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永續發展從哪裡來能往哪裡去?減碳還不夠,下一站是「碳中和」

PanSci_96
・2018/12/01 ・2342字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 603 ・九年級

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  • 採訪/文詠萱

溫室氣體排放造成的全球暖化、氣候變遷是目前全世界急需努力解決的問題;時至今日,永續發展已經不再是口號,更是近代人類對未來最重要的的努力方向。其中,事關於能源使用的二氧化碳排放,是全球最積極討論該如何具體且有效率減少的重要目標。

泛科學本次訪問台北大學自然資源與環境管理研究所專任教授李堅明,從國際減碳協定歷程談起,帶領我們認識永續發展最重要的脈絡。

全球減碳排協定的發展

國際永續發展協定,最關鍵的一場會議可以追溯到 1992 年,聯合國於巴西里約召開的第一次地球高峰會

圖/聯合國氣候變化綱要公約

在此之前,學界對於氣候變遷還有很大的爭辯,曾有人主張地球氣候尺度相當大,暖期與冰期交錯,沒有辦法在短時間內就判斷暖化是否為人為的結果。而到了 1992 年的高峰會,在累積各項證據與討論後,各國才達成共識認為全球暖化的情況為人為因素的機率相當大。本次會議中簽訂了「聯合國氣候變化綱要公約(UNFCCC)」,制定 21 世紀永續發展的目標,為人類針對氣候變遷簽訂的第一項公約,也是人類對抗氣候變遷的一大步。

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而在同一個會議上,還簽訂了另一項「生物多樣性公約」。

李堅明表示:「要達到環境正義,不能因為人類能力最強大,就無止境的發展,要維持生態發展,這也對人類會有好的回饋,環境正義要好好維護周遭的環境,也因此才簽訂這項公約。」

公約約定每 10 年召開一次檢討會議;進入 21 世紀的第一場會議 2002 年於南非約翰尼斯堡舉行,當時主題為「WEHAB」,分別為水資源(water)、能源(energy)、健康(health)、農業(agriculture)及生物多樣性(biodiversity)的縮寫,當時期望各國政府能關注這五大大課題。而在 2012 年又回到巴西舉辦第三屆,核心主題聚焦「綠色經濟」,探討目標為如何將目前不永續的經濟發展狀態轉型為永續的綠色經濟。

如何永續經營我們的地球,是地球高峰會的主題。圖/pixabay

由京都議定書到巴黎協定

而 1997 年於日本簽訂的「京都議定書」就是「聯合國氣候變化綱要公約」的延伸條款,其中最重要的貢獻,就是讓各國達成協議開始規範溫室氣體的排放量。當時簽訂的內容還包括預定於 2013 年需有新的條約,後續因各國針對碳排放量對於經濟發展疑慮標準不同,而沒有積極的談定新的議定書,因此決議沿用「京都議定書」至 2021 年。

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2015 年聯合國氣候峰會中簽署了「巴黎協定」,其約束內容取代「京都議定書」,重新界定全球變遷,努力在世紀末將溫升從攝氏 2 度降至 1.5 度,並約定每五年檢討一次條約是否合用當下狀況。巴黎協定把全球平均氣溫升幅控制在工業化前(1880年)氣溫的攝氏 2 度之內,對應到這個目標,理論上全球溫室氣體排放量大約需要控制在本世紀上半葉到達峰值,之後往下遞減。

什麼是「峰值」?基本上,由於持續成長的經濟發展、越來越多的人口使用更多的能源,即使是在努力減量的情況下,溫室氣體的排放量仍然會持續成長,直到減量的速度追上成長的速度,此一溫氣氣體排放量的最高值即為峰值。由減緩全球暖化的角度,會希望峰值越早出現越好,對大氣的影響才可能達到最小;但由於牽涉到各國經濟發展各自的考量,許多國家並不願意對此定出時程表。

「巴黎協定的重點為先求有再求好。」李堅明強調,巴黎協定中減量方案為各國自願提出,因此實際上控制的效力並不高;不過協定中設定了每五年一次的重新檢視的機制,讓未來能有更多調整的機會。

「碳中和」的門檻

實際上,要達到控制全球升溫在攝氏 1.5至 2 度的目標,人類對於溫室氣體的排放管控需要非常努力。聯合國環境規劃署(UNEP)曾經提出報告表示,若要將地球溫升控制在攝氏 2度,除了在本世紀上半葉溫室氣體排放量須達峰值外;在本世紀結束前,全球需達到溫室氣體淨零碳排放,也就是「碳中和」,甚至是「負碳排」。

