Transcript 全球變遷
變遷的地球自然環境 台大地質科學系 • 目的: • 期盼了解我們所在的星球 自從有人類以來的自然 變遷(尤其是氣候環境變遷) • 了解我們所在的島嶼特有的自然變遷 (特殊地質背 景疊加在全球氣候環境變遷之上的效應) • 省思我們與土地及環境間的定位 變遷的地球自然環境 • 地球的氣候與環境變遷 • • 地球行星 --- 我們的故鄉 • 長尺度氣候變遷----從冰期到間冰期 • • 影響氣候變遷的主要因素 地球軌道變化導至日照量週期變化 古氣候代用品-用以研究古氣候的材料---冰岩心 植物孢粉 、樹輪 、珊瑚等 • 短尺度氣候變遷--- 進入間冰期(一萬年)來及千年以來的的變遷研究 • 變遷的因素 日照量 大氣成份 海表溫 海冰 海陸面積 落塵量 等 • 氣候變遷連帶的環境變化 • 極端氣候頻繁 海水面變化 沙漠化 物種消失 • • 台灣自然環境變遷 • 全球氣候變遷效應 加上 活躍的地質變形 太陽系 地球行星 地球行星的特色 • • • • • • 質量適中(吸住大氣圈) 與太陽及其他行星的距離適中 海洋及三態水分子 大氣成分特殊 有生物圈 有板塊運動 地球自然環境變遷 （近年國際上著重全球氣候變遷） • 氣候變遷 • • 長時間尺幅(持續萬年)變遷---冰期、間冰期 短時間尺幅 (持續千、百年)變遷---突發式變化 • 最長時間尺幅--板塊運動陸地移位導致氣候變遷 • 地形變遷--板塊運動使陸地移位及山脈形成 最長時間尺幅 地球有史以來 有五次顯著冰期 我們較了解最近這次 也就是最近兩百萬年 以來的冰期 人類出現以來的氣候變遷 • 人屬「Homo sp.」 出現於兩百萬年前以來 ，兩 百萬年僅是地球漫長歷史中最晚的兩千分之ㄧ的 時間 • 氣候呈現約十萬年一次的冰期---間冰期循環 現世乃是最近這次循環裡的間冰期(自一萬 年以來的間冰期，一萬年前到十二萬年前是 上次冰期) 陀螺式旋轉 地軸傾斜度變化 公轉軌道的橢圓度 十萬年週期 兩萬年週期 四萬年週期 冰期---間冰期現象 科學家認為與地球繞日軌道變化周期有關 第九次 冰期 現代 冰期---間冰期現象 T u n d ra alp in e (< 5 ℃ ) A bies Z on e (5 -8 ℃ ) 寒溫帶 3 6 0 0m T su ga -P icea Z on e (8 -1 1℃ ) 涼溫帶 3100m 2500m U p p er Q u ercu s Z on e (11 -1 4 ℃ ) 溫帶 2 0 0 0m L ow er Q u ercu s Zon e (14 -1 7 ℃ ) 暖溫帶 1 5 0 0m M ach ilu s-C astan op sis Z o n e (17 -2 3℃ ) 亞熱帶 (D ata after S u 1984) F icu s-M ach ilu s Z on e (23 -2 6 ℃ ) 熱帶 5 0 0m S ee level 古代的氣候狀況如何得知？ • 有文獻記錄以前的氣候狀況可用一些自然 界留下來的物質 如樹輪 湖泊或海水沉積物 裡所含代表冷種或暖種的生物化石來推斷 古氣候代用品-用以研究古氣候的材料 • 數十萬年來的氣候變 化(解析到百年或數百年) • 數千年來的的氣候變 化 (解析到年) • 南北極或高山的冰岩心所 • 文獻 含的氧同位素 • • 湖泊岩心的植物孢粉化石 • 樹輪 • 珊瑚 • 深海岩心的生物化石及化 石殼體所含的氧同位素 • 鐘乳石 從深海岩心得知 的古代海水所含 氧同位素的種類 知道岩心在該深度 年代的沈積 當時為冰期或 間冰期 冰期(18O多，氧同位素較重） 間冰期較輕 約每１０萬年一次循環 Modified from G. Kukla, 1987 Imbire and others, 1984 短期（千、百年）的氣候變化 可從分析冰岩心水分子的 氧同位素獲知 或從陸上湖泊沉積物 所含植物孢粉獲知 更短期內（數百年來）的 氣候變化 可由 歷史文獻‧樹輪 甚至儀器記錄獲知 低海水面 多冰 高海水面 少冰 以前的大氣成分 • 冰岩心所含空氣透露了古代的大氣成分 如所含二氧化碳 及甲烷等溫室氣體的量 湖泊岩心的植物孢粉化石 花粉是種子植物的雄配子體 位於台灣中部650米 山區一萬五千 年來孢粉化石指示的林相變化 紅線為高山湖積花粉指示之冷暖趨勢 T u n d ra alp