＃發行日期：1992、01
＃期號：0265
＃專欄：「全球變遷」專輯
＃標題：全球大氣變遷的社會經濟難題
＃作者：黃榮村
．與林爭地
全球大氣變遷的社會經濟難題
當台灣猶在全力對付傳統污染源､新生毒性物質等地區性問題，以及帶有若干國際性的酸性沈降物解決方案時，忽然發現在這短短幾年中，被逼要去面對臭氧層破壞､二氧化碳排放､與全球性大氣變遷的熱門國際性環保問題，其捉襟見肘狀況不問可知。台灣最近熱衷於參加亞太經濟合作會議（APEC），並積極想加入關稅暨貿易總協定（GATT），顯已體會到不加入類似國際組織的嚴重性，更何況是規模可能更大的全球大氣變遷這類國際性聯盟！台灣由於政治地位的問題，政府高階單位與環保署皆無適當位置出席，台電與中油也不行，說不定只好委託工研院列席，使得這件本應以國家方式投入的國際性結盟，變得不好處理，而有進退失據之感。我們有必要先看看什麼是全球大氣變遷以及其相關的社會經濟難題，再回頭檢討我國能採行的策略。
地球可能面對一個無可逃避的大冰河期規律（以10萬年為週期，10℃之內的均溫變化），地球現在可能是處於間冰期（interglacial），距離上次大冰河期最低點約12,000年。但這段時間聽起來還很遠，國際社會現在擔心的反而是短期內可能面對的全球升溫問題。被懷疑與升溫有關的溫室氣體，是目前爭議最大的對象。
某些大氣層中的氣體粒子，並不能阻止陽光照射地表，但它們能有效隔絕應由地表反射到太空去的紅外線熱輻射，以致地表與低空大氣層的溫度提高。在過去，如水蒸氣與二氧化碳形成的自然溫室效應，使地球（本身應為－18℃之輻射體）表面得以增溫33℃，而適合人居。溫室氣體包括了二氧化碳（約占一半以上的溫室效應）、甲烷（係比二氧化碳更有效的紅外線捕獲者，但數量較少，最近一百年則有顯著爬升）、氧化亞氮（N2O）、氟氯碳化物（CFCs）與臭氧等。這些溫室氣體常是人為產生的，由燃燒、農工業生產等方式造成，假如不能加以限制，則過分累積的溫室氣體，將帶來不可預測的後果。
在十八世紀中葉工業革命以前，大氣層二氧化碳含量約為275ppm，1880年為290ppm，以每年約1ppm的速率成長，現在已達350ppm。以普通的l∼2％年增率計算，在下世紀結束之前，二氧化碳含量即將達到前工業期的兩倍。二氧化碳兩倍的增加，將造成1.5∼4.5℃的全球性升溫。按照NCAR（美國國家大氣研究中心）的計算，則在3.0∼5.5℃之間。該估計在十九世紀末按一名瑞典科學家的計算是4∼6℃，1975年的另一項計算是3℃，與現代的計算比較，不算差太多。1979年由於現任美國國家科學院主席蒲瑞斯〔F.Press，他同時也是聯合國最近推動「國際防災十年」（IDNDR）的倡始人〕的呼籲，使全球大氣變遷問題進入世界急迫正視的項目。
升溫現象在高緯度及冬季時較顯著，溫度增加則地表與水面蒸發量變大，沈降物增多，每升1度約多7％之全球沈降物。由於冰河冰山融解與海水變熱膨脹的效應，當二氧化碳增一倍或相當溫室氣體濃度的增加，升溫假設在1.5∼4.5℃間，則海平面將升高25∼135公分。本世紀可能升溫0.3∼1.1℃。有人計算若不在未來十年內將二氧化碳降到1980年的63％濃度，則2100年將升溫1∼2℃，若確實如此，海平面升高的危險性已迫在眉睫。
弔詭的是，全球升溫現象倒可因為火山爆發、核戰（產生大量煙塵往高空逸散，遮擋陽光照射），或往冰河期走，來達到降溫效果。或像小冰河期在十七世紀所觀察到的，太陽黑子活動減緩而有降溫效果。但太陽的明度是不太變化的，以11年為單位的太陽週期之明度變化，亦只達千分之一。
