P.2 溫室效應(1)
過去100年地球表面溫度約增加0.3℃至0.6℃,海平面則持續上升(10至15公分)。工業革命後CO2濃度增加28%,科學家預測若不採取任何防治措施則於西元2100年時,地表溫度將較目前增加l℃至3.5℃,海平面將上升9至88公分。此溫室效應對於整個生態環境(包括地球、海洋與人類的經濟、社會等)及全球氣候,將有深遠而不可知之影響。
二氧化碳濃度除了因植物的光合與呼吸作用而呈現明顯的季節性波動外,還呈現了一個長期增加的趨勢,這趨勢顯然是由於人類大量使用化石燃料和砍伐森林等活動所造成;而甲烷濃度的變化亦呈現相同得趨勢。
CO2 CH4 溫度變化
P.5 溫室效應(2)
• 大氣可讓大部份太陽輻射透過,但對地表紅外線輻射有很強吸收效果,主要由少數氣體所造成,主要是水氣與CO2。其他許多氣體(如甲烷、臭氧、N2O、氟氯碳化物)吸收能力不亞於CO2,但因含量低,較不重要。這些作用使地球表面溫度上升,此過程可稱為「天然的溫室效應」。
• 若溫室氣體含量顯著增加(例如,因為人為空氣污染、火山活動),加強溫室效應,則地表平均溫度有可能上升,形成「全球暖化」。
• 大氣氣體也會向太空散發出輻射能,但有兩因素其散發較少能量。首先,大氣輻射為四面八方,大部份的能量會反向輻射回地表;其次,大氣平均溫度低於地表溫度,所輻射出去的能量也較低。如此,大氣的存在減緩了地表能量的散失,好似為地表蓋上了一層被單一樣。
太陽輻射能:源自太陽內部的核子反應,但有異於地球內部的放射性元素衰變,太陽內部所進行的是核融合反應。核反應所釋出的能量使得太陽內部的溫度極高,約有攝氏1千500萬度,而表面也有大約攝氏6000度。
輻射:任何溫度高於絕對零度的物體都會放出「輻射」(radiation),包括太陽、地球,包括上課講義,包括你、我。這些輻射也就是電磁輻射(或稱為電磁波),是以光子或光波的形式,以光速向外輻射出去。不同的物體所發出的輻射可以具有不同的波長、頻率和能量。物體溫度愈高,所發出的輻射波長愈短、效率愈高、能量也愈高。
P.7 地表能量循環(1)
地表能量循環(2)
溫室效應(2-2)
地球輻射:如果地球只吸收太陽輻射能而不將之散去的話,那麼大家可
以想像地表與大氣的溫度將會一直升高。好在地球也會向太空散出輻射
能,而且是溫度愈高輻射出去的能量也愈多,最後會多到與所吸收的太
陽輻射能相等。這就是為什麼現在全球平均溫度能維持在一個相當穩定
的狀況。地球輻射是處於紅外線的波段,因此也稱為地球長波輻射(相
對於太陽短波輻射)。不過有一點必須注意的,那就是地球所輻射出去
的能量並非單純地由地表溫度就能決定,因為地表所發出的輻射絕大部
份均無法直接到達太空。其中的關鍵就是大氣中存在許多能有效吸收紅
外線輻射的氣體,造成溫室效應。
反照率:進入行星的太陽輻射能被反射回太空的比率稱為反照率。地球
的反照率為0.31,也就是反射了31%(或31個單位)的太陽輻射能回
太空。
P.10 地表能量循環(5)
溫室效應(2-5)
輻射平衡與有效溫度:由於不同溫度的物體所描述的輻射波譜特性不同,所
以我們可以經由太陽輻射波譜的測量而推算出其表面溫度,不過這個測量最
好是在太空中進行(如利用衛星),以避免大氣吸收對輻射波譜的影響。同
樣地,我們也可以經由衛星測量地球輻射而推算地球的溫度,只不過這個溫
