氣候變化：為甚麼地球越來越熱？
悶熱的夏夜、正在融化的北極冰、猛烈的暴雨——這些都與氣候變化有關。在本課題中，你會學習某些氣體如何令地球保持溫暖、人類活動如何干擾大自然的平衡、證據顯示了甚麼，以及我們可以怎樣應對。這個課題亦與初中地理科相關。
1. 快速重溫：二氧化碳和氧的平衡
正如你在《二氧化碳和氧於自然界中的平衡》一章所學，光合作用吸收二氧化碳（CO2）並釋放氧（O2），而呼吸作用則剛好相反。數千年來，這兩個過程大致互相平衡，所以空氣中的二氧化碳含量一直相當穩定。二氧化碳只佔空氣的極小部分（現時約 0.04%），但它非常重要。
重點總結：光合作用移除二氧化碳，呼吸作用把它加回空氣中，維持自然界的平衡。
2. 溫室效應
溫室氣體
溫室氣體是能夠吸收熱能並再發射熱能的氣體，會把部分熱能送回地球表面。二氧化碳是其中一種溫室氣體。其他溫室氣體包括甲烷（CH4）、水汽和一氧化二氮（N2O）。佔空氣約 99% 的氮和氧並不是溫室氣體。
溫室效應如何運作
1. 陽光穿過大氣層，令陸地和海洋變暖。
2. 變暖的地球表面向太空發出熱能（肉眼看不見的紅外輻射）。
3. 溫室氣體吸收部分熱能，再向四方八面再發射，所以部分熱能會回到地球表面。
4. 地球因此比沒有溫室氣體時更溫暖，這就是溫室效應。
比喻：溫室氣體就像寒夜裏的被子。被子本身不會產生熱，但能減慢熱能散失。記憶口訣——「入、出、返」：陽光射「入」，熱能想走「出」去，溫室氣體把部分熱能送「返」地面。
你知道嗎？
如果沒有自然的溫室效應，地球表面的平均溫度會是約 −18 °C，而不是約 15 °C——對大部分生物來說太冷了！溫室效應本身是好事，問題在於它變得太強。
重點總結：二氧化碳等溫室氣體吸收地球發出的熱能，並把部分熱能再發射回地球表面，令地球溫暖得足以孕育生命。
3. 人類活動如何干擾平衡
自二百多年前工業革命開始，人類把二氧化碳加進空氣的速度，一直比光合作用移除它的速度快。
燃燒化石燃料
化石燃料（煤、石油和天然氣）由數百萬年前被埋藏的生物遺骸形成。我們燃燒它們來發電、驅動交通工具和運作工廠，會迅速把當中儲存的碳以二氧化碳的形式釋放出來。香港大部分電力來自燃燒天然氣和煤，而發電是本港最大的溫室氣體排放來源。
濫伐林木
砍伐或焚燒森林會令能吸收二氧化碳的樹木減少；而樹木被焚燒或腐爛時，儲存在其中的碳亦會以二氧化碳的形式釋放出來。
一些活動亦會增加甲烷，例如飼養牛隻、種植水稻，以及在堆填區腐爛的廚餘。
增強溫室效應
更多溫室氣體 → 更多熱能被再發射回地球表面 → 平均溫度上升 → 全球暖化。這種比正常更強的溫室效應稱為增強溫室效應，就像蓋上一張更厚的被子。
常見錯誤
錯誤：「溫室效應是壞事。」正確：自然的溫室效應令地球適合生物居住；問題在於人類活動造成的增強溫室效應。
錯誤：「全球暖化是由臭氧層破洞造成的。」正確：這是兩個不同的問題。臭氧層阻擋有害的紫外線（UV）；全球暖化主要由溫室氣體造成。
重點總結：燃燒化石燃料和濫伐林木加入二氧化碳的速度，比大自然移除它的速度快，令溫室效應增強。
4. 科學實踐：溫室效應模型
設計公平測試
把溫度計分別放進兩個相同的密封膠樽：A 樽裝普通空氣（作為對照），B 樽注滿二氧化碳（在另一個燒瓶中製取，以免化學反應影響溫度）。把兩個膠樽放在同一盞燈下相同距離的位置，每分鐘記錄一次溫度，記錄約 15 分鐘。
自變量（改變的）：二氧化碳的含量
因變量（量度的）：溫度的上升
控制變量（保持不變的）：膠樽大小、燈和距離、起始溫度、加熱時間
結果與局限
B 樽的溫度通常上升得較快和較高，支持二氧化碳能吸收熱能的說法。重複實驗可令結果更可靠。不過，膠樽只是大氣層的簡單模型，而且溫度差異通常很小，因此要小心詮釋結果。
重點總結：在公平測試中，只改變二氧化碳的含量，量度溫度，並保持其他因素不變。
5. 證據：解讀氣候數據
天氣是某一天的大氣狀況。氣候是一個地方長時間（通常 30 年或以上）的平均天氣模式。
數據顯示了甚麼
大氣中二氧化碳濃度——自 1950 年代起已有量度（例如在夏威夷的冒納羅亞），數值年年上升。
每年地球表面溫度——自 1800 年代後期以來上升了超過 1 °C，大部分升幅出現在近數十年。
北冰洋海冰——衞星資料顯示，自 1970 年代後期以來，夏季末剩餘的海冰涵蓋範圍大致明顯縮小。