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李堅明解釋:「要達到淨零碳排放,人類需將人為碳排放減到最低。」

談到節能減碳,一般想到的節省能源、使用再生能源這些做法,皆只能減少碳排放。實際上,由於人類的能源使用短期內還無法脫離化石燃料,因此,使用可以消耗大氣中碳量的方式,如碳封存等技術,才是讓地球的溫室氣體吸收與排放達到中和的方式。

除了前述技術的發展,要達成「碳中和」主要有三個步驟,依序為「盤查」、「減量」、「抵換」。「盤查」需要應用目前對於化學生命周期的理解,了解個別產品從原料生產、運送、產品製作、銷售、回收等過程中所排放的二氧化碳總量。必須得知每個環節的排放量,才能進一步細部檢討進行「減量」。而即使在化學生命周期中盡可能減量,實際上產品還是不可能達到完全的零碳排(每樣產品、服務基本上都需要耗費能源),因此最後一個步驟,就是透過碳權的交易等方式進行「抵換」。

碳中和將是未來永續發展,最重要的目標。 圖/pixabay

關於世紀末的碳中和目標,全球已有許多國家、政府提出相關政策。

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目前全世界有兩個地區實際立法朝這個方向努力,紐西蘭已設立『零碳排放法』,希望於2050年達到零碳排放,這是目前回應國際趨勢最積極的國家;而美國加州政府亦於近期表態,2045年就要達到淨零碳排放。台灣的溫管法預計在 2050 年達到比 2005 年減碳 50%的目標,目前尚離零碳排相當遙遠,但面臨全球暖化的危機,碳中和將是全人類共同的挑戰。

「碳中和將是未來永續發展,最重要的目標。」李堅明結語。

下一篇文章,我們接著來談談重要的減碳政策工具:碳交易

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末日模擬!從氣候變遷到核戰爭,人類未來將走向哪個結局?
PanSci_96
・2024/11/19 ・1957字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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科學家模擬的末日場景

隨著二氧化碳排放持續增加,全球的政治局勢日益緊張,世界上各國的承諾屢屢在國際會議中被辜負,戰爭的結束也似乎遙遙無期。警示世界末日的「末日鐘」越來越接近午夜,人類與地球的未來變得越來越悲觀。

這並非一種刻意的悲觀,而是基於氣候變遷和人類衝突升溫的現實。許多人或許和我一樣好奇,末日會不會真的臨近?如果會,那又會是什麼樣的場景?是氣候徹底失控的《明天過後》?還是生態浩劫後的全面沙漠化,需要武力生存的《沙丘》和《瘋狂麥斯》?或者是核戰之後,所有人生存在廢墟中的《異塵餘生》?

我們的未來走向尚未確定,但科學家已經率先模擬了不同的可能結局,讓我們可以一窺未來的模樣。這些模擬告訴我們,如果人類繼續走某些路徑,地球的結局將是如何。至於我們是否能避免這些結果,就得由全體人類共同決定。

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如何模擬出整顆星球的氣候變化?

要模擬整顆星球的大氣變化是一項龐大的任務,至少需要三大要素:理論、資料、和計算資源。

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首先,人類對氣候系統的物理和化學模式需要有足夠的了解,也就是大氣理論必須足夠完備。其次,需要足夠多的資料來模擬整個行星。這些資料包括地球半徑、自轉速度、海洋分布、太陽輻射、大氣成分等等,甚至是地表的狀況與地形。台灣的中央山脈就能影響到西太平洋的颱風走向,進而影響整個東亞的氣候。如果希望盡可能還原地球的真實情況,還需考量海洋的垂直溫度分布、植物分布導致的生物地球化學反應等。

最後,還需要強大的計算資源,也就是超級電腦。由於資料量龐大,每個參數的小誤差都可能引發蝴蝶效應,影響到預測結果。因此,科學家通常會微調各項參數,並對每組參數進行多次計算,這些都需要大量的運算能力。

模擬沙丘中的荒漠星球

科幻小說《沙丘》中的厄拉科斯,經布里斯托大學模擬,揭示未來氣候可能。圖/wikimedia

科幻小說《沙丘》中的厄拉科斯(Arrakis)是一顆完全荒漠化的星球,英國布里斯托大學的亞歷山大·法恩沃斯等人曾對這顆星球進行了模擬。他們使用在研究地球氣候變遷時使用的氣候模型,並結合小說中的設定,如大氣中的二氧化碳濃度和臭氧含量等,模擬了 500 年後的厄拉科斯氣候。

