全球暖化Global Warming

全球警訊 Global Warning

全球暖化 Global Warming

全球警訊Global Warning

全球氣溫上升速度明顯加快

每 10 年上升 0.0740.018( 最近 100 年 ) 每 10 年上升 0.1280.026 ( 最近 50 年 )

上升率

資料來源：政府間氣候變遷專門委員會（ IPCC ）

全球平均溫度 年均值 線性趨勢平滑序列誤差帶

離均差攝

氏度(1

961-

1990

)

全球平均溫度升高

全球平均海平面高度升高

北半球冰雪覆蓋面積減少

全球暖化的現象

海水位平均每年上升 1.8 毫米，近 10年上升速度增加為每年 3.1 毫米

全球平均溫度上升0.74℃

1978 年後衛星觀測，北極海冰覆蓋面積每 10 年平均縮小 2.7 ％資料來源：政府間氣候變遷小組（ IPCC ）

氣溫、海平面及北半球冰雪覆蓋

(From 不願面對的真相 )

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(From 不願面對的真相 )

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(From 不願面對的真相 )

喜馬拉雅冰河 (1974-1994)

(From 不願面對的真相 )

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(From 不願面對的真相 )

(From 不願面對的真相 )

近期海水位上升的威脅來自北極與格陵蘭融冰。

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海洋發燒氣候變遷引發更多的天災

最重要的原因是

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大部分的太陽幅射熱能都儲存在海洋海溫上昇將導致氣候嚴重失衡

1961-2003 1993-2003

儲熱總量 (1022J)

海洋 冰河、冰帽 格陵蘭冰被 大西洋冰被

大氣 大陸

極地海冰 總變化

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海洋發燒將導致氣候嚴重失衡

海洋調節

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地球在呼吸 (CO2 逐年上升 )

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地球的呼吸變大了？

許德敦’ s blogger

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海流及大洋環境產生改變Indirect Effects －海洋環流的改變

溫鹽環流 -

地球體溫調控裝置溶冰啟動 ?

海水鹽度

海水溫度上升的熱區

Direct Effects －颱風強度的改變

Webster et al. (2005) Science, 309

熱帶、亞熱帶海洋溫昇幅度不大，但蒸發量大，颱風暴雨等極端氣象之發生頻率變高。

全球暖化的證據( 有人說這個最有力 !)

氣候決定了我們的生活• 收成好壞看老天爺臉色 • 富裕及健康的人口居住在擁有豐碩的食物及水果之氣候區 • 在赤道區域 , 因為炙熱的氣候及很差的生活條件 , 所以沒有富裕的國家 • 西歐及北美擁有很好的氣候條件 , 種植很多的植物及水果 , 因此大部份富裕的國家都在那裡

經濟要素 : 氣候1. 世界國民生產毛額超過 30 兆億美元 , 其中五分之四 (25 兆 )的經濟活動是與天氣有關係的。2. 盧森堡 (3 萬 8,830 美元 ) 與剛果民主共和國 (90 美元 ) 生產毛額

- 在剛果 , 由於惡烈的天氣狀況 , 簡單的生存條件對當地而言就非常困難。因此幾乎不可能可以生產任何種類的農作物或作物。 3. 菲律賓南部的 Davao 與德國的科隆

- 菲律賓南部的納卯市下雨 , 雨點如豆般大的落下來 , 每個月的平均雨量是 160 豪米 . 因此每次下雨 戶外工作就停頓癱瘓 .清理的工作花費相當昂貴。菲律賓每人的生產毛額是 1030 美元 。- 科隆平均月雨量是 67 毫米。若突然下雨了 , 人們就會湧進商店街 , 咖啡廳躲雨 , 順便買一些東西或喝喝咖啡 , 所以經濟還因此而成長。

氣候的定義 在長達數十年期間，大氣 - 海洋 -陸地系統狀態的統計系集 (statistical ensemble) A. S. Monin 之定義 各地每年循環不停地之季節變化的長期平均特性，包括大氣 - 海洋 -陸地系統的統計特性，而非任何時刻的確切狀態。 統計某地 30 年期間氣候特性的系集平均 世界氣象組織 (WMO) 之定義 WMO 每隔 30 年必須公佈當地氣候的統計計量，譬如目前各地之氣候狀態均以 1951-1980 的平均氣候狀態

