氣候變遷｜Climate Change

泰宇版

學習目標

• 能區分天氣與氣候，並理解氣候變遷具有從數年、數萬年到數百萬年以上的多重時間尺度。
• 能說明地球表面溫度與能量收支平衡之間的關係，理解自然溫室效應與增強溫室效應的差異。
• 能整理影響氣候變化的主要因素，包括太陽活動、日地關係、板塊運動、大氣組成、火山活動及氣候系統內部的回饋作用。
• 能說明科學家如何利用冰芯、樹輪、珊瑚、沉積物、花粉、化石與歷史文獻等代用指標重建古氣候。
• 能區分溫室氣候、冰室氣候、冰期與間冰期，並理解不同時間尺度下的冷暖變化。
• 能分析末次冰盛期與冰期結束後，全球海平面、臺灣海峽、臺灣生物分布及西部海岸線的變化。
• 能根據氣溫、冰雪覆蓋、海平面與溫室氣體紀錄，說明近期全球暖化的主要科學證據。
• 能比較氣候變遷的減緩與調適策略，理解國際合作、國家政策與個人行動的角色。

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核心概念

• 氣候是長期統計結果：一次寒流、颱風或豪雨屬於天氣事件，不能單獨代表長期氣候趨勢。
• 能量收支決定平均溫度：地球吸收的太陽輻射與向太空散失的能量若長期不平衡，全球平均溫度就會改變。
• 自然溫室效應維持地球適居性：水氣、二氧化碳、甲烷等氣體吸收地表長波輻射，使近地表保持較溫暖的環境。
• 氣候由多種因素共同控制：不同因素的作用時間尺度不同，不能用單一原因解釋所有氣候變化。
• 古氣候需靠代用指標重建：越久遠的紀錄通常解析度越低，且可能受到後續地質作用改變。
• 目前屬於冰室氣候中的間冰期：判斷冰室或溫室氣候的標準，是地球上是否存在終年不化的大型冰原。
• 近期暖化具有多項一致證據：氣溫上升、陸冰與海冰縮減、海平面升高及溫室氣體濃度快速增加彼此相互呼應。
• 減緩與調適必須並行：減緩著重降低暖化幅度，調適則著重降低已發生或難以避免的衝擊。

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課本內容

認識氣候變遷

天氣與氣候的差異

天氣是某地在短時間內的大氣狀態，例如今日的氣溫、濕度、風向、風速、雲量及降雨。它可能在幾小時或幾天內快速改變。

氣候則是某個地區經過數十年或更長時間後，對大氣、海洋與陸地環境所做的統計描述。除了平均狀態，也包括變異程度、季節規律及極端事件發生的頻率。

因此，一次強烈寒流不代表全球暖化停止；同樣地，一次熱浪也不能單獨證明長期暖化。判斷氣候變遷必須觀察足夠長時間、足夠大範圍的資料。

判讀原則：
單一事件看「天氣」，長期統計看「氣候」；局部短期現象不能直接取代全球長期趨勢。

氣候變遷具有多重時間尺度

地球氣候並非固定不變。不同因素作用的時間尺度差異很大：

時間尺度	可能的重要因素	典型影響
數月至數年	火山噴發、聖嬰與反聖嬰等海氣交互作用	短期冷暖與降雨異常
數十年至數百年	太陽活動變化、海洋環流變動、溫室氣體增加	區域或全球氣候趨勢
數萬年至數十萬年	地球軌道與自轉軸變化	冰期與間冰期交替
數百萬年至數億年	板塊運動、造山運動、海陸分布與長期碳循環	溫室氣候與冰室氣候轉換

氣候變化通常是多種因素疊加的結果。分析某段氣候紀錄時，應先確認其時間尺度，再判斷哪些機制最可能發揮主要作用。

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地球能量收支與溫室效應

地球表面的能量來源

太陽是地球氣候系統最主要的能量來源。太陽輻射到達地球後，會發生三種主要情形：

1. 一部分被雲層、大氣與地表反射回太空。
2. 一部分被大氣吸收。
3. 其餘被地表吸收，使陸地與海洋升溫。

升溫後的地表會向外放射以紅外線為主的長波輻射。長期而言，地球吸收與散失的能量若大致相等，全球平均溫度便能維持相對穩定；若吸收大於散失，地球會逐漸升溫；若散失大於吸收，則會逐漸降溫。

溫室效應如何運作

大氣中的水氣、二氧化碳、甲烷等溫室氣體，對太陽短波輻射較容易讓其通過，卻能吸收地表放出的部分長波輻射。吸收能量後，溫室氣體會向各方向再次放射，其中一部分返回地表，使近地表溫度提高。

自然溫室效應並不是污染本身，而是地球維持適合液態水與生命環境的重要機制。真正的問題是人類活動使溫室氣體濃度快速增加，導致更多長波輻射被吸收與再輻射，形成增強溫室效應。

反照率與氣候回饋

反照率是表面反射太陽輻射的能力。雪地、冰原與雲層反照率高，森林與海洋反照率較低。

以冰雪為例：

氣溫下降
→ 冰雪面積擴大
→ 地表反照率上升
→ 更多太陽輻射被反射
→ 地表吸收能量減少
→ 氣溫進一步下降

這種使原本變化更加明顯的循環稱為正回饋。相反地，若某作用能抑制原本的變化，則稱為負回饋。

圖 7-3　地球表面的能量收支

• 圖片內容：呈現地球表面的能量收支，包括太陽短波輻射進入地球後，被大氣、雲層與地表吸收或反射，以及地表以長波輻射向外散熱的過程。圖中也標示溫室氣體吸收地表紅外線後，再向地表與太空放射能量的路徑。
• 圖片重點：
  • 黃色箭頭代表以太陽短波輻射為主的能量，紅色箭頭代表地表與大氣放出的長波輻射；箭頭粗細表示能量大小。
  • 太陽輻射並非全部被地表吸收，其中一部分會被雲層、大氣與地表反射回太空。
  • 地表吸收能量後會升溫並放出紅外線；溫室氣體吸收部分紅外線後再向各方向放射，其中一部分返回地表，形成保溫作用。
  • 地球平均溫度取決於「吸收的太陽能量」與「向太空散失的能量」是否達成長期平衡。
  • 溫室效應不是把所有熱量完全困住，而是使部分能量延後離開地球系統。

圖片判讀重點：

• 先區分太陽短波輻射與地表長波輻射。
• 箭頭方向表示能量傳遞路徑，粗細代表能量大小。
• 反射回太空的能量不會加熱地球；被地表或大氣吸收的能量才會進入氣候系統。
• 溫室氣體主要影響地表長波輻射的吸收與再放射。

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影響氣候變化的自然因素

太陽活動的變化

太陽黑子數量具有約 11 年的週期變化。一般而言，黑子較多時太陽整體活動較旺盛，太陽輻射能量也略高。

歷史上部分偏冷時期與太陽活動低弱有關。例如小冰期中的蒙德極小期，太陽黑子數量長時間偏少，可能是造成當時氣候偏冷的因素之一。

但太陽活動不能解釋所有氣候變化。判讀近代暖化成因時，必須比較太陽輻射、火山活動、溫室氣體及其他因素的長期紀錄，不能只看到兩條曲線局部相似就判定具有直接因果關係。

圖 7-4　四百年來太陽黑子數量與大氣溫度變化

• 圖片內容：比較約 400 年來太陽黑子數量與大氣相對溫度的變化，並標示蒙德極小期、道爾頓極小期、小冰河期與現代極大期等時段。
• 圖片重點：
  • 太陽黑子數量具有約 11 年的短期週期，圖中的快速上下波動即反映此現象。
  • 蒙德極小期與道爾頓極小期的黑子數偏少，時間上大致與部分偏冷時期重疊，顯示太陽活動可能影響氣候。
  • 圖中溫度曲線是相對於基準期平均值的變化，不是各年代的絕對溫度。
  • 兩條曲線局部同步不等於太陽活動可以解釋全部氣候變化；火山活動、海洋環流、溫室氣體與其他回饋仍須一併考慮。
  • 近代溫度快速上升的幅度與趨勢，不能僅用太陽黑子數量變化完整說明。