模擬結果顯示,厄拉科斯的赤道和熱帶地區夏季高溫達 45 度,冬季不低於 15 度。而高緯度地區則更為極端,夏季高溫可達 70 度,冬季最低可達 -75 度。由於大氣濕度和雲層的存在,極地反而比赤道更溫暖。此外,儘管小說中描述厄拉科斯幾乎沒有降雨,但模擬顯示高緯度和山區仍會有少量降雨。

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這些結果顯示,科學家不僅愛科幻,也樂於用科學方法來驗證科幻中的設定。這些模擬能讓我們更了解地球的氣候系統,並讓我們警惕荒漠化的危機。

核戰後的世界:核冬天的可怕景象

如果人類全面爆發核戰爭,戰後的世界會是什麼樣子?研究顯示,大規模的核武攻擊將產生大量的輻射塵和煙灰,進入大氣層並遮蔽陽光,導致「核冬天」的到來。

2019 年的一篇研究模擬了美俄之間的全面核戰爭,結果顯示,爆發後的第一年,全球氣溫將大幅下降,北半球的夏季溫度將下降 25 度,冬季氣溫則會降至零下,植物生長期縮短至僅剩 25 天。煙灰遮蔽陽光,導致全球糧食供應崩潰,第二年可能有 50 億人面臨飢餓。

這些模擬結果告訴我們,全面核戰將帶來毀滅性的後果,核冬天將使人類無法正常生活,這是真正的末日場景。

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核戰模擬顯示,氣溫驟降與糧食崩潰將致全球大饑荒。圖/envato

地球的未來會是如何?

地球未來的命運取決於我們今天的選擇。如果我們對氣候變遷置之不理,兩極冰帽將完全融化,海平面上升,許多沿海地區將被淹沒。雖然不至於像《水世界》中那樣極端,但低地區域的居民將面臨嚴重的生存挑戰。

如果人類選擇繼續衝突,甚至爆發毀滅性戰爭,我們的未來將如《瘋狂麥斯》或《異塵餘生》般,生存在廢墟中,面對乾旱、糧食短缺與持續的環境破壞。

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新北「氣候行動徵件」活動總獎金 8 萬元 號召青年展開行動成為氣候領袖
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/23 ・1247字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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全球正面臨急遽的氣候變遷,世界公民必須共同面對,環保局發布「新北 2024 國際青年氣候行動論壇——氣候行動團隊創意徵件」,鼓勵臺灣青年從校園或社區出發,針對觀察到的環境問題提出行動方案,入選隊伍將獲得專業導師指導並帶領實踐提案內容,最終勝出者不只可獲新臺幣 4 萬元獎勵金,更有機會放眼國際,於年底的紐約荒野中心青年氣候高峰會上展現成果。環保局將於 5 月 24 日下午辦理線上說明會,徵件日期至 6 月 24 日截止,歡迎有興趣參與的學生及老師報名參與!

報名網址:https://reurl.cc/Ke0gQn

環保局表示,新北市已連續 3 年辦理青年氣候論壇,建立與青年交流對話的平台,今(113)年更持續與紐約荒野中心(The Wild Center)攜手,號召青年以行動應對氣候變遷,培養青年成為氣候領袖。實踐淨零永續的道路上,青年的角色非常重要,去年新北市青年氣候論壇邀請到荒野中心氣候行動主任 Jen Kretser,分享了許多紐約青年行動案例,像是大學生於學院頂樓設置太陽能板,實現「上課教室自主發電」的校園計畫,又如同學自發建立校園田園、自主提出畢業晚會減塑需求等,引起與會臺灣青年們的廣大迴響,提出許多問題進行討論。

新北市環保局「2023 新北青年氣候論壇」,邀請到美國紐約荒野中心氣候行動主任 Jen Kretser(左 3),分享了許多紐約青年行動案例

環保局長期關注青年行動力,辦理「環保小局長計畫」、「永續未來學院」、「青年氣候論壇」等活動,致力推動全齡化的環境教育,今發布的「氣候行動團隊創意徵件」,進一步鼓勵臺灣「青」世代成為行動發起者,提出自己的問題觀察與創意解方,並真正落實行動,由青年自己決定從何處開始改變,即使是日常生活中觀察到看似微小的行動,都有可能在實踐後擴大影響到整個校園、社區,甚至整座城市。

環保局說明,氣候行動徵件邀請全臺高中職及大專院校學生,透過影像紀錄、實體行動、循環設計、社群媒體傳播等多元方式呈現創意永續行動提案,徵件至 6 月 24 日止,經初選後 4 組入選隊伍將在新北市展開為期一個月的短期氣候行動實踐,同時由環保局媒合專業導師進行線上課程,最後於 8 月「新北 2024 國際青年氣候行動論壇」進行決選,優勝的隊伍除可獲得獎勵金外,更能持續推展氣候行動並製成行動影片,影片有機會在年底紐約荒野中心青年氣候高峰會上進行分享,讓青年氣候行動與國際接軌。

