溫室效應

[物理史] 傅立葉 (Jean-Baptiste Joseph Fourier) 的誕生

傅立葉(Jean-Baptiste Joseph Fourier)的誕生
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
(譯自APS News,2010年3月)

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傅利葉(Jean-Baptiste Joseph Fourier)

人的耳朵利用自然共振的機械方法,即內耳不同的神經末梢對於各種頻率不同的敏銳度,分辨進入耳朵的聲波所組成的頻率。另外,我們也可以用數學方式來分析聲音以測定它組成的頻率,這都要感謝18世紀數學家傅立葉(Jean-Baptiste Joseph Fourier)所設計出著名的傅立葉轉換法 (Fourier transform)。

傅立葉出生於1768年3月21日,父親是奧塞荷 (Auxerre) 鄉村的裁縫師。傅立葉10歲時就成了孤兒,年紀輕輕的他在地方主教的推薦下進入了當地的女修道院接受早期的基本教育,而也因為他展現了非常聰穎的一面,所以能接著就讀於奧塞荷皇家軍事學院(École Royale Militaire of Auxerre)。傅立葉在那裏愛上了數學,1790年即在母校任教。

氣候變遷是什麼?

氣候變遷是什麼?
經濟部水利署鄭欽韓副工程司

氣候變遷的定義與成因

氣候變遷一般是指區域性或全球性的氣候在一段時間(可能為數十年至數百萬年)內的變化。依據氣候變遷跨國小組(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)第四次評估報告顯示,自二十世紀中以來,大部分所觀測到的全球溫度上升因素,非常有可能來自於人為排放溫室氣體(如圖一)濃度的增加。而這些增加的溫室氣體累積於地球大氣層中,不斷地吸收太陽照射地球的能量而具有保溫作用,形成地球的溫室效應,使得全球溫度逐漸升高,並進而造成氣候變遷現象的產生。

為何科學家認為近期溫室效應 (green house effect) 是人類活動所引發?

為何科學家認為近期溫室效應(green house effect)是人類活動所引發?
高雄市立瑞祥高中地球科學科莊福泰老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

在地球歷史上,地球溫度高高低低不斷變化,是甚麼理由讓科學家認為人類活動引發溫室效應?

過去數十年來的地球的升溫非屬自然循環一部分的原因之第一個證據來自於溫度變化的速度有多快,過去百萬年內地球所經歷最大程度的擺動是在冰河時期,根據古氣候資料和模式,科學家估計上次冰期結束後的5000年內全球溫度上升約4~7度(約每百年0.08~0.14度),但是最近100年來,全球溫度已經上升0.7度,約是冰河期後回暖速度的8倍。

第二個科學家認為近代地球升溫的原因不是因為自然界的因素之證據是,科學家針對過去百年來可以影響地球溫度的所有因素所進行的觀測,例如:太陽光度的變化(黑子數目)、主要火山的噴發、聖嬰-南方振盪(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)的循環變化和太平洋年代際震盪(Pacific Decadal Oscillation, PDO)等等,這些觀測所得都無法解釋地球的快速升溫。

海洋酸化─溫室效應的另一大隱憂

海洋酸化 (ocean acidification)–溫室效應的另一大隱憂
高雄市立瑞祥高中地球科學教師 莊福泰/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

許多人都相信,海洋對二氧化碳的吸收能力是溫室效應減緩的重要功臣,但是最近的研究卻顯示,海洋大量吸收二氧化碳之後另一個隱憂也逐漸浮現了,那就是海洋酸化的問題。

污染物的好處

污染物的好處
知識通訊評論第89期

全球關注的二氧化碳造成溫室效應,現在有一個新的影響機制。科學家同樣利用模型預估,發現發電和工業產生的硫化物,有減緩溫室效應的作用,這正說明了地球系統的高度複雜性。

硫化物只能暫時減緩溫室效應

亞洲幾塊滿佈硫化物的灰色天空也有好的一面。這些空氣污染物將陽光反射回太空,降低了地表溫度。科學家正在調查,發電廠釋放的污染物是否能短期延緩發電廠排放的二氧化碳造成的溫室效應。

新的電腦模擬正在研究中國和印度的空氣污染管制和全球暖化的交互作用,未來會全球新增百分之八十的煤礦發電廠都在這些地區。研究發現,如果新的發電廠運轉,不去管制二氧化硫和氮氧化合物等污染物質,釋放的污染濃霧可以反射的陽光強度,足以抵銷二氧化碳造成的暖化效應,局部降溫。

但是這個效應無法擴展到全球,而且只能維持數十年。長期來說,二氧化碳還是最主要影響氣候的因素。而且數十年後一旦天空污染物消失,地球會快速升溫。

科學理性地對待氣候變化問題——專訪中科院副院長丁仲禮院士 (II)

科學理性地對待氣候變化問題——專訪中科院副院長丁仲禮院士 (II)
知識通訊評論第95期

中國科學家影響力不足

科學新聞:我們知道,在IPCC報告中,援引中國科學家的研究結果比較少,你認為是什麼原因?

丁仲禮:在一些核心的問題上,比如剛才我提及的大氣溫度對二氧化碳濃度的敏感性,我國也開展了一些研究工作。比如,中國科學家開發的兩個模式得出這種敏感性較低。但這些結果沒有得到IPCC的足夠重視,原因可能是因為他們處理不同模式結果的方式是取平均值,去掉了高值和低值;也可能是因為中國科學家的影響力有限,沒有得到西方的承認。當然,我個人認為最大的原因是:當今的中國科學家功利心太重,以專案爭取、論文發表為目的,熱衷於跟蹤模仿,迷信權威,不敢質疑別人的觀點,不敢選擇有挑戰性的問題,也不願與同行通力合作,因而很少有原創性成果,也很少有集成性成果。一句話,拿得出手的東西不夠多。

科學理性地對待氣候變化問題——專訪中科院副院長丁仲禮院士 (I)

科學理性地對待氣候變化問題——專訪中科院副院長丁仲禮院士 (I)
知識通訊評論第95期

二○○八年一月出任中國科學院副院長的古氣候學家丁仲禮院士,二○○九年帶領一個研究小組,通過大量的計算,提出基於人均累積排放指標的全球各國未來排放權方案,在學界引發了廣泛的關注。

丁仲禮院士

在該年歲末的哥本哈根氣候變化大會上,他又用研究資料直指目前一些主流的溫室氣體減排方案,如IPCC(跨政府氣候變化專門委員會)方案、G8國家方案、OECD(經濟合作發展組織)方案等有失公允。二○一○年七月十九日,在北京三裏河中科院辦公室,丁仲禮就氣候變化研究相關問題,接受《科學新聞》記者的專訪時,話語間流露出的依然是嚴謹、率直的本色。

科學新聞:IPCC第四次評估報告指出攝氏二度是人類社會所能忍受的最高升溫限度,也就是攝氏二度閾值。目前全球碳減排的談判,是為了防止全球氣溫升高攝氏二度可能造成的災難性變化嗎?