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七、全球氣候變遷 (7-1 古氣候變遷 ((一) 氣候變化的證據 (冰芯 ((1) 解析度：年、目前學者研究南極大陸冰芯標本已重建過去80…

- - - - (1) 冰芯研究結果：氣溫變化與二氧化碳有極大關係
      - (2) 工業革命後二氧化碳速增
      - (3) 地球若無溫室氣體→地表均溫：-18°C
    - - (1) 解析度：年
      - (2) 碳酸鈣骨骼(含Sr、Ba、鈾等元素、具生長紋：每兩條寬度不同代表1年且生命期長大多過100年)紀錄周遭環境變化(越近形成層越晚形成)
      - (3) 生存於南北緯30°之間的溫暖淺海→重建股海水面的高度變化
    - - (1) 解析度：年、目前學者研究南極大陸冰芯標本已重建過去80 萬年內的二氧化碳、氣溫、甲烷含量變化
      - (3) 冰晶內水的H同位素(H、D)、O的同位素(氧16、氧17、氧18)
      - (4) 下層冰芯較老(疊置定律)
      - (2) 降雪壓密成冰→古大氣保存→分析冰芯內氣泡成分
    - - (1) 解析度：季或年
      - (2) 生長受當年溫度、降水影響(日照強烈和降雨豐沛→細胞生長快→顏色較淺、樹輪寬)
      - (3) 近形成層越晚形成
    - - (1) 解析度：數百年或數千年
      - (2) 大量生存於海洋中的原生生物例：有孔蟲具碳酸鈣質的殼體(含氧16、氧18兩種同位素)
      - (3) 疊置定律
  - - - 太陽輻射能
        
        *1 地球形成初期太陽發光強度為現之70%
        
        *2 太陽輻射能越強→地球接收能量越大
    - - (1) 溫室氣體濃度
        
        *1 引發溫室效應→全球增溫
        
        *2 溫室氣體越多均溫越高
      - (2) 海陸分布
        
        *1 陸地比熱小於海洋→陸地所在位置影響大
        
        *2 陸地若位於極區→有助冰原生長擴張→地球的冷源
      - (3) 地球反照率
        
        *1 地球反射陽光之比例：受海陸分布、冰原面積等影響
        
        *2 若全球冰原面積增加→反照驢變大→全球降溫
    - - (1) 只有灰色區域是冰室氣候
      - (2) 最近3次冰室氣候
        
        *1 第一：8億年 - 6億年前
        
        地球大氣中溫室氣體含量大幅降低→溫室效應減弱→冰河遍布全球→熱帶遭冰雪覆蓋→雪團地球
        
        降溫後水氣凝結形成海洋→海中生物行光合作用
        
        *2 第二：3億年前
        
        古生代末期岡瓦那大陸緩慢飄移經過南極→大量降雪大陸冰原形成→全球地表反照率增加→冰室氣候
        
        岡瓦那大陸解體後→陸塊向北漂移往低緯移動(南極洲除外)→中生代逐漸回暖
        
        *3 第三：3500萬年前
        
        新生代早期(4000多萬年前) 印澳板塊撞歐亞大陸→喜馬拉雅山、青藏高原
        
        山脈高岩石風化作用(產Ca離子)旺盛→Ca離子、二氧化碳溶進海水→生物利用製造殼體或骨骼→二氧化碳不斷從大氣移除
        
        因地球持續降溫→整個南極被冰封
        
        到200多萬年前連北極也出現大量冰雪 →南北兩極帶上冰帽
  - - - (1) 米蘭科維奇提出3 項因素：著重討論太陽輻射量變化(因最大週期10年故忽略陸塊標移)
      - (2) 第一：地球繞日公轉的軌道形狀
        
        *1 地球繞日公轉的偏心率約10萬年為週期
        
        *2 偏心率越小軌道越接近圓形→地球接收的年輻射量越大(因地球離太陽近)
      - (3) 第二：地球自轉軸傾角
        
        *1 地球自轉軸傾角在22.5° - 24.5°之間變動約4.1萬年為週期
        
        *2 地軸傾角越大高緯地區四季越明顯→冬天越冷、夏天越熱→不利冰源發展(因夏天太熱)
      - (4) 第三：地球自轉軸指向
        
        *1 地球自轉軸以順時鐘方向繞圈(似陀螺旋轉) 且始終與公軸夾23.5°→稱為歲差或進動約2.6萬年為週期
        
        *2 現在地球自轉軸指向北極星 13000年後會指向織女星附近
        
        *3 若同時考慮近日點、遠日點→改變地球四季變化→例：現地球北半球夏季時通過遠日點 13000年後北半球夏季時將會通過近日點(冰原發展考慮北半球因北半球陸地多)
    - - (1) 季風變化
        
