简单地说,全球暖化(global warming)是指工业革命以来,人类不断燃烧好像煤和石油等的化石燃料(fossil fuels),从而把大量的二氧化碳排放到大气层之中;而这些二氧化碳则透过温室效应(greenhouse effect)的作用,致令整个地球的温度不断上升的这个现象。
今天,全球暖化已被公认为面对全人类的一项重大威胁。
但留意在不少公众讨论或国际会议之中,一个更为常用的字眼是气候变化(climate change)。
严格来说,气候变化可以是自然现象,也可以是人为的结果。
但在上述的这些讨论中,所指的变化主要乃由人为的全球气候暖化所引致,因此两个名称大致上可以互为交替地使用(虽然严格来说,一个是因,一个是果)。
留意气候变化和天气变化是两个不同的概念。天气(weather)是指某一地方于某一时间里感受到的气压、温度、湿度、风向、风速、云量、日照量、降雨、降雪、结霜、能见度等的变化;而气候变化所指的,则是这些天气变化在周年的基础上的长期性变动(long-term inter-annual changes in weather patterns)。
近年来,由于意识到问题的严重性,一些学者开始使用气候失衡(climaticdisruption/destalilization)甚至气候危机(climate crisis)这些字眼。
这无疑更能凸显问题的严重性,从而引起大众对这个问题的关注。
化石燃料是远古的阳光
让我们回到文首的解说之上。煤和石油等燃料之所以被称为化石燃料,是因为它们都是由古代生物的遗体所形成的。
科学家的研究显示,在漫长的地质年代即以百万年或以上为单位的岁月,地壳可以出现沧海桑田般所谓大规模变动。
而煤(coal)便是植物的遗体在地层里的高温和高压环境下,经历了亿万年的变化而形成。
至于石油(petroleum),则是海洋生物在相类似的环境下所形成。(另一种化石燃料是天然气(natural gas)它形成的原理也跟煤和石油大致相似)由于这些燃料所蕴含的能量,最终乃由植物透过光合作用所获得,而光合作用的能量来源是太阳,因此就某一意义而言,我们在使用的这些化石燃料时,其实是在释放一些远古的阳光,晚间亮起所谓电灯照明,原来正享受着远古的阳光,这本是十分浪漫的一回事,可惜的是,由于这种释放已经超越大自然所能容纳的限度,浪漫的事情已经变成灾难之源。
二氧化碳导致温室效应
罪魁祸首不用说是二氧化碳。
从化学的角度看,所有化石燃料都只是不同类别的碳氢化合物(hydrocarbons),它们的燃烧即等于跟氧(oxygen)结合,因此二氧化碳——其中的碳来自燃料、氧来自大气层,是必然的产物或称废气也无不可。
二氧化碳是一种我们并不陌生的气体。
我们上小学时便已知道,作为动物的一种,人类需要不断吸入氧气和呼出二氧化碳。相反,所有植物因为要进行光合作用,所以需要不断吸入二氧化碳而呼出氧气。
而大气层中的氧气和二氧化碳含量,亦因此达致一个微妙的平衡。
不错,二氧化碳是一种无色、无味、无臭也无毒的气体。它每一刻都在我们的身体内流转。
它有什么可怕呢?
这便把我们带到温室效应(greenhoues effect)这个现象之上。
原来太阳辐射的能量,主要集中在可见光的短波波段,而当它自太空抵达地球之时,除非受到云层的遮挡,否则很容易便可以穿透大气层而直达地面。
但当大地吸收了这些辐射的能量而温度上升,从而发出集中于长波波段的红外线辐射又称热辐射之时,这些辐射便很容易受到地球大气层的某些成份所强烈吸收。
二氧化碳正是一种会强烈吸收红外线辐射的气体。而当它吸收了这些辐射而温度上升时,它也会发出自己的红外线。这些辐射会有一部分从大气中射返地球,从而令地球接受的总辐射量增加。总的结果,是把地球表面的温度提高了。由于这种增温的效应,与人们借玻璃造的温室(greenhouse)以把其内的气温提高的原理相似,因此科学家把这一效应称为温室效应,而把具有这种效应的气体称为温室气体(greenhouse gas,简称GHG)。
事实上,除了太阳辐射的易进难出外,玻璃增温效应更大程度上是来自空气无法透过对流活动(convection)散热。
但由于这个名称已被接受,科学家也没有特意修正。
啊!原来二氧化碳导致的温室效应才是罪魁祸首!你可能立即得出这样的结论。
但事情并没有这么简单。首先,地球大气层中最重要的温室气体不是二氧化碳而是水汽(water vapour)。
此外,温室效应本身是一件好事而非坏事。
让我们先看看第二点。原来按照科学家的研究显示,撇除人类所作的影响,如果没有了大气层的温室效应作用,地球的气温平均水平将会是摄氏零下18度,而并非好像今这般怡人的摄氏14度左右。摄氏零下18度的地球将会是一个完全冰封的世界,我们很难想象生命能够在这样的世界里滋长起来。也就是说,天然的温室效应是一件天大的好事。
至于有关水汽的一点,温室效应作用最大的大气成份的确是水汽而非二氧化碳,但就全球暖化这个问题而言,水汽并非问题的症结所在。
首先,地球表面四分之三以上是海洋,人类的活动对全球的蒸发量的直接影响可谓微乎其微。
此外,地球水循环(water cycle)的速率十分之快,水汽一般只会在大气中逗留数天,便会以露水、降雨、降雪等形式回到地上。具体的研究显示,迄今为止,全球暖化背后的成因,主要来自大气层中二氧化碳含量的增加,而并非水汽含量的增加。
问题终于看清楚了。全球暖化危机的元凶并非温室效应本身,而是人为加剧了温室效应(human-enhanced greenhouse effect)。
溯本寻源,是因为人类的大量燃烧化石燃料而把大气层中的二氧化碳含量提升了。
往后我们会看到,除了二氧化碳和水汽外,大气还有其他的温室气体,而其中的甲烷(merthane)更令不少科学家忧心。但整体来说,二氧化碳的不断上升仍是问题的主要源头。
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