圖片判讀重點：

• 區分短期約 11 年的黑子週期與較長期的活動強弱變化。
• 小冰期期間雖有多種因素共同作用，太陽活動偏弱可能是其中之一。
• 近代溫度快速上升時，不能只以太陽黑子變化作為完整解釋。

日地關係與米蘭科維奇循環

地球接收太陽能量的多寡與分布，除了受太陽本身影響，也受到日地幾何關係的長期變化控制。米蘭科維奇提出三項重要週期：

軌道因素	主要變化	約略週期	主要影響
公轉軌道偏心率	軌道在較圓與較橢圓之間改變	約 10 萬年	改變近日點與遠日點距離差異
自轉軸傾角	約在 22.1°～24.5°間變化	約 4.1 萬年	改變高低緯度季節差異
自轉軸進動	自轉軸指向像陀螺般轉動	約 2.6 萬年	改變季節發生於軌道上的位置

三者共同改變不同緯度、不同季節所接收的太陽輻射。冰期是否容易形成，不只看全球全年平均能量，也要看高緯度夏季是否足以融化冬季累積的積雪。

當北半球高緯夏季接收的太陽輻射較少時，積雪不易完全融化，冰原可能逐年擴張；冰雪反照率正回饋又會加強降溫，增加進入冰期的可能性。

米蘭科維奇循環能解釋許多冰期與間冰期的週期特徵，但課本也提醒，它並不能單獨解釋每一段氣候紀錄，顯示氣候系統仍受到海洋、大氣、冰雪與碳循環等因素共同影響。

圖 7-5　日地關係的變化影響地球接收太陽輻射

• 圖片內容：分別呈現地球公轉軌道形狀、自轉軸傾斜角度與自轉軸傾斜方向的長期週期性變化，說明三者如何改變地球不同緯度與季節接收的太陽輻射。
• 圖片重點：
  • 公轉軌道偏心率約以 10 萬年為週期，在較接近圓形與較橢圓之間改變。軌道越橢圓，近日點與遠日點的距離差異越大，但不能簡化成「軌道越橢圓，全球一定越冷或越熱」。
  • 自轉軸傾角約以 4.1 萬年為週期，在約 22.1°～24.5°之間變化。傾角較大時季節差異加大；傾角較小時，高緯夏季融雪能力可能降低。
  • 自轉軸進動約以 2.6 萬年為週期，自轉軸方向像陀螺般緩慢轉動，會改變某一半球的夏季發生在近日點或遠日點附近。
  • 三種因素影響的是太陽輻射在不同緯度與季節間的分配，不是讓太陽本身忽然變亮或變暗。
  • 判斷冰期是否容易形成時，尤其要關注北半球高緯度的夏季日照。若夏季輻射較弱，冬季積雪不易完全融化，冰原便可能逐年累積。
  • 軌道因素可作為氣候變化的起始驅動，冰雪反照率、溫室氣體、海洋環流等回饋則會放大或減弱最初變化。
  • 圖中的軌道形狀、日地距離與地軸角度皆為方便理解而放大的示意，並非按照真實比例繪製。

板塊運動與海陸分布

板塊每年僅移動數公分，短期不易察覺其氣候效應；但累積數百萬年至數億年後，海陸位置、山脈高度及海洋通道都可能大幅改變。

板塊運動影響氣候的方式包括：

• 改變緯度位置：大陸移向高緯度後，更容易累積冰雪。
• 開啟或封閉海洋通道：改變洋流與熱量輸送。
• 形成高大山脈：改變季風、水氣輸送與區域降雨。
• 加強岩石風化：長期消耗大氣中的二氧化碳，可能促進降溫。

以南極洲為例，當南美洲、澳洲逐漸與南極洲分離，環繞南極的海洋通道形成，環南極洋流使南極與低緯暖水交換減少，有利於冰原擴張，地球逐漸進入現今的冰室氣候。

印度板塊與歐亞板塊碰撞則形成喜馬拉雅山脈。高山一方面改變亞洲的大氣環流與水氣分布，另一方面增加岩石暴露與風化作用，也可能影響長期碳循環。

圖 7-9　南極大陸漂移

• 圖片內容：依時間順序呈現約 1.5 億年前至現今南極大陸與南美洲、澳洲等陸塊的分離，以及南極大陸逐漸移至極區的過程。
• 圖片重點：
  • 南極大陸原先與其他大陸相連，板塊分裂後逐漸向南移動並位於南極附近。
  • 南美洲與南極洲之間、澳洲與南極洲之間的海洋通道開啟後，環南極洋流得以形成。
  • 環南極洋流使南極洲與低緯暖水的熱量交換減少，有利於南極冰原擴張。
  • 此圖呈現的是數千萬年至上億年的長期變化，說明板塊運動可透過改變海陸分布與洋流而影響全球氣候。
  • 應掌握「海洋通道開啟 → 洋流重組 → 熱量傳輸改變 → 南極降溫」的因果鏈。

大氣組成與長期碳循環

大氣中溫室氣體濃度會改變地球散失長波輻射的效率。二氧化碳、甲烷等濃度較高時，溫室效應較強；濃度較低時，地球較容易散失能量。

在地質歷史中：

• 大規模火山與岩漿活動可向大氣釋放大量二氧化碳，長時間尺度下可能增強溫室效應。
• 造山運動使新鮮岩石大量暴露，矽酸鹽岩風化會消耗大氣中的二氧化碳，形成長期降溫作用。
• 海洋、岩石圈、生物圈與大氣之間的碳交換，構成長期碳循環。

龍騰版以中生代為例，說明當時二氧化碳濃度較高、氣候偏暖，高緯度甚至缺乏大型冰原；也以「雪團地球」說明地球曾進入極端寒冷、低緯地區也可能被冰層覆蓋的狀態。

火山活動的短期效應

火山對氣候的影響要區分不同物質與時間尺度：

• 火山灰顆粒較大，通常較快沉降，影響時間較短。
• 含硫氣體進入平流層後可形成細小硫酸鹽氣膠，反射部分太陽輻射，使地表在數月到數年間降溫。
• 大規模且長期的火山活動也可能持續釋放二氧化碳，造成更長時間尺度的增溫。

因此，不能簡化成「火山一定使地球變冷」或「火山一定使地球變暖」，必須先確認噴發物種類、進入高度、規模與作用時間。

圖 7-7　火山作用對地表溫度的影響

• 圖片內容：說明大型火山噴發後，二氧化硫與水氣形成含硫懸浮微粒，分布在對流層與平流層，並改變太陽短波與地表長波輻射的傳遞。
• 圖片重點：
  • 對流層中的較大顆粒通常在數週內沉降，平流層中的細懸浮微粒則可停留約 1～3 年，因此影響時間較長。
  • 平流層硫酸鹽氣膠會散射、反射部分太陽輻射，使到達地表的能量減少，造成短期全球降溫。
  • 火山雲也能吸收長波輻射而產生增溫效果，但大型噴發後通常是太陽輻射減少的冷卻作用較明顯。
  • 關鍵因果是：大型噴發 → 細懸浮微粒進入平流層 → 反射太陽輻射增加 → 地表獲得能量減少 → 短期降溫。
  • 火山對氣候的影響須區分短期氣膠冷卻與長時間尺度的氣體排放。

氣候系統內部的突發變化

氣候系統包含大氣、海洋、冰雪、陸地與生物圈。即使外在條件變化不大，系統內部的環流也可能快速改變，使區域氣候出現突發轉折。

新仙女木事件發生在末次冰期結束、全球逐漸回暖的過程中。約 1.3 萬年前，氣溫突然下降，低溫持續近千年。

課本提出的可能機制為：

北美洲冰原快速融化
→ 大量淡水流入北大西洋
→ 表層海水鹽度與密度下降
→ 深層水形成受阻
→ 溫鹽環流減弱或中止
→ 低緯暖水向北輸送減少
→ 歐洲與北美中高緯快速降溫
→ 冰雪反照率正回饋加強冷卻