( 如平均溫度 ) 為參考點。

After Discovery, 2001

氣候帶 Climograph

After Discovery, 2001

氣候帶 300m=500km

After Discovery, 2001

氣候帶 Climograph

After Discovery, 2001

氣候帶

變化

Climograph

After Discovery, 2001

氣候帶 Climograph

After Discovery, 2001

氣候帶 Climograph

After Discovery, 2001

氣候帶 Climograph

地球的氣候帶分佈(FAO, 1991)

生物圈與大氣圈的回饋作用• 蓋亞假說 英國物理學家 James Lovelock提出，所有的生物互相作用去調節環境，使世界上生物的數量保持平衡。 ( 地球自癒功能 )

-- 雛菊世界如果星球上只有黑菊花與白菊花兩種生物… .若星球溫升太高，黑菊花吸收太多而大量死亡，白菊花繁殖成為多數，反射更多太陽熱量，使星球冷卻下來，黑菊花又開始開花，吸收熱量…… -- 硫化二甲烷 (dimethyl sulphide, DMS) DMS 為造雲的前導物質 (凝結核 )，大洋中的水氣才能形成雲層或降水，海洋中的海藻會製造化學物質 DMS，以數量及分佈水層調節 DMS製造量，調節大氣的雲量，在海洋氣候上扮演重要角色。

氣候變化的代表性觀測項

10x

大氣變化的尺度譜

(取自 張家誠 ,1978)股市

過去 8 億年間，冷暖氣候多次地交替出現，我們目前的氣候相對而言是處於較冷的狀態。

Past 1 m yrs

Past 10 t yr

全新世最大值

來源： Folland et al., 1990

小冰河期中世紀溫暖期

來源： IPCC, 2001

如何重建地球的氣候資料• 歷史文獻

– 將氣候記載轉化為氣候參數• 物候學

– 以物候現象出現日期為指標• 生物學

– 生物界限 /樹輪 / 植物孢粉• 自然地理因子

– 海洋 , 河川 ,湖泊 , 冰川 , 雪線• 同位素

– 碳同位素 ,氧同位• 古岩層 ,古生物化石及古土層

– 地質時代氣候狀況之間接材料

Source: 周淑貞等 , 氣候學與氣象學

倫敦近郊雀兒喜 (Chelsea)

倫敦市區國會建築

荷蘭阿姆斯特丹

十五世紀荷蘭阿姆斯特丹

從文史典籍重建中國歷代之相對氣溫

挪威雪線紀錄 中國歷代之相對氣溫

人文紀錄與自然紀錄比較

如何重建地球的氣候資料• 歷史文獻

– 將氣候記載轉化為氣候參數• 物候學

– 以物候現象出現日期為指標• 生物學

– 生物界限 /樹輪 / 植物孢粉• 自然地理因子

– 海洋 , 河川 ,湖泊 , 冰川 , 雪線• 同位素

– 碳同位素 ,氧同位• 古岩層 ,古生物化石及古土層

– 地質時代氣候狀況之間接材料

•與氣候學 (Climology) 相似，都是觀測各地春、夏、秋、冬四季變化的科學。不同之處在於氣候學為觀測一地區之寒暑、晴雨、風雲變化等，物候學則為觀測經年植物之生長或榮枯、動物的行動或生育。•更簡言之，探討花香、鳥語、河凍等大自然界言語之相互連鎖關係者即為「物候學」。•物候學在日本稱為生物季節學，二十四節氣或七十二候全傳自中國。櫻花開花記錄 1200 年來毫未間斷，乃世界最長一項物候記錄。目前在日本有 1500 個物候觀測點隸屬於氣象廳，農業氣象與物候學均為日本氣象學之重要部門。•在生物季節法則裡，緯度每差 1 度或海拔高度每差 100 公尺，生物季節現象相差 4 天。

物候學 (Phenology)

冬至夏至

春分

秋分

小寒大寒立春雨水驚蟄清明榖雨立夏小滿

芒種

小暑大暑

立秋 處暑 白露 寒露 霜降 立冬小雪

大雪

詩云 :春雨驚春清榖天 , 夏滿芒夏暑相連秋處露秋寒霜降 , 冬雪雪冬大小寒每日雨節日期定 , 主多不差一兩天紅字 : 中氣

立春 315° 2/4 or 2/5雨水 330° 2/19 or 2/20驚蟄 345° 3/6 or3/7春分 0° 3/21 or 3/22清明 15° 4/5 or 4/6榖雨 30° 4/20 or 4/21立夏 45° 5/6 or 5/7小滿 60° 5/21 or 5/22芒種 75° 6/6 or 6/7夏至 90° 6/21 or 6/22小暑 105° 7/7 or 7/8大暑 120° 7/23 or 7/24立秋 135° 8/8 or 8/9處暑 150° 8/23 or 8/24白露 165° 9/8 or 9/9秋分 180° 9/23 or 9/24寒露 195° 10/8 or 10/9霜降 210° 10/23 or 10/24立冬 225° 11/7 or 11/8小雪 240° 11/22 or 11/23大雪 255° 12/7 or 12/8冬至 270° 12/22 or 12/23小寒 285° 1/5 or 1/6大寒 300° 1/20 or 1/21