全球海平面——正在上升。
是太陽的問題嗎？
衞星量度顯示，自約 1980 年起，到達地球的太陽能量大致保持不變，但全球溫度卻持續上升。所以，近年暖化的最佳解釋是人類活動令溫室氣體增加。世界各地的科學家都認同這一點。
解讀氣候圖表的技巧
留意長期趨勢，而不是個別年份——一個寒冷的冬天並不代表全球暖化已經停止。檢查坐標軸和單位（例如二氧化碳用 ppm，即百萬分率）。兩樣東西一同上升，本身並不能證明因果關係，所以科學家亦會進行實驗，並排除其他成因。
你知道嗎？
二氧化碳的圖表每年都呈鋸齒狀！在北半球的春季和夏季，植物大量進行光合作用，二氧化碳濃度會稍為下降；到了秋季和冬季又再上升——就好像地球在「呼吸」一樣。
重點總結：二氧化碳濃度上升、溫度上升、北冰洋海冰縮小和海平面上升，都顯示氣候正在改變，而主要原因是人類活動。
6. 氣候變化的影響
對環境的影響
全球暖化——地球平均溫度上升，熱浪變得更常見。香港天文台的紀錄顯示，香港的酷熱天氣日數和熱夜比過去多。
海平面上升——陸地上的冰（冰川和冰蓋）融化，加上海水受熱膨脹。低窪海岸面對更多水浸，颱風帶來的風暴潮亦更危險（2018 年超強颱風山竹曾令香港一些沿岸低窪地區水浸）。
極端天氣——較暖的空氣能容納更多水汽，所以大雨可能變得更常見。更強的颱風、乾旱和山火亦與暖化有關。
對生態系的影響
海水變暖會導致珊瑚白化；更多二氧化碳溶入海水，亦會令海水變得更酸，傷害珊瑚和貝類。北極熊失去賴以捕獵的海冰。一些物種可能滅絕，令生物多樣性減少。
對人類健康的影響
熱浪期間出現中暑和熱衰竭，長者和戶外工作者尤其危險。
溫暖潮濕的天氣有利蚊子繁殖，令蚊傳疾病（例如登革熱）增加。
乾旱和水災破壞糧食和食水供應。
燃燒化石燃料產生的空氣污染會傷害我們的肺部（可留意香港的空氣質素健康指數）。
重點總結：氣候變化帶來全球暖化、海平面上升和極端天氣，並損害生態系和人類健康。
7. 在香港實踐低碳生活
低碳生活是指以減少排放二氧化碳和其他溫室氣體的方式生活，即減少你的碳足跡。數以百萬計的人一起做小事，效果就很大，而且往往還能省錢！
簡單的低碳行動
節約用電——把冷氣機調至約 25–26 °C，不用時關掉電源，選用貼有一級能源標籤的電器，並查看家中的中電或港燈電費單。
綠色出行——步行、踏單車，或乘搭港鐵、巴士和電車，代替私家車。
精明飲食——多吃蔬菜，少吃紅肉（牛會產生甲烷），並選擇本地和時令食物。
減少廢物——實踐3R（減少使用、物盡其用、循環再造），自備水樽和購物袋，並把食物吃光，因為堆填區裏的廚餘會釋放甲烷。
你知道嗎？
香港的目標是在 2050 年前實現碳中和。這表示香港排放的溫室氣體，將會與被移除的份量互相抵銷。
重點總結：節約能源、綠色出行、精明飲食和減少廢物，都能減少我們的碳足跡。
8. 植樹：大自然的「捕碳高手」
樹木進行光合作用時吸收二氧化碳，把碳儲存在葉、樹幹和根部多年，同時釋放氧。所以植樹和保護森林有助恢復二氧化碳和氧的平衡，緩和（減輕）氣候變化。
植樹的其他好處
降溫——樹蔭和葉片蒸發的水分能令空氣降溫，減輕市區熱島效應，並減少使用冷氣的需要。
保護斜坡——樹根抓緊泥土，減少水土流失和山泥傾瀉。
野生生物——樹木提供食物和生境，有助維持生物多樣性。
淨化空氣、減少水浸——葉片能吸附塵埃，植物和泥土能吸收雨水。
不過，樹木需要多年才能長大，被焚燒時亦會釋放所儲存的碳，所以植樹必須配合保護現有綠化地帶（例如約佔香港土地 40% 的郊野公園，以及米埔的紅樹林）和減少排放。
重點總結：植物能移除並儲存二氧化碳，所以植樹有助緩和氣候變化，並帶來許多其他好處。
重點回顧
1. 光合作用移除二氧化碳，呼吸作用把它加回——形成自然平衡。
2. 二氧化碳是溫室氣體：它吸收熱能，並把部分熱能再發射回地球表面。
3. 自然的溫室效應令地球平均溫度保持在約 15 °C，而不是 −18 °C。
4. 燃燒化石燃料和濫伐林木造成增強溫室效應。
5. 證據：二氧化碳濃度上升、溫度上升、北冰洋海冰縮小、海平面上升，而太陽能量並沒有增加。
6. 影響：全球暖化、海平面上升、極端天氣，並損害生態系和健康。
7. 低碳生活和植樹有助緩和氣候變化。
做得好！每一個小小的低碳行動，都在幫助我們的地球。