這個事件顯示，全球長期回暖的背景下，仍可能發生區域性、短時間的快速降溫。

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古氣候如何被重建

為什麼需要代用指標

儀器觀測的時間相對短，歷史文獻雖可延伸至數千年，但更久遠的氣候必須依靠自然界保存的紀錄。這些能間接反映過去溫度、降水、海水狀態或大氣成分的材料，稱為代用指標（proxy）。

不同材料能提供的時間跨度、解析度與環境資訊不同，研究時通常需要多種證據互相比對。

常見古氣候材料

材料	可提供的資訊	優點	可能限制
冰芯	氫、氧同位素反映溫度；氣泡保存古大氣成分；塵埃反映乾濕與風力	可同時研究氣溫與溫室氣體	主要取自極區或高山冰層
樹木年輪	年輪寬度、密度與元素組成可反映生長季溫度及水分	年度解析度高	受樹種、年齡、土壤及降水等多重因素影響
珊瑚骨骼	生長帶與微量元素可反映表層海溫及海水性質	適合研究熱帶海洋	保存時間與地點受限制
湖泊沉積物	花粉、孢子、礦物與有機物反映植被、降水及環境變化	可保存長時間連續紀錄	可能受侵蝕、擾動及沉積速率影響
深海沉積物	微體化石、氧同位素與沉積成分反映海溫、冰量與生產力	可延伸至百萬年以上	年代越久，時間解析度通常越低
鐘乳石	同位素、層理與微量元素反映降水及洞穴環境	可研究陸地季風與水文	需精確定年並考慮洞穴局部條件
化石與花粉	物種分布反映當時溫度與環境	可辨識生態帶移動	生物也可能受非氣候因素影響
歷史文獻與圖像	河川結冰、農作、災害、航海與聚落紀錄	可連結人類社會變化	記錄可能不連續且具主觀性

冰芯中的兩類重要訊息

冰芯能保存兩種不同性質的氣候紀錄：

• 冰本身的同位素組成：可推測降雪形成時的氣溫。
• 封存在冰中的氣泡：可直接分析當時大氣中的二氧化碳、甲烷等氣體濃度。

因此，冰芯能把古氣溫與古大氣組成放在同一時間軸上比較，是研究冰期與間冰期的重要資料。

讀古氣候紀錄時的限制

古氣候不是直接拿溫度計測量，而是由材料間接推論，因此必須注意：

• 一種指標可能同時受到溫度、降水、養分或生物生長狀態影響。
• 埋藏越久，原始訊號越可能受到壓實、變質、侵蝕或生物擾動。
• 不同資料的時間解析度不同，不能把百年平均與年度紀錄直接相比。
• 最可靠的結論通常來自多種獨立證據彼此一致，而不是單一曲線。

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地球歷史中的冷暖交替

溫室氣候與冰室氣候

氣候狀態	判斷標準	主要特徵
溫室氣候	地球上沒有終年不化的大型極地冰原	全球平均溫度較高，高緯地區也較溫暖
冰室氣候	地球上存在終年不化的大型冰原	全球平均溫度較低，冰量會隨時間擴張或縮退

地球歷史大部分時間屬於溫室氣候，只有部分時期進入冰室氣候。現今南極洲與格陵蘭仍有大型冰原，因此地球目前仍屬於冰室氣候。

冰期與間冰期

冰期與間冰期是冰室氣候內部較短時間尺度的交替：

• 冰期：冰原擴張，全球較冷，海平面下降。
• 間冰期：冰原縮退，全球較暖，海平面上升。

現今處於冰室氣候中的間冰期，並不等於地球已進入溫室氣候。

末次冰盛期

約 1.8 萬年前，北半球冰原擴張至末次冰期中的最大範圍，稱為末次冰盛期。

當時的環境特徵包括：

• 全球平均溫度比現今低約 6°C。
• 大量水分以陸地冰原形式儲存。
• 全球海平面比現今低約 120 公尺。
• 臺灣海峽與白令海峽等淺海海床露出，形成陸橋。
• 大氣可容納的水氣較少，部分地區較乾燥。
• 中高緯動植物的分布範圍向低緯或低海拔擴展。

冰期結束後的海平面變化

冰期結束、氣候回暖後：

氣溫上升
→ 陸地冰原融化
→ 水回到海洋
→ 全球海平面上升
→ 原本露出的低窪陸地被海水淹沒

海平面下降的主要原因並不是「海洋表面結冰」，而是大量水分長期儲存在陸地冰原中。

中世紀暖期與小冰期

全新世整體較溫暖，但仍有較短時間尺度的冷暖起伏。

• 中世紀暖期：約西元 10～14 世紀，部分地區較溫暖，歐洲人口增加，維京人曾在格陵蘭建立聚落。
• 小冰期：約西元 15～19 世紀，歐洲部分河川冬季結冰，臺灣北部也留下「雞籠積雪」等歷史紀錄。太陽活動長期偏弱可能是重要因素之一。

這些區域性歷史變化不能與現代全球、多資料來源所觀測到的暖化趨勢直接視為同一現象。

圖 7-10　顯生元的地質年代溫度變化

• 圖片內容：呈現顯生元約 5 億年以來的相對溫度變化，並以灰色區塊標出經科學證據判定為冰室氣候的時段。
• 圖片重點：
  • 過去 5 億年間氣溫曾多次大幅升降，顯示地球氣候並非長期維持固定狀態。
  • 灰色區域代表有終年不融冰原存在的冰室氣候；其餘多數時段屬於較溫暖的溫室氣候。
  • 圖中縱軸是相對於 1961～1990 年平均值的氣溫差，不是當時的實際絕對氣溫。
  • 越接近現代，資料點越密集；年代越久遠，樣本較難保存與取得，因此資料較少、不確定性較高。
  • 溫室氣候與冰室氣候的交替屬百萬年以上尺度，主要應連結板塊運動、海陸分布、造山作用與長期碳循環。

圖 7-12　不同時間尺度下的全球溫度變化

• 圖片內容：以三個不同時間尺度呈現全球溫度變化，分別放大近百萬年、末次冰期結束以來，以及近 1,500 年的氣候紀錄。
• 圖片重點：
  • 圖 a 顯示近百萬年的冰期與間冰期約以 10 萬年為主要週期，溫度高低起伏與日地關係週期大致相符。
  • 圖 b 顯示末次冰期約在 1.8 萬年前結束，整體雖逐漸回暖，中途仍出現老仙女木與新仙女木等短暫回冷事件。
  • 圖 c 顯示近 1,500 年仍有中世紀暖期、小冰河期等冷暖變化，但幅度通常小於更長時間尺度的變動；1980 年代後增溫趨勢明顯。
  • 比較三個子圖時，必須先讀清楚橫軸涵蓋的時間長度與縱軸尺度。
  • 一般而言，觀察的時間尺度越長，可能呈現的溫度振幅越大；時間尺度越短，則較容易看到細部事件。
  • 部分氣候事件以漸層表示，是因不同研究對事件開始與結束時間的判定略有差異。

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氣候變遷造成的環境影響

冰期與間冰期的環境差異

環境項目	冰期	間冰期
全球氣溫	較低	較高
陸地冰原	擴張	消融、縮退
海平面	下降	上升
海陸分布	淺海可能露出成陸地	低窪陸地被海水淹沒
大氣水氣	較少，部分地區較乾燥	較多，水循環通常較旺盛
生物分布	寒冷型生物向低緯、低海拔移動	寒冷型生物退往高緯、高海拔

末次冰盛期的臺灣

末次冰盛期時，臺灣平地氣候比現今寒冷，較接近溫帶環境。原本生活在較高緯度的動植物可沿著陸橋或適合的氣候帶進入臺灣。

當氣候回暖後，適合寒冷環境的物種逐漸退到中高海拔，部分留存在臺灣高山地區，成為冰河孑遺生物，例如山毛櫸與櫻花鉤吻鮭。

高山地區也可能保留冰河作用形成的地貌，如冰斗或類似 U 型谷的景觀。現今臺灣高山冬季雖可能降雪，但夏季氣溫仍高於冰雪長年累積所需條件，因此不會形成持續發育的現代冰河。

