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全球氣候變遷 (古氣候變遷 (長期氣候變遷&因素 (最近三次冰室氣候 (3500萬年前 (印澳板塊狀上歐亞大陸 形成喜馬拉雅山&…
全球氣候變遷
古氣候變遷
長期氣候變遷&因素
暖 時間長
溫室氣候
冷 時間短
冰室氣候
控制因素
外部因素
太陽能輻射
地球形成初期 太陽發光率是目前70%
輻射越強 地球接收能量越高
內部因素
溫室氣體濃度
濃度越高 均溫越高
海陸分布
陸地比熱<海洋比熱 為氣候化主因
陸地位於極區 助於冰原擴張 成為冷源
地球反照率
受海陸分布、冰原面積影響
冰原總面積增加 反照率增加 氣溫降低
最近三次冰室氣候
8~6億年前
溫室氣體含量降低
降溫後 水氣凝結成海 海中生物進行除碳作用
冰河遍布全球 形成 雪團地球
3億年前
岡瓦那大陸移經南極 大陸冰原形成 反照率提高
岡瓦那解體 除南極洲 其餘向低緯移動 解除寒冷狀態
3500萬年前
印澳板塊狀上歐亞大陸 形成喜馬拉雅山&青藏高原 暖濕空氣無法進入亞洲內陸
山脈越高 岩石風化越旺 Ca2+被搬至海中與碳酸根形成生物骨骼or殼體 CO2下降
3500年前南極大陸冰源幾乎整個布滿
200多年前北極也出現大範圍冰雪
短期氣候變前&因素
冰期&間冰期
平均週期10~10000年
冰期
冷 原面積擴張
間冰期
兩冰期之間 氣溫回升
外部控制變因
地球繞日公轉的軌跡形狀
繞日公轉偏心率以10萬年規律大小變化
偏心率小 軌道似圓形 地表年輻射量大
偏心率大 軌道似橢圓 地表年輻射量小
地球自轉軸傾角
周期41000年 傾角22.5~24.5度
決定南北回歸線位置和極區範圍
傾角大 高緯地區四季明顯 不利冰原發展
傾角小 高緯四季不明顯 利冰源發展
地球自轉軸指向
順時針繞圈 與功轉軸夾23.5度 周期26000年
現今指向北極星 13000年後指向織女星
內部控制變因
季風變化
若輻射周期增加 夏季陸地增溫 夏季季風增強;冬季亦同
地球反照率變化
冰雪反照率高 地表輻射增加 易入冰期
深色陸地、植被、海洋 反照率低 吸收太陽輻射增 導致暖化
溫室氣體濃度
近二萬年氣候變遷
末次冰盛期
2萬年前冰原體積擴到最大 稱「末次冰期鼎盛期」
北美&北歐冰源向南擴張 最南達北緯37度
海平面比當今低120m
台灣與中國大陸連為一體
陸地面積增加 反制照率上升 溫度增加
高低緯海水溫差大 大氣&海洋環流增強
氣候變化證據
氣溫和CO2含量關係
工業革命以前280ppm 現今超過400ppm
若無此類溫室氣體 地球均溫-18度
冰芯研究證實 有關聯
古氣候研究方法&原理
珊瑚
解析度
年
珊瑚骨骼微量元素和同位素含量 得知當時海溫
因生存地 只限於研究南北緯30度內
具生長紋 兩寬度不同生長紋表示一年
冰芯
解析度
年
降雪壓密成冰時 古大氣保存於其中
冰晶內H2O的H同位素&O的同位素比例 得知古氣溫變化
年輪
解析度
季 / 年
多年生樹木 因降水&溫度變化 而細胞大小不同
日照強 雨多 細胞生長快 色淺 樹輪寬;寒冷 乾燥 細胞生長慢 色深 樹輪窄
海洋沉積物
解析度
數百 / 千 年
孔蟲 利用海水原料製殼 具有碳酸鈣殼體
分析孔蟲殼體O同位素比值變化 得知全球冰川總體積&海溫
氣候劇變
冰期到末次冰盛期影響因溫鹽環流
北乾冷時 南濕熱
溫鹽環流強 高低緯差異小;溫鹽還劉弱 則反之
近2萬年重大劇變
中世紀暖期
時間
9~14世紀
說明
中世紀末期 氣候轉乾冷
小冰期
時間
15~19世紀
新仙女木事件
時間
13000年前
說明
末次冰盛期後回暖 突然發生回冷
成因
五大湖區冰原大規模融化 注入大西洋使溫鹽環流密度下降
熱量南送至高緯 冰源擴張
為期1000多年
全球暖化
暖化趨勢
CO2含量每年呈季節性波動且每年持續增加
工業革命後平均溫度漸升
目前無法證實與CO2有關
影響
正面
世界穀倉誕生
西伯利亞、加拿大可能成為新穀倉
石油開採更容易
北極海海冰減少
負面
天氣和氣候劇烈變化
降雨時空分布更不均
高山積冰融化 下游河川流量不穩
影響陸地&海洋生態
溫度上升 高緯度&海拔藻類增生 魚類被迫提早遷徙
陸地 海洋生物適應新環境
海平面上升
低窪地區淹沒 海水倒灌
積冰減少 反照率降低 溫度上升
極區影響最大 融冰流入大海
凍原冰層所含甲烷冰溶化 增加溫室氣體
公共衛生問題
蚊子生存範圍增大 瘧疾、登革熱、黃熱病範圍增加
未來氣候
暖化速度&劇變
若無溫室氣體 地表均溫-18度
全球暖化過快且2013年CO2含量達400ppm
暖化不均勻 極區增溫>熱帶地區