至於溫室效應與全球溫度變化之間的關聯性，仍未確定，雖然對很多氣象學家而言，這種關聯性非常明顯而無可爭議。若干氣候學家認為全球溫度的變化尚屬自然變異範圍。最近有兩名丹麥氣候學家在《科學》週刊上，另提出一甚具爭議性的說法，他們認為目前全球均溫較之1950∼1980年間的均溫，提高0.3℃，乃是因為太陽活動強度的變化所造成的。
過去四､五百年所發生的小冰河期（1℃內的均溫變化，1400's∼1800's），雖可部分歸因於較高的火山活動與較低的太陽活動，但基本上還是原因未明的居多。有些人因此認為，未來的氣候變遷也很難就溫室氣體的累積量，來作預測。在科學社群中，有些專家認為：溫室氣體對全球大氣變遷之影響的具體證據，尚有待大量觀察，目前狀況是一過度反應的陳述（但客觀而言，社會上對此議題的恐慌反應，比過去傳言彗星即將撞上地球或股市大崩盤的短期過度反應，要小得多，或可描述為一正在長期醞釀的不安與焦慮），誘導決策者在不確定科學證據的基礎上，可能作出需要付出龐大代價的不智決策。
但另外有更多的科學家與決策者，寧可信其有不願信其無，也認為不能期望那些很難長期預測的火山爆發與太陽活動減緩來降溫，何況污染的改善（指對溫室氣體），將可望帶來更多科技的進步，與更有效率的能源應用。如美國關心科學家聯盟（Union of Concerned Scientists）即聯名要求政府速採對策，聯署人中有52位諾貝爾得獎人與700位以上的美國國家科學院院士。
科學要作的事是提供證據、完整的分析與專業的猜測或預警；政治要作的則是健康的判斷與熱衷於形成全球新秩序。科學界的爭論（如能或不能確定將有全球升溫現象），恰好提供了工業大國與第三世界國家、中間勢力之間，討價還價的有利籌碼。演變到後來，可能是「科學家懂的，政治家沒有興趣；政治家有興趣的，科學家不懂。」現在的狀況，可供佐證。這是一個典型「風險下決策」（decision under risk）的大難題，它涉及機率的判定、認定後的成本計算，以及人類或政府間所能控制採行的最適當策略。我們都在等著看科學與政治如何握手言歡，因為它所影響的是我們好幾代的子孫！
化石燃料包括有原油、煤與天然氣。北半球燃燒化石燃料，造成約200億噸二氧化碳，約占全球人為二氧化碳總量的90％。甲烷與N2O等溫室氣體的人為來源，則是以來自農業使用居多。
臭氧則是大家耳熟能詳的溫室氣體。排放的氮氧化物（NOx）與碳氫化合物，在陽光照射下進行光化學反應，形成臭氧，與氮氧化物耗用大氣中的清潔劑羥基（OH），在大氣低層（邊界層）會影響地面生物成長率，傷害人類呼吸系統；在對流層（地表上10∼15公里）則因臭氧的增加，吸收地表反射的熱輻射，形成溫室效應。
另外因為氟氯碳化物與其他相關物品的過量使用，如CFC-11與CFC-12，在對流層相當穩定，但也因此以穩定不變的結構跑到平流層（10∼50公里），在強烈紫外線照射下變活躍，釋出氯原子，氯原子與臭氧的化學作用，又使平流層臭氧減少，太陽紫外線抵達地表機會因之變大，地表溫度可能升高。每年低空大氣層CFCs數量以5％速率增加，且穩定地停留數十年甚至更長，有些最後則擴散到30公里以上的平流層，所以現在CFCs在平流層的濃度，反映的只是數年前排放的而已。