臺灣海峽陸橋與澎湖水道化石

末次冰期海平面下降約 120 公尺時，水深較淺的臺灣海峽大部分露出，臺灣與亞洲大陸之間形成陸橋。

澎湖水道曾發現古象、水牛、劍齒虎等陸生動物化石，正是理解冰期海平面較低、海峽曾成陸地的重要證據。

臺灣西海岸線的先東移、後西移

末次冰盛期後，臺灣西海岸線並不是只朝單一方向變化：

1. 先向東移：冰原融化使全球海平面快速上升，海水侵入西部低地，海岸線向山區方向後退。
2. 再向西移：臺灣山高坡陡、侵蝕旺盛，河流攜帶大量沉積物到西部堆積，平原逐漸擴大，海岸線又向西推進。

這個例子顯示，海岸線位置同時受到全球海平面變化與區域沉積作用控制。

圖 7-14　最近一次冰盛期鄰近臺灣陸棚區域的海陸變化

• 圖片內容：比較約 2.7 萬～1.8 萬年前、約 1.1 萬年前與現今臺灣周邊陸棚的海陸分布，呈現末次冰盛期海平面下降形成陸橋，以及冰期結束後海面回升形成臺灣海峽的過程。
• 圖片重點：
  • 末次冰盛期時，全球海平面比現今低約 120 公尺，水深較淺的臺灣海峽大部分露出成為陸地。
  • 臺灣與亞洲大陸之間形成陸橋，使華北、華中部分陸生動物有機會遷移至臺灣。
  • 約 1.1 萬年前氣候回暖、冰原融化，海平面上升，原本的陸橋逐漸被海水淹沒並轉變為海峽。
  • 海平面下降的原因是大量水分儲存在陸地冰原，不是臺灣海峽海水直接結成厚冰。
  • 應掌握「冰原擴張 → 海平面下降 → 陸橋形成 → 冰原融化 → 海平面回升 → 海峽形成」的因果關係。

近期暖化可能造成的環境衝擊

課本整理的主要風險包括：

• 冰川與陸地冰原融化。
• 北極海冰覆蓋範圍縮減。
• 海水因受熱膨脹，加上陸冰融水進入海洋，使平均海平面上升。
• 水循環與大氣環流改變，使區域與季節降水差異擴大。
• 極端高溫、強降雨、乾旱等事件的風險增加。
• 水資源供應變得更不均。
• 海岸低窪地區淹水與侵蝕風險升高。
• 農業生產、生物多樣性、健康、能源及基礎建設受到衝擊。

重要區分：
海冰融化對海平面的直接影響較小；陸地冰川與冰原融化，才會把原本儲存在陸地上的水加入海洋，明顯提高海平面。

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人類活動與近期全球暖化

近代氣溫變化的證據

科學家利用地質紀錄、文獻、照片及儀器資料重建近千年至近代的氣溫。雖然氣溫一直存在自然起伏，但工業革命後的整體升溫趨勢特別明顯，尤其近數十年增溫更快速。

暖化並不代表每一年都一定比前一年熱。短期仍會受到火山、海氣交互作用及大氣環流影響而出現波動，重點是較長時間平均值的上升趨勢。

全球暖化的多項證據

近期暖化不是只靠一支溫度計或單一地區判斷，而是由多項獨立資料共同支持：

• 全球與多數區域地表平均溫度上升。
• 海洋吸收大量熱能，海水溫度增加。
• 山岳冰川與陸地冰原縮減。
• 北極海冰面積下降。
• 全球平均海平面上升。
• 季節與生物物候發生改變。
• 大氣中二氧化碳、甲烷與一氧化二氮濃度顯著增加。

冰芯中的自然變化範圍

南極冰芯顯示，過去數十萬年冰期與間冰期交替時：

• 二氧化碳濃度大致在約 180～280 ppm 間變化。
• 甲烷濃度大致在約 300～800 ppb 間變化。
• 溫暖時濃度較高，寒冷時濃度較低。

近代濃度不但超過過去自然循環的範圍，上升速度也遠快於冰期轉為間冰期時的自然變化。工業、能源使用、農畜業及土地利用改變，是課本指出的重要人為來源。

人類活動如何增加溫室氣體

人類活動	主要溫室氣體或影響
燃燒煤、石油與天然氣	大量排放二氧化碳
砍伐森林與土地利用改變	釋放碳並削弱植物吸碳能力
畜牧、稻作、垃圾掩埋與化石燃料開採	增加甲烷
農業施肥與部分工業活動	增加一氧化二氮
都市化與能源需求增加	間接提高排放與熱環境壓力

如何判斷暖化的主要原因

科學家會把觀測到的氣候變化與不同模擬情境比較：

• 只加入太陽活動、火山等自然因素。
• 加入自然因素與人為溫室氣體、氣膠、土地利用等因素。

若只考慮自然因素，通常無法重現近數十年的明顯升溫；加入人為因素後，模擬才較接近觀測結果。這種歸因方式比單純比較兩條曲線更有說服力。

圖 7-17　二氧化碳與甲烷濃度及相對溫度變化

• 圖片內容：圖 a 比較南極 Vostok 冰芯重建的過去約 40 萬年二氧化碳、甲烷濃度與相對溫度；圖 b 放大近 1,200 年的溫室氣體與溫度變化。
• 圖片重點：
  • 在過去冰期與間冰期循環中，氣溫、二氧化碳與甲烷大致同步升降：寒冷時濃度較低，溫暖時濃度較高。
  • 過去自然循環中，二氧化碳大致在約 180～280 ppm、甲烷約在 300～800 ppb 間變化。
  • 近代二氧化碳與甲烷濃度不僅超過過去自然變化範圍，上升速率也明顯更快。
  • 圖 a 適合判讀長期自然循環，圖 b 則凸顯工業發展後溫室氣體濃度的急遽上升；兩圖時間尺度不同。
  • 溫室氣體與氣溫的高度相關，反映軌道驅動、海洋與冰雪變化以及溫室氣體回饋共同作用。
  • 近代濃度超出自然範圍，是判斷人類活動影響近期暖化的重要證據。

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氣候科學中的圖表與論證

氣溫距平

不同地區的絕對溫度差異很大，因此氣候研究常使用氣溫距平：

某時段溫度 − 基準期平均溫度

距平為正，表示比基準期暖；距平為負，表示比基準期冷。距平方便比較不同地區與不同年代的變化，但判讀時必須先確認基準期。

相關性不等於單一因果

冰芯中氣溫與二氧化碳、甲烷濃度高度相關，顯示它們在氣候系統中密切互動。但完整解釋仍需考慮：

• 軌道變化可能先改變太陽輻射分布。
• 海洋、冰雪及生態系統會改變碳的釋放與吸收。
• 溫室氣體增加又會放大原本的升溫。

因此，氣候變化常是「起始驅動＋回饋放大」的共同結果。

科學研究中的不確定性

氣候科學的預測並非宣稱未來只有一個固定結果，而是根據人口、能源、經濟與排放情境，模擬不同可能路徑。

不確定性不代表「什麼都不知道」，而是表示：

• 未來社會排放量尚未確定。
• 氣候系統中的部分回饋強度有範圍。
• 區域尺度預測通常比全球平均更困難。

科學報告會提供可能範圍、可信程度及情境差異，讓社會依風險做決策。

樹輪發散問題與科學誠信

樹輪生長可反映溫度，但也受到水分、養分、樹齡及環境壓力影響。部分地區的近代樹輪紀錄與實測溫度出現偏離，稱為樹輪發散問題。

這提醒我們：

• 代用指標不是完美溫度計。
• 研究者必須揭露資料處理與限制。
• 不同方法應相互驗證。
• 科學結論會隨新證據修正，但不能任意隱藏不利資料。

圖 7-20　CRU 發表的千年地表溫度變化紀錄

• 圖片內容：比較 CRU 發表的千年地表溫度重建結果。左圖在近代部分以儀器實測溫度取代樹輪重建值，右圖則保留原始樹輪重建趨勢；不同顏色曲線代表不同代用指標。
• 圖片重點：
  • 不同代用指標重建出的溫度趨勢不完全相同，顯示代用指標可能同時受到溫度以外的降水、乾旱與生長環境影響。
  • 左圖近代曲線明顯上升，是因採用較直接的儀器實測資料；右圖樹輪曲線在近代反而下降，呈現樹輪發散問題。
  • 使用儀器資料並不等於捏造數據，但必須清楚標示資料來源、取代範圍與處理方式。
  • 判讀時要先看圖例，區分樹輪、其他代用指標與實測溫度，不能把所有曲線視為同一種測量資料。
  • 此圖同時具有科學內容與研究倫理意義：研究者不只要選擇合理資料，也要完整揭露方法與限制。

