料通常產自糧食作物，像是棕櫚油、玉米或是糖。對於生質燃料的批評聲浪來自兩方面。第一點在於，專門為了提取能源而種植作物，會加重土地使用的負荷，加速砍伐森林和糧價飆漲。另一點則是，種植某些作物會產生較多的溫室氣體排放。例如，從玉米提取生質酒精，在使用托拉機、肥料和處理玉米提煉生質酒精的過程會產生大量的溫室