平流層的臭氧損耗，已在春天的南極造成臭氧層破洞；此外，在冬天的北極亦有片斷的小臭氧破洞，亦有可能在春天時產生臭氧層破壞，在過去十年中已發現北歐上空有8％的臭氧損失。這是一件事屬嚴重，而其演變又具有很強不可預測的國際性大事，因此，1987年的「蒙特婁公約」（Montreal Protocol），要求簽約國在1999年以前，減少CFCs50％的生產與消費，現在進度已有超前之勢。1989年七月，七個主要工業國的「綠色高峰會議」發表公報，要求在本世紀結束前，停產停用CFCs，比蒙特婁公約更為前進。
熱帶雨林約19億公頃，每年以1500萬公頃的速率，在非洲、亞洲與拉丁美洲的溫熱地區潰敗中，每年熱帶雨林的燃燒率達0.5∼0.75％之多，森林潰敗與復育比約10:1。森林大火造成約4億噸的二氧化碳，另外也產生一氧化碳。
過去十年來，熱帶雨林與草原的燃燒，及開發中國家因需要燃料與農業用途的森林燃燒，所造成的一氧化碳數量，與燃燒化石燃料約略相當。在距地表10公里高空的量測結果，發現南北半球的一氧化碳含量差不多，可能是大氣層擴散的結果。一氧化碳本身不會停留在大氣層中太久，約10天到數月，會與羥基結合轉成二氧化碳。一氧化碳增多，消耗大量羥基的結果，將使甲烷與其他分子的分解受阻，破壞了大氣層的化學平衡，可能因此加劇溫室效應。此外，一氧化碳也會在較低大氣層中幫助形成臭氧，可能有助於彌補平流層中減少的臭氧，以阻隔紫外線的危害，但卻另外帶來對呼吸器官與生物生長率的危害。
與林爭地的濫伐與不顧復育，將使降雨後之逕流量增加，水汽蒸發量自然減少，吸附太陽能量的功能轉弱，這種影響也可能是全球性的。
1991年在科威特的波斯灣戰爭，伊拉克引爆550座油田，每天約有20∼40萬噸原油燃燒造成濃煙。若至少持續一年，則總共可能有7500∼15000萬噸原油，平均以7.5％的比例化成濃煙，其中有70％係屬碳煙，因此每天製造約l∼2萬噸的碳元素。除非如雷雨之類的不穩定狀態，這些煙可能不會往上升到3300公尺以上，而仍停留在上邊界層（PBL）內，所以產生類似核戰或火山爆發的降溫效應之可能性，應該不大。但也有少數科學家認為，較細的粒子將有可能跑到平流層，並有效的阻絕陽光，而帶來降溫效果。
油田大量且長期的燃燒，是否會造成先冷後熱，或濃煙是否會跑到平流層？科學界的爭論顯然還未平息，大概只能依賴以後的觀察來覆按。但由於原油中含有2.5％的硫與0.2％的氮，所以產生大區域（包括科威特全部，伊拉克、約旦、沙烏地阿拉伯、伊朗與其他波斯灣地區的局部區域）煙霧擴散與大量酸性物沈降，後果可能相當嚴重。人類的激情與愚昧，以大氣為芻狗，莫此為甚。
假若國際間達成協議，則全球將因管制二氧化碳排放與改善大氣變遷，付出以數千億美元計的代價，這些還未包括因之而來的生活型態改變，與土地重新規畫使用等細部結構調整的部分。
最優先的對策，可能是先朝能源節約與能源效率的改善上著手，使化石燃料的使用量大幅減少，其先決條件則需先發展出一套「壓迫」機制，才可望達到前述目標。
另一優先事務，則是停產與停用CFCs，這一點在國際間已漸有共識，可望在本世紀末達成，但若不能及時開發出相當的替代產品，也會引起「非」已開發國家的反彈，以致橫生枝節。由於全球若確可能升溫，也要在30∼50年才轉趨嚴重，所以利用改變行為與生產消費習慣來適應變遷的方式，尚屬可行，值得協議與規畫。
控制二氧化碳排放的方案甚多，如採大規模森林復育（以便從大氣中吸收二氧化碳，放出氧）；將二氧化碳分離後以管線送入海中或地層（如天然氣所在處）排放；停用或減少化石燃料的使用；以價格逐漸便宜的可用技術吸附或加氧燃燒等方法。但如前所述，若國際協議尚未完成，有效的「壓迫」機制無法規畫並執行，則這些方案形同畫餅。在這類應用領域，科技總是為利潤或政策服務的。