圖 7-21　樹輪生長紀錄重建溫度資料

• 圖片內容：比較 1880～2000 年間，4～9 月實測平均溫度，以及由樹輪生長密度與生長寬度重建的溫度趨勢。
• 圖片重點：
  • 約 1960 年以前，部分樹輪重建曲線與實測溫度大致相符；之後兩者逐漸分離。
  • 近代實測溫度持續上升，但部分高緯樹木的年輪密度或寬度未同步增加，甚至呈下降趨勢。
  • 此差異說明樹木生長不只受溫度控制，也可能受到乾旱、水分、養分、污染或其他生態壓力影響。
  • 代用指標在某一時段有效，不代表它在所有年代都同樣可靠，因此必須用儀器觀測與其他指標交叉驗證。
  • 圖 7-20 與圖 7-21 應一起閱讀：前者呈現資料接合引發的爭議，後者則提供樹輪與實測溫度在近代偏離的具體證據。

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面對氣候變遷：減緩與調適

減緩與調適的差異

策略	核心目的	例子
減緩（Mitigation）	降低溫室氣體來源或增加吸收，減少未來暖化幅度	節能、再生能源、提高能源效率、森林保育、低碳運輸、碳捕捉與封存
調適（Adaptation）	降低已發生或難以避免的氣候衝擊	防洪排水、海岸防護、耐旱作物、水資源調度、熱浪預警、公共衛生準備

減緩較接近「降低問題成因」，但成效需長期累積；調適則是「降低當前與未來風險」，較能直接保護社會。兩者不是二選一，而應同時進行。

國際合作

氣候變遷跨越國界，任何單一國家都無法獨自處理。課本整理的重要國際進程包括：

• 1992 年《聯合國氣候變化綱要公約》（UNFCCC）：建立國際合作架構。
• 1997 年《京都議定書》：推動已開發國家減量責任。
• 哥本哈根相關協議：延續全球協商。
• 2015 年《巴黎協定》：各國提出減排計畫並定期檢討，目標將全球升溫控制在工業革命前 2°C 以內，並努力限制在 1.5°C。

巴黎協定也強調資訊透明、定期檢討，以及已開發國家協助開發中國家發展減碳與調適能力。

氣候情境與風險預測

IPCC 依不同人口、經濟、能源與排放情境，模擬 21 世紀可能的氣溫、海平面、降雨及極端事件變化。

共同方向包括：

• 全球平均溫度仍可能持續上升。
• 冰川與北極海冰可能繼續縮減。
• 海水熱膨脹與陸冰融化會使海平面持續上升。
• 全球降雨分布與季節差異可能擴大。
• 暖化程度越高，許多衝擊通常越嚴重。

圖 7-18　根據不同溫室氣體的排放預測未來全球增溫與海平面上升

• 圖片內容：呈現 IPCC 依不同未來溫室氣體排放情境，模擬至 2100 年全球平均溫度與平均海平面的可能變化範圍。
• 圖片重點：
  • 不同顏色或區帶代表不同排放情境及其可能範圍，並非只有一條必然發生的未來曲線。
  • 排放越高，預測的全球增溫通常越大，海平面上升幅度也越明顯；排放較低則能降低長期風險。
  • 全球平均海平面上升主要來自海水熱膨脹與陸地冰川、冰原融化。
  • 曲線周圍的範圍表示模型、氣候回饋與未來社會發展的不確定性；不確定性不代表趨勢完全未知。
  • 圖中溫度與海平面皆以特定基準期為比較基礎，判讀數值前應確認縱軸單位與基準。
  • 此圖的目的在比較不同人類排放選擇可能帶來的風險差異。

臺灣的氣候風險

臺灣本身具有颱風、豪雨、乾旱、地震、山崩、海岸侵蝕與地層下陷等風險，氣候變遷可能使部分問題更難處理。

重要挑戰包括：

• 極端降雨強度增加，都市淹水與坡地災害風險上升。
• 豐水期與枯水期降雨更不均，水資源調度困難。
• 海平面上升與地層下陷疊加，沿海低地風險提高。
• 高溫增加能源需求與健康負擔。
• 農業生產季節、病蟲害與適作品種改變。
• 生物棲地向高海拔移動，可能壓縮高山物種生存空間。

臺灣的調適領域

課本將調適工作分為多個領域，包括：

1. 災害
2. 維生基礎建設
3. 水資源
4. 土地使用
5. 海岸
6. 能源供給與產業
7. 農業生產及生物多樣性
8. 健康

例如，面對降雨集中與乾旱風險，可改善水庫與區域調度、增加節水與再生水利用；面對高溫與傳染病風險，可建立熱浪預警、調整醫療與公共衛生準備。

碳捕捉與封存

碳捕捉與封存（CCS） 是將大型排放源產生的二氧化碳分離、壓縮、運輸，再注入適合的地下地層長期儲存。

其主要概念為：

排放源捕捉
→ 二氧化碳純化與壓縮
→ 管線或運輸工具輸送
→ 注入深部鹽水層、枯竭油氣田等地質構造
→ 長期監測是否穩定封存

CCS 可作為難以完全電氣化產業的減碳選項，但仍需考量成本、能源消耗、儲存容量、洩漏風險與長期監測。

個人與生活層面的行動

個人無法單獨解決全球氣候問題，但生活選擇可降低能源需求並形成社會支持：

• 選用節能設備與低碳產品。
• 減少不必要用電，提高冷氣與照明效率。
• 優先使用大眾運輸、步行與自行車。
• 減少食物浪費，選擇較低碳的飲食。
• 了解居住地的淹水、坡地、海岸與高溫風險。
• 支持可信的氣候資訊、公共政策與社區調適。