度將不是地表溫度,而是地表和大氣共同表現的溫度,因為地球射至太空的
輻射大約只有6分之1是來自地表。地球向外散發的輻射能與所接收的太陽輻
射能是處於平衡的狀態,因此地表和大氣所共同表現的溫度也稱為地球的輻
射平衡溫度。由於每個行星吸收的太陽輻射量不同,所表現出來的輻射平衡
溫度也不太一樣。到達行星的太陽輻射是由行星與太陽的距離(簡稱日距)
所決定,但實際被吸收的太陽輻射還須由行星的反照率來決定。因此行星的
輻射平衡溫度與其日距與反照率有關。在長期平均下,地球向外輻射能與所
接收的太陽輻射能是處於平衡狀態,此種狀況下地表的溫度應為–18℃,稱
為輻射平衡溫度。地表實際平均表面溫度約15℃,比輻射平衡溫度高出
33℃,主要是因為溫室效應所致。
P.13 溫室氣體(3)
P.19 氣候的定義(2)
形成氣溫季節變化的主因
1地球公轉
(地球繞太陽公轉之軌道平面稱為黃道面)
2地軸傾斜
(地球的自轉軸並沒有與黃道面垂直,而是夾
23.5°)
P.21 氣候的定義(4)
P.22 氣候的定義(5)
P.24 氣候的定義(7)
想一想北極及南極地區的日照時間問題:
北極與南極有大半年是永晝,大半年是永夜
北極的永晝(南極的永夜):
由每年的春分
至當年的秋分
南極的永晝(北極的永夜):
由每年的秋分
至隔年的春分
(請參考地球公轉)
P.28
P.29
由於海陸的分布不均勻,以及每天和季節性的日變化,引起溫度的差異,才使空氣因水平向的氣壓變化而運動。當空氣由高氣壓往低氣壓的地方流動,就產生風。
溫度高 ->氣壓低
溫度低 ->氣壓高
一般大規模空氣的垂直運動,因受重力的影響,其速度很小,大約每秒幾公分,遠比水平運動的每秒幾公尺為小。然而空氣受熱,體積增加、密度變小,因浮力作用而垂直運動,這對於雲的形成很重要。
P.31 影響大氣水平運動的力(因素)
•水平氣壓梯度力
•科氏力
•摩擦力
p.32
p.33
p.35
p.36
p.40 大氣環流(4)
信風:在赤道與南北緯30度間之間的寬廣地帶。在
北半球,一部份屬於原先的赤道空氣,以其向北跋
涉已經冷卻,而沉降到地面後重新流回赤道,但它
卻不是直接向南,而是受科氏力而偏右,因此在北
半球,風來自東北方,稱為東北信風,南半球則來
自東南方。這種很有持久性的風稱為「信風」,過
去曾譯為「貿易風」,這是因為帆船時代自歐洲駛
往新大陸的商船主要靠這股風。
p.41
p.42 3. 氣候變化
1. 年際變化:最容易觀察到的氣候變化。火山爆發將大量的氣懸粒子
噴到平流層裡,反射太陽光,使得許多地方氣溫下降。大氣與海洋
相互影響所造成的聖嬰現象(海洋與大氣的交互作用,每隔二至七
年海面溫度異常增溫的現象)。
2. 萬年的變化:大冰期。可能是地球軌道變化所造成,週期大約在數
萬年和數十萬年之間。
3. 千萬年的變化:板塊運動使全球海陸分布改變及山脈隆起,影響到
大氣和洋流的循環。大型隕石衝撞(這種撞擊事件可能每二千六百
萬年發生一次)。太陽的亮度變化。
4. 人為因素:人為溫室效應。根據古氣候資料顯示,過去地球氣溫的
變化與二氧化碳和甲烷濃度變化有密切關聯。
囧
整理到第42頁就懶得再用下去了
考好多喔= =+
天哪!!!!!!!!
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