氣候變化的原因

溫室效應與全球變暖

地球表面的熱量主要來自太陽，太陽輻射(可見光)抵達地球後，部分被光亮的表面(如海冰、雲層)反射到太空，部分使地球升溫。地球表面會釋放出紅外線回太空，令地球冷卻。如果地球受熱和冷卻的程度相約，地球的長期平均溫度就會保持大致不變。

假如地球沒有大氣層，物理定律指出地球表面的平均溫度會是-18度左右。

沒有大氣層的情況

但地球是有大氣層的。大氣中的一些氣體(如二氧化碳)，阻礙地球將熱量射出太空。溫室氣體會吸收部分地球釋放的紅外線，然後再向四方八面釋放紅外線；部分紅外線會射出太空，但亦有部分射回地球，為地球表面加熱，這就是溫室效應，而那些氣體就是溫室氣體。現時地球表面的平均温度大約是15度左右。

溫室效應的示意圖

溫室氣體濃度的增加會減少紅外線輻射到太空，使熱力在地球積存，導致氣候系統變暖。地球表面變暖是氣候暖化的表現之一。地球表面溫度上升可能會引發其他的轉變，當中某些轉變可使暖化加劇(正反饋)。例如氣候變暖使海冰和雪蓋減少，暴露更多海洋和陸地表面；由於海水和陸地的反射率較海冰和雪低，地球吸收太陽熱力的能力會增加；海洋和陸地吸收更多熱力後變暖，使更多海冰和雪蓋融化，形成惡性循環。

根據IPCC發表的《第六次評估報告》，在非常高（SSP5-8.5）溫室氣體排放情景下，2081-2100年的全球表面平均溫度很可能較1850-1900年平均高3.3 至 5.7°C。全球變暖不單改變氣候和自然系統，人類活動、社會和文明都會受影響。

人類活動產生的溫室氣體

大氣中主要的溫室氣體有二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亞氮(N₂O)、氯氟碳化物(CFCs)及臭氧(O₃)。大氣中的水氣(H₂O)雖然也是溫室氣體，但它只扮演一個配角。二氧化碳才是地球溫度的主控鈕，詳情可參考網誌文章「全球變暖 — 誰主浮沉」（https://www.weather.gov.hk/tc/blog/00000143.htm）。

人為影響使大氣、海洋和陸地變暖是毋庸置疑的。受人類活動影響，全球大氣中二氧化碳、甲烷及氧化亞氮的濃度自1750年以來急劇上升，現在二氧化碳濃度是最少200萬年所未見，甲烷和氧化亞氮濃度則是最少80萬年所未見。二氧化碳濃度的增加主要是由於燃燒化石燃料及砍伐森林，至於甲烷及氧化亞氮濃度的增加則與農業有關。

大氣中溫室氣體濃度

大氣中CO₂、CH₄和N₂O的濃度（圖片來源：IPCC AR6）

圖片來源：

Figure 5.4 from Josep G. Canadell, J. G., P. M.S. Monteiro, M. H. Costa, L. Cotrim da Cunha, P. M. Cox, A. V. Eliseev, S. Henson, M. Ishii, S. Jaccard, C. Koven, A. Lohila, P. K. Patra, S. Piao, J. Rogelj, S. Syampungani, S. Zaehle, K. Zickfeld, 2021, Global Carbon and other Biogeochemical Cycles and Feedbacks. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S. L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M. I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J. B. R. Matthews, T. K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press. In Press.