孟春

仲春

季春

孟夏

仲夏

季夏

孟秋

仲秋

季秋

孟冬

仲冬

季冬 十二月

十一月

十月

九月

八月

七月

六月

五月

四月

一月

二月

三月

寅月

卯月

辰月

巳月

午月

未月

申月

酉月

戌月

亥月

子月

丑月

周天度 太陽曆季名 月令 節氣 月令地支月令須包含中氣，無法包含中氣則次月閏月處理

如何重建地球的氣候資料• 歷史文獻

– 將氣候記載轉化為氣候參數• 物候學

– 以物候現象出現日期為指標• 生物學

– 生物界限 / 樹輪 / 植物孢粉• 自然地理因子

– 海洋 , 河川 ,湖泊 , 冰川 , 雪線• 同位素

– 碳同位素 ,氧同位• 古岩層 ,古生物化石及古土層

– 地質時代氣候狀況之間接材料

如何重建地球的氣候資料• 歷史文獻

– 將氣候記載轉化為氣候參數• 物候學

– 以物候現象出現日期為指標• 生物學

– 生物界限 /樹輪 / 植物孢粉• 自然地理因子

– 海洋 , 河川 , 湖泊 , 冰川 , 雪線• 同位素

– 碳同位素 ,氧同位• 古岩層 ,古生物化石及古土層

– 地質時代氣候狀況之間接材料

喜馬拉雅冰河 (1974-1994)

凍原縮減凍結土加速暖化

如何重建地球的氣候資料• 歷史文獻

– 將氣候記載轉化為氣候參數• 物候學

– 以物候現象出現日期為指標• 生物學

– 生物界限 /樹輪 / 植物孢粉• 自然地理因子

– 海洋 , 河川 ,湖泊 , 冰川 , 雪線• 同位素

– 碳同位素 , 氧同位• 古岩層 ,古生物化石及古土層

– 地質時代氣候狀況之間接材料

建立地球的病歷 ( 氣候 ) 資料姓名 : 地球 年齡 :46 億

• 歷史文獻– 將氣候記載轉化為氣候參數

• 物候學– 以物候現象出現日期為指標

• 生物學– 生物界限 /樹輪 / 植物孢粉

• 自然地理因子– 海洋 , 河川 ,湖泊 , 冰川 , 雪線

• 同位素– 碳同位素 ,氧同位

• 古岩層 ,古生物化石及古土層– 地質時代氣候狀況之間接材料

小冰河期中世紀溫暖期

歐洲的氣候十分溫和，豐收不斷，甚少饑荒。北極海浮冰覆蓋面積明顯縮小。冰島人在西元 982 年首次抵達格陵蘭，之後更往西航行至加拿大。在冰島及格陵蘭甚至有穀類收成，而且漁獲頗豐。冰島的古籍記載了一件英勇事績 : 在西元985-1000 年間，有人游泳橫渡格寧蘭的峽灣 (fjord) 帶回一隻成羊，顯示當時的氣候可能比現代溫暖許多。

近千年來的氣候變遷

小冰河期中世紀溫暖期

歐洲大陸的葡萄園的開墾範圍比目前還往北推進約 500公里，英格蘭目前仍存在的許多中世紀葡萄園遺跡就是最好的證據。科學家依此推斷當時的夏季平均溫度可能比 20 世紀高出 0.7 -1℃ ℃ 。美國加州白山的松樹年輪資料也顯示11-13 世紀之間的樹輪比之前及之後的年代都來得寬。當地松樹的生長主要取決於夏季氣溫，與降水多寡較無相關。由此判斷，當時的白山氣溫應該偏高。

晉朝、南北朝至 20 世紀的中國氣溫變化 (劉昭明， 1992)