in e (< 5 ℃ ) A bies Z on e (5 -8 ℃ ) 寒溫帶 3 6 0 0m T su ga -P icea Z on e (8 -1 1℃ ) 涼溫帶 3100m 2500m U p p er Q u ercu s Z on e (11 -1 4 ℃ ) 溫帶 2 0 0 0m L ow er Q u ercu s Zon e (14 -1 7 ℃ ) 暖溫帶 1 5 0 0m M ach ilu s-C astan op sis Z o n e (17 -2 3℃ ) 亞熱帶 (D ata after S u 1984) F icu s-M ach ilu s Z on e (23 -2 6 ℃ ) 熱帶 5 0 0m S ee level 蘭陽溪階地成因可能與氣候變遷有關 一千年來的氣候也有小幅波動 氣候變遷連帶的環境變化 • 海水面昇高 • 極端氣候頻繁 • 沙漠化 • 物種遷移或消失 兩萬年來海水面變化 近年國際上著重短尺度全球氣候變遷的研究 • 收集古氣候紀錄 • 設計模式(含各影響氣候變化的參數)模擬古 氣候變化 • 用古氣候紀錄驗證模式 以得較合理的模式 從而了解千或百年突發式氣候變化的原因 一千年來的氣候也有小幅波動 進入間冰期(一萬年)以來的氣候變遷 及 千 年以來的變遷 (小尺度氣候變遷) • 研究一萬年以來的氣候變遷 : • 氣候模擬學者應用大氣環流模式，輸入 太陽幅射量 、大氣成份、海 表溫 、海冰 、陸冰、海與陸的面積 、落塵量 等影響氣候變遷的參數 來模擬研究，看各個因子對氣候的影響程度。 • 例如用 • 外在強迫因子 : 海陸位置、當時地球繞日軌道之下的各地太陽輻射量、地形變化等 內在因子 : 大氣氣體成份的變化、地表狀態的變化、海洋、雲及大氣內部之動力 等 • 模擬六千年前的地表氣候(溫度、雨量) 近百餘年來的變化 • • • • • 19與20世紀乃是五千年來最暖的時期 1970後增溫加速 EL NINO 頻率增加 近50年 中國北方降水變少 南方降水變多 洪水變少乾旱變多 季風減弱 • 是自然還是人為？ • 未來百年的變化參考www.gcc.ntu.edu.tw網站 氣候變遷 (包括長尺度及短尺度) 的原因 • 萬年尺度變遷因素: 地球繞日軌道變化； 海陸相對位置變化 • 千年及百年尺度變遷的可能因素: 海表溫變化是因洋流流路變化使然或日照量變化使然？ • 地球氣候系統調整 如亞洲季風波動 (不穩定)使然？ • • 生物作用 如人類活動(砍伐森林、溫室氣體增加、 煤灰 (黑炭氣熔膠)增加)等對近百餘年氣候變遷的影響 溫室氣體 • 今日大氣中二氧化碳 是西元1850年以前 即工業革命前的130% ( 從280增到370 ppm) • 超越上次間冰期 （12~13萬年前） 台灣自然環境變遷 • 全球氣候變遷效應 加上 顯著的地形變遷 (抬昇、沉降、斷層、摺曲) 地殼平均抬升速率比鄰近國家都快 數千年來地殼平均 升降率(粴米/年 ) (Hsieh et al., 2002) 隆升景觀 • 墾丁珊瑚礁 龍港隆起海階 變化快的島 據古環境變遷研究提供變遷的場景 與記錄 自然地形變遷與下列原因有關 • 海水面變化；地表侵蝕、堆積 氣候變化→致使海水面變化以及地表侵蝕、 堆積營力變化 • 地殼變形〈板塊交界帶位置的擠壓力〉 地形的演變 • 抬升快、侵蝕快、堆積快、地震多 • 譽為研究山脈隆升的實驗室，目前正吸引 許多國際學者來研究 氣候的變化 • 位於東亞季風前緣，敏銳反映季風變化 • 雨量的變化更與自然環境及國民生計密切 相關 台灣自然環境的變化 氣候的變化 氣候變化的地形效應 地殼變形的快速 百年來疊加上人為作用 珍惜自然資源 • 生活於這個特殊的行星上 要對自然變遷有 正確的認識 以善盡地球村一份子的責任 • 生活於這個特殊的島嶼上 對自然變遷更要 有基本的認知 • 所有大型土地開發設計必須先了解地形演 變歷史與地質背景 地球上的 地圈 水圈 氣圈 生物圈 變化息息相關 可視為 一個地球系統 京都議定書1997 • 2010年前將6種廢氣的排放量降至1990年 的水準 (二氧化碳 、甲烷、 一氧化二氮笑 氣、 氟氯碳化合物 、全氟化碳、 六氟化 硫)。2005年2月16日生效。 • 廢氣與能源消耗息息相關 勢必影響經濟發 展 • 目前我國能源輸入佔98% 因此將來處境變 艱辛 • 節約能源及進行新能源開發