環保局將於 5 月 24 日下午辦理線上說明會,歡迎有興趣參與的學生及老師報名參與,徵件簡章及更多相關資訊可至環保局官網或「新北 2024 氣候行動團隊創意徵件」活動網站查詢。

※ 5/24 徵件線上說明會報名網址:https://reurl.cc/Ke0gQn
※ 環保局官網簡章:https://www.epd.ntpc.gov.tw/Article/Info?ID=11254
※ 「新北 2024 氣候行動團隊創意徵件」活動網站:https://greenage2024.com

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本文轉自新北市政府環境保護局網站

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溫室效應有救了?把二氧化碳埋進地底吧!  
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/03/25 ・1389字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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本文由 台灣中油股份有限公司 委託,泛科學企劃執行。 

近年全球對於氣候變遷的關注日益增加,各國紛紛宣布淨零排放(Net Zero Emissions)的目標,聯手應對氣候變遷所帶來的挑戰。淨零排放是指將全球人為排放的溫室氣體量和人為移除的量相抵銷後為零。而「碳捕存再利用技術(Carbon Capture Utilization and Storage,簡稱 CCUS)」技術被視為達成淨零重要的措施之一。 

CCUS 示意圖。圖/INPEX CCS and CCUS Business Introduction Video 2022 

「碳捕存再利用技術 CCUS」是什麼? 

CCUS 技術可以有效地將二氧化碳從大氣中捕捉並封存,進而減少溫室氣體的排放。CCUS 包含捕捉、運輸、封存或再利用三個階段,也就是將二氧化碳抓下來,並且存起來或是轉換成其他有價值的化學原料。關於如何捕捉二氧化碳,可以參考我們先前拍的影片《減碳速度太慢?現在已經能主動把二氧化碳抓下來!?抓下來的二氧化碳又去了哪裡?》。 

至於捉下二氧化碳之後,該存放在哪裡呢?科學家們看上一個經過數千萬年驗證、最適合儲存的地方——地底。沒錯,地底可不只有石頭跟蜥蜴人,只要這些石頭中存在孔隙,就可以儲存氣體或液體。最常見的就是天然氣與石油。現在,我們只要將二氧化碳儲存到這些孔隙就好。 

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封存的地質條件也很簡單,第一,要有一層擁有良好空隙率及滲透性的「儲集層」,通常是砂岩。第二,有一層緻密、不透水且幾乎無孔隙的岩石,用來阻擋儲集層的氣體向上逸散的「蓋層」,常見的是頁岩。只要儲集層在下,蓋層在上,就是一個理想的儲存環境。 

臺灣哪裡適合地質封存? 

臺灣由東往西,從西部麓山帶、西部平原、濱海到臺灣海峽,都有深度達 10 公里的廣大沉積層,並且砂岩與頁岩交替出現,可說是良好的儲氣構造。 

至於臺灣適合封存二氧化碳的地點,有個很直接的作法,就是參考石油、天然氣的儲存場域就好,也就是所謂的「枯竭油氣層」。將開採過的天然氣或石油的空間,重新拿來儲存二氧化碳。而臺灣的油氣田,主要集中在西部的苗栗與臺南一帶,在 1959~2016 年,累計產了 500 億立方公尺的天然氣,和超過 500 萬公秉的凝結油。 

臺灣油氣田位置圖。圖/《科學發展》2017 年 6 月第 534 期
鐵砧山每年封存 10 萬噸二氧化碳(相當於通霄鎮 1/3 人口一年的二氧化碳排放量)。圖/台灣中油

而至今這些枯竭油氣田,適合來做二氧化碳的封存。例如苗栗縣通霄鎮的鐵砧山是臺灣目前陸上發現最大的油氣田,不只是封閉型背斜構造,更擁有厚實緻密的緻密蓋岩層。在原有油氣田枯竭後,從民國 77 年開始轉為天然氣儲氣窖利用原始天然氣儲層調節北部用氣的方式,已持續超過 35 年。因此中油也正規劃在鐵砧山氣田選擇合適的蓋層和鹽水層,進行小規模的二氧化碳注入,作為全國首座碳封存的示範場址。並同時進行多面向的長期監測,驗證二氧化碳封存的可行性與安全性。 

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更多詳細內容及國際 CCUS 案例,歡迎觀看影片解惑! 

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