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常見錯誤觀念

【常見錯誤】一次寒流證明全球暖化不存在

【正確理解】
寒流是短期、區域性的天氣事件；全球暖化是長期、全球平均狀態的變化。暖化背景下仍可能發生寒流，兩者並不矛盾。

【常見錯誤】溫室效應完全有害，溫室氣體應全部消除

【正確理解】
自然溫室效應使地球保持適合液態水存在的溫度。問題是人為排放使溫室效應被過度增強，而不是溫室效應本身完全有害。

【常見錯誤】臭氧層破洞是全球暖化的主要原因

【正確理解】
臭氧層破洞主要涉及平流層臭氧減少與紫外線增強；全球暖化主要涉及溫室氣體增加造成地球能量收支改變。兩者都是大氣環境問題，但機制不同。

【常見錯誤】冰期時臺灣海峽結冰，動物直接走過冰面

【正確理解】
冰期時大量水分儲存在陸地冰原，全球海平面下降約 120 公尺，使淺海海床露出形成陸橋。動物主要經由陸地遷徙，不是走在結冰海面上。

【常見錯誤】現今氣溫高，所以地球已進入溫室氣候

【正確理解】
只要地球仍有終年不化的大型冰原，就屬冰室氣候。現今是冰室氣候中的間冰期。

【常見錯誤】海冰融化是海平面上升的主要來源

【正確理解】
漂浮海冰本來就排開海水，融化後對海平面的直接影響較小。海平面上升主要來自海水熱膨脹與陸地冰川、冰原融水進入海洋。

【常見錯誤】火山排放很多二氧化碳，所以現代暖化主要由火山造成

【正確理解】
火山能影響氣候，但大型噴發的短期效應常由平流層氣膠造成降溫。近代溫室氣體快速上升與工業、能源、農牧及土地利用活動密切相關。

【常見錯誤】古氣候資料是估算的，所以不可靠

【正確理解】
代用指標確實具有不確定性，但科學家會使用多種材料、不同地區及獨立方法交叉驗證。多項證據一致時，仍可建立可靠的氣候變化輪廓。

【常見錯誤】減緩與調適只能選一個

【正確理解】
減緩可降低未來暖化幅度，調適可降低已發生或難以避免的風險。兩者必須同步進行。

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重點統整

重點名詞

• 天氣：短時間內的大氣狀態。
• 氣候：長時間的大氣、海洋與陸地環境統計特徵。
• 能量收支平衡：地球吸收的太陽能量與向太空散失能量之間的平衡。
• 溫室效應：溫室氣體吸收並再放射地表長波輻射，使近地表增溫的現象。
• 反照率：表面反射太陽輻射的能力。
• 正回饋：使原有變化進一步增強的作用。
• 代用指標（Proxy）：用來間接推測古氣候的天然紀錄材料。
• 米蘭科維奇循環：偏心率、傾角與進動等軌道變化造成的長期輻射分布週期。
• 溫室氣候：地球上沒有終年不化大型冰原的氣候狀態。
• 冰室氣候：地球上存在終年不化大型冰原的氣候狀態。
• 冰期：冰室氣候中冰原擴張的較冷階段。
• 間冰期：冰室氣候中冰原縮退的較暖階段。
• 末次冰盛期：距今約 1.8 萬年前，末次冰期冰原範圍最大時期。
• 新仙女木事件：末次冰期後回暖過程中發生的快速回冷事件。
• 氣溫距平：某時段溫度與長期基準期平均溫度的差值。
• 減緩：減少溫室氣體排放或增加吸收，以降低未來暖化。
• 調適：調整社會與環境系統，以降低氣候衝擊。
• 碳捕捉與封存（CCS）：捕捉二氧化碳並注入地下適合地層長期儲存的技術。

重點比較

天氣與氣候

比較項目	天氣	氣候
時間尺度	小時至數天	數十年以上
描述內容	當下大氣狀態	平均、變異與極端事件統計
例子	今日寒流、明日豪雨	長期升溫、雨季改變

溫室氣候與冰室氣候

比較項目	溫室氣候	冰室氣候
極區冰原	無終年大型冰原	有終年大型冰原
長期平均溫度	較高	較低
現今狀態	否	是

冰期與間冰期

比較項目	冰期	間冰期
冰原	擴張	縮退
全球氣溫	較低	較高
海平面	下降	上升
現今狀態	否	是

減緩與調適

比較項目	減緩	調適
主要目的	降低暖化成因	降低氣候衝擊
時間觀點	中長期減少未來風險	現在至未來提升韌性
例子	再生能源、節能、CCS	堤防、防洪、耐旱作物、熱浪預警

重點因果關係

• 溫室氣體增加 → 更多地表長波輻射被吸收與再放射 → 地球能量累積 → 地表增溫。
• 氣溫下降 → 冰雪擴張 → 反照率提高 → 吸收太陽能減少 → 進一步降溫。
• 北半球高緯夏季輻射減少 → 積雪不易完全融化 → 冰原逐年擴張 → 可能進入冰期。
• 板塊改變海洋通道 → 洋流與熱量輸送改變 → 區域與全球氣候改變。
• 造山運動 → 岩石暴露與風化加強 → 長期消耗二氧化碳 → 可能促進降溫。
• 冰原擴張 → 大量水儲存在陸地 → 全球海平面下降 → 臺灣海峽露出形成陸橋。
• 冰原融化 → 海平面快速上升 → 臺灣西部海岸線先向東移。
• 河流大量輸送沉積物 → 西部平原堆積擴大 → 海岸線後來再向西移。
• 冰原融水大量進入北大西洋 → 海水密度下降 → 深層水形成與溫鹽環流減弱 → 中高緯快速降溫。
• 化石燃料燃燒與土地利用改變 → 大氣溫室氣體濃度上升 → 增強溫室效應 → 近期暖化。
• 暖化 → 海水熱膨脹＋陸地冰融化 → 海平面上升。
• 暖化加劇 → 水循環與降雨分布改變 → 乾旱、強降雨與水資源風險增加。

快速閱讀重點

1. 現今的分類：冰室氣候中的間冰期。
2. 軌道三因素：偏心率約 10 萬年、傾角約 4.1 萬年、進動約 2.6 萬年。
3. 末次冰盛期：約 1.8 萬年前，全球較現今低約 6°C，海平面低約 120 公尺。
4. 臺灣陸橋：海平面下降使臺灣海峽海床露出，不是海面結冰。
5. 新仙女木事件：融冰淡水降低北大西洋鹽度與密度，溫鹽環流減弱，造成快速回冷。
6. 暖化證據：溫室氣體增加、氣溫上升、陸冰與海冰縮減、海平面上升與海洋增溫。
7. 海平面上升來源：海水熱膨脹與陸地冰融化最重要。
8. 因應原則：減緩處理成因，調適降低衝擊，兩者都要做。

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自我檢核

第1題｜天氣、氣候與全球暖化

天氣與氣候的主要差異是什麼？為什麼一次寒流不能直接否定全球暖化？

查看答案與解析

答案：
天氣是短時間、局部地區的大氣狀態；氣候則是某地區或全球經過長時間統計後所呈現的平均狀態、變異與極端事件特徵。

因此，一次寒流只能代表某個地區、某一段短時間內的天氣現象，不能直接用來否定全球長期暖化趨勢。

解析：
判讀氣候變遷時，最重要的是先分清楚觀察的時間尺度與空間尺度。

• 天氣：數小時、數天到數週的短期大氣變化，例如寒流、颱風、午後雷雨。
• 氣候：以數十年甚至更長時間的資料，分析平均氣溫、降雨、極端事件頻率等長期統計特徵。

即使全球平均氣溫長期上升，某些地區仍然可能因為季節變化、大氣環流或冷氣團南下而出現寒流。

所以「今天很冷」與「全球長期暖化」並不互相矛盾。

判斷重點：
單一事件看天氣，長期統計看氣候。
判斷全球暖化必須看數十年以上、全球尺度的長期趨勢。

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第2題｜地球能量收支與溫室效應

地球表面溫度如何受到太陽短波輻射、地表長波輻射與溫室氣體影響？

查看答案與解析

答案：
地球吸收太陽的短波輻射後升溫，再以長波輻射向外散熱；大氣中的溫室氣體會吸收部分地表放出的長波輻射，並向各方向再次放射，其中部分能量返回地表，使近地表維持較高溫度。

解析：
地球氣候的基本能量來源是太陽。

能量傳遞可以整理為：

太陽短波輻射進入地球
→ 部分被反射回太空
→ 部分被地表與大氣吸收
→ 地表升溫
→ 地表以長波紅外線向外放射
→ 溫室氣體吸收部分長波輻射
→ 再向各方向放射能量

自然溫室效應本身是維持地球適合生命環境的重要機制。

問題在於，當二氧化碳、甲烷等溫室氣體增加時，會使部分長波輻射離開地球系統的效率降低，造成地球能量收支改變。

長期而言：

• 吸收能量 ≈ 散失能量 → 平均溫度相對穩定。
• 吸收能量 > 散失能量 → 地球逐漸升溫。
• 吸收能量 < 散失能量 → 地球逐漸降溫。

判斷重點：
太陽以短波加熱地球，地球以長波散熱；溫室氣體主要影響長波輻射。

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第3題｜米蘭科維奇循環

米蘭科維奇循環包含哪三項軌道因素？它們如何影響冰期與間冰期？

查看答案與解析

答案：
米蘭科維奇循環包含：

• 公轉軌道偏心率
• 自轉軸傾角
• 自轉軸進動

三者會改變不同緯度與不同季節所接收的太陽輻射分布，進而影響冰雪是否容易累積或融化，與冰期、間冰期的交替有關。

解析：

三項因素的主要特徵為：

軌道因素	變化內容	約略週期
公轉軌道偏心率	軌道在較圓與較橢圓之間改變	約 10 萬年
自轉軸傾角	約在 22.1°～24.5°之間變化	約 4.1 萬年
自轉軸進動	地軸指向像陀螺般逐漸改變	約 2.6 萬年