另外也有人提別出心裁的方案，建議在適當時機於高層大氣中，散撒煙塵以反射陽光；但該方案帶來的效果無法預測，也可能更壞，所以願意為該提議背書的科學家，寥寥可數。
更有所謂「務實」人士，認為不必去花太多代價在未確定事務上，只需以可接受的代價，來改變供水與海岸經營的細部結構（infrastructure）即可。例如溫室效應使原來的農業精華區變成乾旱區，穀物歉收，則採行甲水乙移的供水措施，以紓解旱象；它會帶來海水面上升，則沿海地區宜研擬海岸經營的方案，以免海水倒灌、良田及民房淹沒等災害。
縱使全球大氣變遷可能不會發生，上述若干對策的混合使用，也並非全然皆無好處，說不定因之促成重大的工業轉型，並重塑人類的節約美德。
最近的熱門話題，則是以收碳稅（carbontax）的方式，來防止全球升溫的惡化。設若每噸碳收稅50美元，全球每年可增加500∼750億美元的收入〔若以美國為例，則將每年減少其國民生產毛額（GNP）的1％，並非很嚴重〕，這筆錢可挹注若干國家中央政府的財務赤字，幫助家庭減少其他稅負，補助第三世界國家在配合上的犧牲。碳稅是否可行，端賴一全球性可資運作的經濟體制､與國際性利益分配的哲學及裁判部門，是否能發展出來而定。想想歐洲共同市場的整合歷史，就知道這件事不是全憑一些簡單的觀點，就可成事！它需要的是誠意、智慧與耐心。
碳稅的實施，由於各地計價方式的不同，可能產生稅負分配公平性的問題。以美國國內而言，若碳稅每噸徵收25美元（依據美國國會議會P. H. Stark於1990年所提的Stark法案），或41.54美元（以到2005年以後，二氧化碳含量達1990年水準的80％為依據），則在能量使用總量不變（亦即無彈性需求，但選擇的能量類型會變化）之假設下，每一家庭每年多出約10∼260美元的稅負，且該稅負分配有地區性差異，太平洋區稅負最低，中西部北邊負擔最高。
上述純就「稅」而言。但若以二氧化碳之減量而言，美國若減少二氧化碳排放的20％，將使GNP減少2％；日本將付出更高代價，對日本而言，燃料的轉換與在已有高效率能源使用上作改進，會比其他工業國家更為艱難。
由於科學界在全球大氣變遷問題上長期與大規模的努力，實際觀測資料與模式預測的結果，已對世界各國政府的高階部門，形成莫大的壓力，不管是為了國內的政經考量、國際政治、或對歷史負責，皆必須緊密地協商，嘗試找出一條適用於全球的可行道路。全球大氣變遷可能造成全球性災難的訴求，顯然比當年協議瓜分海洋資源的國際性談判，更具正當性，這是一個促使全球性合作的良好契機。
另一契機則是國際上逐漸體認到，朝向一種環境可支撐的經濟發展（sustainable development），是現代國家不可避免的責任。該一當代最流行的健康觀念，首先由歐洲共同市場國家與OECD國家發展出來，並已擴散到全球各個角落。管制化石燃料的使用，正是實施這個概念的試金石！
日本在1990年十月休斯頓舉行的經濟高峰會議中，則提出「新地球21」計畫，認為除了能源節約、發展再生能源、安全的善用核能外，最終解決全球大氣變遷的作法，在於發展新科技，並呼籲國際間共同發展生物可分解塑膠技術、找尋CFCs替代物、透過光合作用將二氧化碳轉換為能量等新技術。各主要工業國雖已積極投入，以便藉此機會建立一個新的全球經濟新秩序，但全球性的合作，還是有重重的阻力。