小冰河期中世紀溫暖期

宋漢代以前，黃河流域溫暖多雨，仍有稻、竹等植物；北宋太宗中期( 西元 10 世紀 )，氣溫迅速下降，進入長達數百年之久的冷期；南宋時，氣候較寒冷而且乾旱，稻、竹等已不多見。依據劉昭民先生的統計，唐代的 300 年中，冬無雪的年數達 19 次之多，是各朝代之冠；其中 12 次發生於西元 710-822 年的 112 年之間。相反的，南宋的古籍則多是『錢塘大寒屢雪，冰厚數寸』之類的記載。學者估計，南宋杭州年平均溫度比現在低 1 -1.5℃ ℃ 。依據日本皇家御花園保存的櫻花盛開日期記錄 : 在 9 世紀，櫻花盛開多在早春；到了 12 世紀，卻多發生於晚春，平均而言，晚了約二週。上述記錄之間的差異顯示，發生於歐洲的中世紀暖期可能不是全球性的現象。

小冰河期中世紀溫暖期

13 世紀氣候逐漸變冷，海冰覆蓋面積增加，海上惡劣天氣頻繁不利於航行。在歐洲大陸，惡劣天氣頻率逐漸昇高，農作及漁獲量皆明顯下降。歐洲北大西洋沿岸頻遭風暴侵襲，海岸受到侵蝕且洪水斷。 13 世紀後葉及 14 世紀前葉，饑荒更是頻頻發生，低溫狀態維持到 19 世紀中葉，稱為小冰河期。小冰河期的另特色是天氣變異相當大，亦即極端天氣發生的頻率較高。中英格蘭的氣象資料顯示，在 1659-1979 年之間，最冷及最熱的冬天與夏天多發生在小冰河期。倫敦的泰晤士河河面在 1964-5到 1813-4 之間結凍 20-22 次，荷蘭的運河也經常結冰。

晉朝、南北朝至 20 世紀的中國氣溫變化 (劉昭明， 1992)

小冰河期中世紀溫暖期

宋當歐洲仍處於中世紀暖期時，中國就已進入長達數百年的冷期，在南宋期間，氣候曾經一度回暖，但是仍舊偏低，而且維持不久，之後的元、明、清三代大多屬於寒冷的年代。明代中葉及後葉，氣候寒冷乾旱，在 16 世紀中，旱災發生次數高達 84 次，居歷史上各世紀之冠。

晉朝、南北朝至 20 世紀的中國氣溫變化 (劉昭明， 1992)

小冰河期中世紀溫暖期

宋

•發生於歐洲之中世紀暖期非全球現象•小冰河時期則為全球性現象

?

IPCC 評估報告中的暖化數據

10000 5000 0 Time (before 2005)

一萬年來大氣溫室氣體變動南極冰蕊紀錄

and近年儀器測量值

(IPCC 2007)

(IPCC,2007)

(IPCC,2001)

雨量變化趨勢

(IPCC,2001)

氣候變暖了嗎 ﹖•全球平均地面氣溫自 19 世紀末以來上升了 0.3- 0.6℃；最近 40 年則上升了 0.2-0.3 ℃ 。 [最近 50 年上昇 0.74 (0.56~0.92 )]℃ ℃•暖化最明顯的地區是 40N-70N; 有些地區則變冷。 (普遍上昇 )• 最近 50 年的日溫差有變小的趨勢 ( 因為雲量增加，夜晚氣溫升高 ) 。•自 1973 年以來，海冰覆蓋面積無一致性的變化。亦即，有些地區增加，有些地區減少。 (普遍縮減 )氣候變濕了嗎 ﹖•全球平均雨量在 20 世紀增加了 1% 。•1988 年以來，雪蓋面積 ( snow cover )小於 1974-1994 的平均值。

IPCC科學家 1995 年報告之結論 (vs 2007 年 )

氣候更多變，更惡劣了嗎？•惡劣氣候的發生頻率無一致性的變化，亦即，有些地區增加，有些地區減少。 (顯著增加 )• 除了 Sahel等少數地區，發生乾旱的頻率並無明顯的變化。 (明顯擴大 )•某些地區發生豪雨的頻率增加，但是並無明顯的大規模的變化。•北大西洋發生強烈溫帶氣旋的出現頻率增加 ; 熱帶氣旋 ( 如颱風 )則強度減弱。 ( 可能增強 )•酷寒發生頻率降低，但是熱浪發生頻率並無明顯變化。 (明顯增加 )20 世紀變暖了嗎？•北半球夏季溫度是西元 1400 年以來最高的。 (20 世紀下半葉，北半球平均溫度很可能高於過去 500 年中任何一個 50 年，並可能是過去 1300年中最高的 50 年。2007 對「海洋酸化」及「海水位上昇」更確定

2007 年的評估報告結論

2007 年的評估報告結論 ( 海水位上昇 )

2013/9/29 IPCC AR5公布所有預測又往上修