這些變化最重要的影響，不是讓太陽本身變亮或變暗，而是改變太陽輻射在不同季節與緯度間的分配。

尤其是北半球高緯度夏季：

夏季太陽輻射較弱
→ 冬季積雪不容易完全融化
→ 冰雪逐年累積
→ 反照率增加
→ 更多太陽輻射被反射
→ 進一步降溫

因此可能有利於冰原擴張。

判斷重點：
米蘭科維奇三因素必記：
偏心率約10萬年、傾角約4.1萬年、進動約2.6萬年。

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第4題｜板塊運動與長期氣候變化

為什麼板塊運動雖然速度很慢，仍能造成全球尺度的長期氣候變化？

查看答案與解析

答案：
板塊運動雖然每年通常只有數公分，但經過數百萬到數億年累積後，可以大幅改變海陸分布、大陸緯度、山脈高度與海洋通道，進而改變洋流、大氣環流、熱量輸送與長期碳循環，因此能造成全球尺度的氣候變化。

解析：
板塊運動對氣候的影響主要發生在非常長的地質時間尺度。

例如：

• 大陸緯度改變：大陸移向高緯度後，較容易累積冰雪。
• 海洋通道開啟或關閉：會重新調整洋流與全球熱量輸送。
• 造山運動：高山會改變大氣環流、季風與水氣輸送。
• 岩石風化增加：長時間尺度下可消耗大氣中的二氧化碳。

以南極洲為例：

南極與其他大陸逐漸分離
→ 海洋通道形成
→ 環南極洋流建立
→ 低緯暖水較不容易輸送至南極
→ 南極逐漸降溫
→ 冰原擴張

判斷重點：
板塊移得雖慢，但作用時間極長；要掌握
海陸改變 → 洋流／大氣環流改變 → 全球熱量重新分配。

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第5題｜古氣候的代用指標

何謂代用指標？請比較冰芯、樹輪與珊瑚可以提供的古氣候資訊。

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答案：
代用指標是自然界中能夠間接反映過去氣候狀況的紀錄。

• 冰芯：可推測過去溫度與古大氣中的溫室氣體濃度。
• 樹輪：可反映生長季的溫度、水分等環境條件，且具有高時間解析度。
• 珊瑚：可反映熱帶海洋表層水溫及海水性質。

解析：
人類使用溫度計、雨量計等儀器進行氣象觀測的歷史很短，因此研究數百、數千甚至數十萬年前的氣候時，必須依靠自然界保存下來的紀錄。

代用指標	主要可提供資訊	特點
冰芯	古溫度、CO₂、CH₄、塵埃	可同時研究氣溫與古大氣
樹輪	生長季溫度、水分	年度解析度高
珊瑚	表層海溫、海水性質	適合熱帶海洋環境

但是每一種代用指標都有侷限。

例如樹輪生長除了受到溫度影響，也可能受到降水、土壤、養分、樹齡等因素控制。因此科學家通常不會只依靠單一代用指標，而是利用多種紀錄相互驗證。

判斷重點：
代用指標不是直接量到古代溫度，而是利用自然紀錄間接推測過去氣候。

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第6題｜溫室氣候、冰室氣候、冰期與間冰期

如何區分溫室氣候、冰室氣候、冰期與間冰期？現今屬於哪一種狀態？

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答案：
地球若沒有終年存在的大型冰原，稱為溫室氣候；若高緯度存在終年大型冰原，則稱為冰室氣候。

在冰室氣候中：

• 冰原大幅擴張的時期稱為冰期。
• 冰原縮小、氣候較暖的時期稱為間冰期。

現今屬於冰室氣候中的間冰期。

解析：
「冰室氣候」與「冰期」不是同一層級的概念。

可以這樣理解：

地球長時間氣候狀態
→ 溫室氣候 或 冰室氣候

而在冰室氣候之中又會出現：

冰期 ↔ 間冰期

現在南極洲與格陵蘭仍然存在大型、終年不融的冰原，所以現今不能稱為溫室氣候。

但相較於末次冰期，目前大型冰原已明顯縮退，因此我們正處於冰室氣候中的間冰期。

判斷重點：
現在不是溫室氣候，而是「冰室氣候中的間冰期」。

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第7題｜末次冰盛期與臺灣陸橋

為什麼末次冰盛期時全球海平面會下降約 120 公尺？臺灣環境因此發生哪些改變？

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答案：
末次冰盛期氣溫較低，大量降雪長期累積在陸地上形成大型冰原，使原本應流回海洋的水被儲存在陸地冰層中，因此全球海平面下降約 120 公尺。

海平面降低後，原本較淺的臺灣海峽部分海床露出，形成連接臺灣與亞洲大陸的陸地，使陸生動植物可以遷移。

解析：
海平面下降的原因不是「海水大量結冰」。

真正重要的是：

全球氣溫降低
→ 降雪在陸地長期累積
→ 大量水被儲存在大陸冰原
→ 海洋中的水量減少
→ 全球海平面下降

當海平面下降約 120 公尺後，臺灣海峽許多淺海地區露出水面，形成陸橋。

這使亞洲大陸上的動植物有機會進入臺灣。冰期結束、氣候變暖後，部分適應寒冷環境的物種退縮到臺灣高山，形成今日可見的冰河孑遺生物。

判斷重點：
臺灣陸橋形成是因為海平面下降、海床露出，不是因為臺灣海峽表面結冰。

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第8題｜新仙女木事件與溫鹽環流

請說明新仙女木事件中「融冰淡水—海水密度—溫鹽環流—氣溫」之間的因果關係。

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答案：
大量融冰淡水流入北大西洋後，使表層海水鹽度下降、密度降低，使高緯度深層水形成受到抑制，造成溫鹽環流減弱，低緯暖水向北輸送減少，使北大西洋周邊及中高緯地區快速降溫。

解析：
新仙女木事件的重要因果鏈為：

北美冰原大量融化
→ 淡水進入北大西洋
→ 海水鹽度降低
→ 海水密度下降
→ 高緯深層水較不容易下沉
→ 溫鹽環流減弱
→ 暖水向北輸送量下降
→ 北大西洋周邊快速降溫

當氣溫下降後，冰雪面積若進一步增加，又會提高地表反照率：

冰雪增加
→ 反照率增加
→ 吸收太陽能量減少
→ 降溫加強

形成正回饋。

判斷重點：
必背因果鏈：
淡水增加 → 鹽度↓ → 密度↓ → 下沉↓ → 溫鹽環流↓ → 暖流北送↓ → 降溫。

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第9題｜近期全球暖化的歸因

為什麼科學家認為人類活動是近期全球暖化的主要因素，而不只是太陽或火山活動？

查看答案與解析

答案：
近代觀測顯示大氣中的溫室氣體濃度快速增加，而且氣候模擬若只加入太陽、火山等自然因素，無法完整重現近數十年的全球升溫；當加入人為溫室氣體等因素後，模擬結果才較符合實際觀測。