揆諸過去國際間簽署海洋公約法案的困難（至少花上15年，因涉及多項技術移轉與經濟援助問題），現在的大氣公約法案雖較具正當性，但涉及之諸多因素遠比海洋公約複雜。
第三世界與開發中國家，認為工業化國家對二氧化碳與CFCs的製造應負最大責任，這就是所謂的「南北緊張」。這些國家認為與殖民心態類似的生態帝國主義，讓他們有壓迫感，不符平等與分配正義原則。所以在推動國際合作之前，需弄清楚導致大氣層二氧化碳含量增加之各國責任。如二氧化碳排放愈來愈多，由1950年的15億噸到1965年的29億噸，1985年則為51億噸；在1950年，北美洲､西歐､蘇聯與東歐，占二氧化碳排放總量的86％，1980年占68％。現在七個主要工業國即占排放總量的41％。要由這種算法來達到實質上的公平，大概是做不到的，而且全球氣候變遷，屆時對各國影響程度不一，不一定就是工業國遭殃。但至少要作到程序上的公平（如各委員會成員與理事團的組成，涉及裁判、分配、監督等各項權力，必須有一合理的規畫與協議），如此方可望政府間談判得以順利進行。
美國1990年十一月通過的「清潔空氣法案」修正案，對SO2與NOx排放有更嚴格的限制，但因更新處理設備，增多了二氧化碳的排放（因為增加新設備帶來更多的電子消耗，以及更新的處理方式）。這種狀況尤其在用煤發電的電廠上，最為顯著。1989年美國共發電27,770億千瓦小時，其中一半以上由煤得來。還有一類阻力是推動核電的人，想藉化石燃料的管制，以擴大核電市場。這兩類阻力都可能橫生枝節，使政府與民間的步調不一致，甚至衝突，都需有對策方足以預防。
若干技術問題，也有可能妨礙國際間的協議與全球性合作。
過去一個世紀（1880∼1989年）來，二氧化碳的增加率超過20％，若溫室氣體與全球大氣變遷確有關聯，則此期間應有全球增溫現象，且與模式預測一致。目前的「流行看法」是全球在此期間有0.3∼0.8℃之增溫，但不利的是在有些地方觀察不到該一結果，如在觀測頻數多且較正確的美國。美國之所以如此熱衷全球大氣變遷，恐怕還是因為1980年代所出現的幾個高溫與乾旱現象，尤其是在1988年夏天，密西西比河的水位低到無法航行，都市供水短缺，作物嚴重歉收。
全球大氣變遷的模式，與為了實際規畫用之工程模擬的解析度相差很多，每一個網格點都是以數百公里（常見的是500公里）為其長寬數值，厚度則在數十公里，所以恐難回答某一特定的地區，是否確實變熱、變濕、變乾等實際問題。在此無法具體描述誰會受益、誰會受害的情況下，在輻員各有不同的國家間，進行國際協議，恐有難以具體化與難以獲得共識的問題。
在農業經營方面，最直覺的想法是：全球增溫是否會使作物產量減少（例如：因乾旱、供水減少等）？由於不平均的增溫，是否會使不同地區的作物培育類型產生變化？是否也會產生農業人力轉業的社會問題？這些問題顯然尚未有明確的答案。因為二氧化碳的增加，也可能帶來更多的光合作用，促成作物生長，植物對水的需求也可能變少。但二氧化碳增加對農業的助益，溫室氣體可能帶來的乾旱，是否會合併為對農業經營產生有利或有害的狀況，則尚無法確定，可能也與當地的各項自然條件有關。重視農業發展或以農業為主的國家，在全球大氣變遷的國際協議上，其心態會與工業國、島國、轉型中國家有所不同，也是很自然的，因為每個國家關心的利益不同，何況有利或不利的判斷，尚處在相當不確定的科學證據上。
