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January 10, 2011
認識大氣層,天氣和氣候
暘明 在 YLib Blog 發表於 0:17:32

在深入討論氣候變遷(Climate Change),氣候暖化(Climate Warming),全球暖化(Global Warming)等詞之前,需對大氣層(Earth Atmosphere),天氣(Weather)和氣候(Climate)有基本的認識。

我們賴以生存的地球,大氣當中99.964%的氣體分子由的氮(78.084%)、氧(20.946%)、氬(0.934%)所組成。三者是化學性質十分穩定的氣體,工業革命前,這些氣體一直維持在平衡的固定含量。餘下的其他氣體當中,二氧化碳只佔 0.0383 %,卻是影響地球的溫室效應的關鍵!

氣象學家根據大氣層內的溫度變化,習慣將之分為並非真實存在界線的四個階層。四層(由大氣層最底至外太空)分別為:對流層(troposphere),平流層(stratosphere,亦有稱「臭氧層 ozone layer」),中氣層(mesosphere),增溫層(thermosphere)。

大氣層溫度與臭氧變化請參考以下自製的圖片。


天氣是我們日常五官能感受到的氣溫高低、風速強弱、空氣濕度、降雨大小、雲層厚薄;還有較難察覺的氣壓高低等。在學術上,天氣亦指某一天在某個地方,對流層(即飛機下的那一層)的物理狀況。

著名氣候學家 Andrei Sergeevich Monin 將氣候定義為「在長達數十年間的大氣-海洋-陸地的統計總體(statistical ensemble)」。氣候是統計學上的產物,結集了一段時間的天氣數據所整理出來的平均資料。世界氣象組織(World Meteorology Organization,WMO)將該段時間長度定義為 30 年。目前世界上研究氣候的資料,都是由 1951 至 1980 年間的平均氣候狀態。今年剛好滿了 30 年,天文台應該要提交過去 30 年的天氣資料給世界氣象組織。

天氣跟氣候不單在時間與空間上有差別。天氣是實在的,遵循自然界的機制,有部份現象能夠精確地測量出來;氣候是不實在的統計資料,是「一段時期天氣的平均值」,科學家無法以數學函數去準確地描述它在任何時刻的確切狀態。

由於季節的變化循環有規律,我們祖先留下來的二十四氣節,甚至是各地的農諺,都是對天氣狀況的一種觀察所得,是季節上統計而成的一種粗糙結論。二十四氣節中的冬至,是太陽直射南回歸線,北半球白天最短,黑夜最長的日子。大部份時間冬至都是每年的十二月廿二日。農諺如「立冬晴,一冬晴」(指立冬天晴,象徵該年冬日晴天多於雨天)等,都是很概略性兼地域性的氣象描述。

隨著科學的發展進步,科學家對大氣層最底層下的各種天氣現象有更多的認識和瞭解。季節變化在世界各地並不相同,且明顯地受太陽輻射強度影響。各地方不同緯度的氣候也有很大的差異。事實上,人類歷史中的氣候變化,帶來了政權的更迭,亦對人類的生活方式帶來可長達百年的深遠影響。科學家關心氣候暖化將帶來的任何的災難,亦是科學家的責任所在。

維基百科中,氣候變遷(Climate Change)「是指氣候在一段時間內的波動變化,一段時間也可能是指幾十年或幾百萬年,波動範圍可以是區域性或全球性的,其平均氣象指數的變化。」

維基百科中,全球暖化效應(Global Warming Effect)指「對環境以及人類的生活影響深遠。它首要表現為全球平均氣溫的升高,並且引發一系列次級效果,例如海平面上升、農業分布的改變、惡劣氣候的增加以及熱帶疾病疫情的擴大。這種效應已經能夠在某些例子中觀察到,雖然目前還很難將這些特定的現象歸因於全球暖化。」

氣候暖化(Climate Warming)可指在整理過去有紀錄的天氣狀況,全球的平均氣溫有緩慢穩步上升的趨勢。氣候暖化是事實,不是臆測!當中雖有引人注意和爭議的「曲棍球桿」圖--過去百年氣溫的急速上升的圖表。但即使最頂尖的科學家,也甚少質疑暖化事實,原因就在於統計數據已非常清晰,證明過去百年全球平均氣溫正在上升。

至於全球暖化(Global Warming)指的便是全球性的氣候暖化。然而,全球暖化某程度令人以為全球都變暖,事實上,過去的氣候統計,並非每個地方都保持溫度上升。如 1980-1989 全球溫度急速上升,北大西洋及北太平洋的溫度卻明顯偏低。全球暖化在字義上並不精確。

由於學術上天氣與氣候的分別在時間的長短之上,前者定義在一天,後者定義在長達數十年的天氣狀況。目前並沒有介乎兩者間的詞語,在運用方面,容易混淆。如今年盛夏偏熱,現在卻是寒冬。酷熱說成氣候暖化,嚴寒天說成氣候冷化,都是不嚴謹的描述。氣候異常亦與天氣異常在時間的長度上有分別。


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