        *1 推測未來夏季太陽輻射量週期性增加→夏季季風增強
        
        *2 推測未來冬季太陽輻射量週期性減少→冬季季風增強
      - (2) 地球反照率變化
        
        *1 若高緯地區太陽輻射量降低→夏季冰原不易消融且擴張→冰雪反照率大→地表吸收太陽輻射量減少→更易邁入冰期
        
        *2 深色陸地、植被、海洋→反照率小、地表冰雪少→地表吸收太陽輻射量增加→較有暖化趨勢
      - (3) 溫室氣體
        
        *1 全球冰川體積與二氧化碳呈正相關
        
        *2 若冰川體積減少→大氣中二氧化碳明顯增加→氣溫上升所需時間短
    - - (1) 事件：末次冰盛期
      - (2) 約2萬年前全球冰原體積擴張達到最大、溫度達到最低→末次冰盛期
      - (3) 北美、北歐冰原向南擴張→南端達37°N
      - (4) 全球海平面比現在低約120 m→大陸棚變成陸地或淺灘
      - (5) 臺灣海峽、東海大陸棚露出海面→生物從中國大陸遷居臺灣
      - (6) 陸地面積擴大→反照率上升→溫度降低(海水表面均溫降2°C)
      - (7) 高低緯海洋溫差擴大→大氣、海洋環流更活躍、中緯西風更強勁→內陸砂塵遭吹拂→堆積為黃河流域的黃土高原、北太平洋亦有沙塵沉積
- - - - (1) 新仙女木事件
        
        *1 為13000年前
        
        *2 末次冰盛期後變暖短暫回冷→稱為新仙女木事件
        
        *3 北美五大湖冰原大規模融化→大量淡水注入北大西洋→次表層的溫鹽環流密度變小不足力量下沉→熱量難輸送至高緯→冰原擴張
        
        *4 約維持1000年後又在數十年內快速回暖
      - (2) 中世紀暖期
        
        *1 維京人到格陵蘭建立據點、歐亞草原夏季溫暖冬季酷寒→游牧民族不斷遷徙→成吉思汗入侵中國北方與中亞
        
        *2 中世紀暖期後期全球氣候轉乾冷
      - (3) 小冰期
        
        格陵蘭被冰封維京人16世紀時放棄此地
- - - - (1) 人類近代大量使用煤、石油→二氧化碳大量排放→已在夏威夷茂納羅島測得400 ppmv之數值
      - (2) 曲線變化呈季節性波動：北半球陸地植物較多→大氣二氧化碳濃度降低→冬季反之(樹葉掉光)
      - (3) 工業革命以來全球均溫漸上升(應為人為與自然因素疊加)
    - - (1) 負面 - 海平面上升
        
        *1 暖化最劇烈是極區
        
        *2 居住地減少、海水倒灌(例：太平洋上的珊瑚礁島國)
        
        *3 陸地、海上積冰減少→反照率下降→地表溫度上升(正回饋)
      - (2) 負面 - 天氣與氣候的劇烈變化
        
        *1 例：乾旱、洪水、熱浪、強颱
        
        *2 降水時空分布不均勻
        
        *3 高山積冰融化→下游河川流量不穩定
      - (3) 負面 - 影響陸地與海洋生態
        
        *1 溫度升高→高緯、高海拔水域中藻類增生→河流中魚類提早遷徙
        
        *2 極冰消失→冰下生物不適應或被其他物種取代
        
        *3 陸生、海生動物須適應新環境
      - (4) 負面 - 公共衛生問題
        
        *1 蚊子生存範圍擴大→瘧疾、登革熱、黃熱病範圍增加
        
        *2 臺灣過去冬季寒潮來登革熱即停止流行→現疫區已擴展至北部、冬天有發生之實例
      - (5) 正面 - 世界新穀倉誕生
        
        氣溫升→中高緯度更適耕種例：加拿大、西伯利亞
      - (6) 正面 - 更易石油開採
        
        北極海海冰減少→船隻通過往來太平洋與大西洋、北極海蘊藏之石油可開採