解析：
判斷氣候變遷原因不能只看到「某個因素可能影響氣候」，還要進一步比較它是否能解釋實際觀測到的：

• 升溫時間
• 升溫幅度
• 空間分布
• 其他相關氣候變化

太陽活動確實會影響氣候，火山噴發也可能造成數年尺度的降溫，但這些自然因素無法單獨完整解釋近代持續而快速的全球暖化。

同時，大氣 CO₂、CH₄ 等溫室氣體濃度快速增加，而這些增加與人類燃燒化石燃料、土地利用改變等活動密切相關。

氣候模型比較也顯示：

只有自然因素
→ 無法重現近期明顯升溫

加入人為因素
→ 模擬結果與實際觀測較接近

判斷重點：
科學歸因不是只看一條曲線，而是比較多種觀測證據＋不同因素的氣候模擬結果。

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第10題｜海平面上升的來源

海水熱膨脹、海冰融化與陸地冰融化，對海平面的影響有何不同？

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答案：

• 海水熱膨脹：海水受熱後體積增加，使海平面上升。
• 陸地冰融化：原本位於陸地上的冰轉變成水流入海洋，增加海水總量，使海平面上升。
• 漂浮海冰融化：因為海冰原本已漂浮在海中並排開一定體積的海水，所以融化後對全球平均海平面的直接影響較小。

解析：
判斷冰融化對海平面的影響，最重要的是先確認冰原本位於哪裡。

陸地冰：

冰川／冰原位於陸地
→ 融化後水流入海洋
→ 海洋水量增加
→ 海平面上升

例如格陵蘭冰原與南極大陸冰原融化。

海冰：

海冰原本已經漂浮在海洋中，因此已排開一部分海水。融化後雖會影響反照率、生態與氣候系統，但對全球平均海平面的直接貢獻遠小於陸地冰融化。

此外，即使沒有任何冰融化，只要海洋整體升溫：

海水升溫 → 體積膨脹 → 海平面上升

判斷重點：
海平面上升兩個重要來源：
海水熱膨脹＋陸地冰融化。
漂浮海冰融化的直接影響較小。

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第11題｜氣候變遷的減緩與調適

比較氣候變遷的減緩與調適，並各舉兩個臺灣可以採取的例子。

查看答案與解析

答案：

減緩是降低溫室氣體排放，或增加溫室氣體的吸收，以減少未來氣候變遷的幅度。

例如：

• 發展再生能源，降低化石燃料使用。
• 提升能源效率、節約能源。

調適則是面對已經發生或未來難以完全避免的氣候衝擊，降低社會與環境受到的傷害。

例如：

• 改善都市防洪與排水系統。
• 建立熱浪、極端天氣與疾病預警系統。

解析：
兩者處理的問題不同。

減緩：處理「氣候變遷的成因」。

例如：

溫室氣體排放下降
→ 大氣中溫室氣體累積速度降低
→ 未來暖化幅度減少

而：

調適：處理「氣候變遷造成的影響」。

即使今日立刻大幅減少排放，部分暖化與海平面上升仍可能持續，因此社會仍需要提高面對極端降雨、乾旱、熱浪及海岸災害的能力。

以臺灣而言：

類型	可採取措施
減緩	再生能源、節能、提升能源效率、大眾運輸、增加碳吸收
調適	防洪排水、海岸防護、耐旱農業、熱浪預警、水資源管理

因此不能只選擇其中一項。

判斷重點：
減緩＝減少成因；調適＝降低衝擊。
面對氣候變遷，兩者必須同時進行。

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延伸知識補充

氧同位素如何記錄氣候

對應課本概念：
古氣候代用指標、冰芯與深海沉積物。

延伸說明：
水分子中的氧主要包含較輕的氧-16與較重的氧-18。較輕的水分子較容易蒸發，也較容易被輸送至高緯地區形成降雪。冰期時，大量含氧-16的水被儲存在陸地冰原，海洋中相對留下較多氧-18。因此，科學家可由冰芯或海洋微體化石中的氧同位素比例，推測當時氣溫與全球冰量。

岩石風化與地球的長期降溫

對應課本概念：
板塊運動、造山作用、大氣二氧化碳與長期碳循環。

延伸說明：
造山運動使大量新鮮矽酸鹽岩石暴露。岩石與含二氧化碳的雨水反應後，碳可隨河流進入海洋，最終形成碳酸鹽沉積並封存在岩石圈。這個過程非常緩慢，卻能在數百萬年尺度上降低大氣二氧化碳，是地球長期氣候調節的重要機制。

雪團地球

對應課本概念：
冰室氣候、反照率正回饋與地質證據。

延伸說明：
地質紀錄顯示，約七億多年前地球可能曾出現極端冰封，連當時位於低緯度的地區也留下冰河沉積物。冰雪擴張會提高反照率，使地球吸收的太陽能減少，進一步促使冰雪擴張。這是一個強烈的正回饋案例，也說明氣候系統可能出現非常劇烈的狀態轉換。

為什麼全球暖化下仍可能出現寒流

對應課本概念：
天氣與氣候、多重時間尺度及區域大氣環流。

延伸說明：
全球暖化描述的是長期全球平均溫度上升，並不表示每個地區、每一天都持續變暖。寒流仍可能因大氣環流配置，使極區冷空氣短暫南下。判斷暖化不能只看單次事件，而要觀察多年平均、發生頻率、強度與影響範圍。

基林曲線（Keeling Curve）

對應課本概念：
人類活動造成大氣溫室氣體濃度增加、近期全球暖化的科學證據。

延伸說明：
自 1958 年起，科學家持續在夏威夷冒納羅亞觀測站測量大氣中的二氧化碳濃度。長期累積的觀測資料形成著名的基林曲線（Keeling Curve），是研究人類活動與全球氣候變遷的重要長期紀錄之一。

從曲線可以看出，大氣二氧化碳濃度並不是平穩增加，而是呈現「長期上升、短期鋸齒狀波動」的特徵。

基林曲線　冒納羅亞觀測站大氣二氧化碳濃度長期變化（點擊可放大）

圖片內容：
圖中呈現夏威夷冒納羅亞觀測站自 1958 年開始至 2026 年的大氣二氧化碳濃度紀錄。縱軸為二氧化碳濃度（ppm），橫軸為年份，可以看到濃度由 1950 年代末期約 315 ppm，一路上升至近年超過 425 ppm。

圖片重點：

• 長期上升趨勢非常明顯：雖然每年都有上下波動，但整體曲線持續向上，表示大氣中的二氧化碳正在長期累積。
• 曲線呈現規律鋸齒狀變化：主要與北半球陸地植被的季節性生長有關。春、夏季植物進行旺盛的光合作用，吸收較多二氧化碳，使濃度下降；秋、冬季植物生長減弱，加上枯葉分解與呼吸作用，使二氧化碳濃度再次上升。
• 短期下降不代表二氧化碳正在減少：應觀察每一年的平均位置，可以發現新一年的低點通常仍高於過去許多年的低點，因此長期趨勢仍持續上升。
• ppm 是濃度單位：1 ppm 代表每一百萬個空氣分子中約有 1 個該氣體分子。圖中從約 315 ppm 增加至 425 ppm 以上，代表大氣二氧化碳比例已有明顯增加。
• 判讀這張圖最重要的是區分兩種時間尺度：鋸齒狀起伏屬於一年內的季節性自然循環；整條曲線數十年來向上，才是需要關注的長期趨勢。

因此，植物每年吸收與釋放二氧化碳形成的季節循環，並沒有抵消長期增加的二氧化碳。這也說明在目前的碳循環中，大氣每年增加的二氧化碳量仍大於自然系統能夠移除的量。

氣候模型不是天氣預報

對應課本概念：
未來氣候情境、IPCC 評估與不確定性。

延伸說明：
天氣預報試圖預測某一天、某個地點的具體天氣；氣候模型則研究數十年後平均溫度、降雨型態與極端事件機率如何改變。它不需要準確預報某一天是否下雨，而是比較不同排放情境下，長期統計特徵會如何變化。

碳捕捉與地質封存

對應課本概念：
減緩策略、淨零排放與地質作用。

延伸說明：
捕捉後的二氧化碳可被壓縮成高密度流體，注入深部多孔隙岩層。上方必須有不易滲透的蓋層，阻止二氧化碳向上逸散。部分二氧化碳會溶於地下水，或與岩石反應形成礦物。封存是否安全，需依地層構造、斷層、壓力變化及長期監測綜合評估。