化石燃料若開始管制，首當其衝的便是台電火力電廠與工業用煤。台灣電力系統總裝置容量為1800餘萬千瓦，其中58％為火力發電，以電力每年6％成長率算，到民國九十年電力需求若增為2倍，火力將占68％，二氧化碳排放量將為現在的2倍。國際間若開放徵收能源稅或碳稅，視其稅負，將使工業用煤價格增加50％以上。
在CFCs方面，台灣若於1995年尚未成為蒙特婁公約簽約國，或被視同締約國（需經聯合國環境規畫署審核），則無法外銷含列管CFCs之產品，貿易損失將達2千億台幣。1992年六月在巴西可能簽訂政府間氣候變化綱要，以管制二氧化碳等溫室氣體的排放，並可能管制化石燃料的供應，台灣要不要加入？能不能加入？
就如同加入GATT一樣，雖然要付出代價（如農產品開放進口、成立相關產品的實驗室認證制度等），但亦有不得不加入的政經理由（如貨品要在這些簽約國內流通），也有利用科技、經濟與環保事務，重返國際社會的用意在。這點也多少可由「空氣污染防制法」修正草案中，看出端倪：「為保護大氣臭氧層，因應全球氣候變化，主管機關得（應？）依公約訂定管制辦法，限制或禁止製造、使用或排放相關物質。」至於是否能成為或應成為公約簽署國，則非國內法律所能規範。
台灣雖因各項條件所限，既無法擁有如美國EC2之平流層研究飛機，亦無歐洲研究者施放大型氣球到30公里高空的作法。另外在古氣候學、利用太空梭與衛星描繪溫室氣體之流布、在超級電腦上發展複雜之全球大氣變遷模式等項上，皆力有未逮。但至少在相關科技資訊的收集、建立全球氣候變遷中有關氣體捕捉的台灣測站、引進或發展有效降低溫室氣體排放的工程技術上，還是具有貢獻國際科技社群之意。現正展開中，也正積極設法在國際相關會議與公約簽訂中，扮演一定的角色。這些努力，都是值得肯定的。
但是，台灣還有很多難以克服的問題。
台灣雖然國民年平均所得，實質上已逾萬元美金（另加上不在帳面的地下經濟），但很少培養出國際眼光及全球休戚與共的感情。連當年對波斯灣戰爭都不會產生恐慌與反省的社會，怎麼可能會對尚稱「遙遠」的全球大氣變遷有切膚之痛？何況這件事聽起來是科技先進國，才有辦法解決的事情，天塌下來有人頂著，急什麼！心態上還是像過去兩、三千美元年平均國民所得的時代，尚未覺得自己應該在國際社群中負什麼責任。
現在經濟、科技、環保事務的新式國際結盟，使傳統政治元素的扮演呈現嶄新面貌。在當前國際認定的兩岸關係下，我們應以什麼方式加入聯盟或被認可？加不加入在社會經濟事務上的成本與影響如何？工業結構應如何轉型？能源的供應類型是否也應該轉型？台灣環保投資今後雖可望達到GNP的1.5∼2％，但事實上民間的環保行動尚未成為生活的一部分，這點可由國人參與環保組織的比例只有美國的1％，可見一斑。在此情形之下，國人面對可能的生活型態上的改變，是否有心理調適上的困難？這些問題都是需要好好規畫的。尤其是如何規畫在各級教育系統中，將全球大氣變遷的知識與覺醒傳播出去，以喚起休戚與共的國際性參與。
台灣是一島國，如何因應海水可能升高後海岸土地的利用型態，是除了電力供應外的另一個重大現實問題。台灣總面積36,000平方公里，平原丘陵地只占26％，大部分靠海。在海岸地盤下陷已嚴重到有達2公尺者，海岸倒退､地下水層鹽化也已相當嚴重，若預言成真，台灣面對變局的細部結構在那裡？
台灣當然應該共謀因應全球大氣變遷的大業，而且必須兼顧科學、社會福祉、政治與經濟發展，面對如此棘手的全球性問題，應該是全力以赴的時候了。
黃榮村任教於台灣大學心理系
科學月刊全文資料庫
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