溫室氣體排放之國際現況 徐光蓉
工業革命以來, 全球人口迅速成長, 人類活動的擴張已產生許多危及全球生態的環境問題,溫室效應氣體的增加就是其中之一。 目前地球大氣中重要的溫室效應氣體包括: 二氧化碳 ($CO_2$), 氧化亞氮 ($N_2O$), 甲烷($CH_4$),所有氫氟氯碳化物(CFCs, HFCs, HCFCs)、 全氟碳化物(PFCs) 及六氟化硫 ($SF_6$)等,這些氣體不會擋住太陽照進來的紫外光及可見光, 但會吸收由地表散發出的紅外線, 使得大氣溫度逐漸上升, 產生所謂的溫室效應。 與工業革命前相比較, 二氧化碳從近百分之三十, 由 280 ppm 增加到 360 ppm; 氧化亞氮與甲烷分別上升百分之十五到一倍, 這些氣體中二氧化碳對於輻射吸收的貢獻最大, 為 63.7\%。
自有氣溫計錄以來, 全球地表平均溫度在過去一百年上升 0.3 至 0.6 度, 海平面上升10 至25 公分; 1860 年以來最熱十年中有九年, 都在九十年代發生, 1997年是最熱的一年,剛過的冬天也是最暖的冬季。 雖然許多自然變數也會影響氣候, 如: 火山暴發, 太陽的週期性變化, 太陽與地球公轉角度改變等自然的擾動, 但所有這些自然的因素並不能解釋目前快速的氣候變化趨勢。 政府間氣候變遷研究小組 (Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC) 於1996年 [IPCC, 1996a] 指出, 雖然仍存有許多不確定的因素, 但集合現有資料顯示, 人為活動的確已對全球氣候造成影響是不容置疑的。
這些重要的溫室效應氣體, 在大氣中消耗很慢, 因此生命期很長, 從二氧化碳的 50 至 200 年到全氟碳化物 如$CF_4$, 50000年。也就是說, 今日我們釋放的廢氣, 可能要一個世紀或幾百個世紀後才會消失。即使人為的溫室氣體排放量穩定不再增加,大氣中溫室氣體的含量仍需數十年至數千年才會穩定; 即便大氣中的溫室氣體的濃度已然穩定, 氣候系統還需數十年至數百年才會達到新的平衡; 生態體系的重建或修養尚需要數十年到數百年的光陰。 據IPCC評估 [1996a], 如果希望將大氣中的二氧化碳分別穩定在 450ppm, 650ppm, 或 1000 ppm, 則必需分別在 40, 140, 及240年內將人為的二氧化碳排放總量控制在 1990 年的排放量, 隨後的排放量且必需遠低於1990 年的排放量。
過去一萬多年來地球表面溫度的改變很小, 物種得以充份發展, 現代文明因而產生。 如今, 人類活動可能打破這些平衡。 如果二氧化碳排放維持在1994年的水準, 到公元2100年時, 大氣中二氧化碳含量將增至500 ppm, 約為工業革命前兩倍;屆時全球平均溫度會上升約攝氏2 度, 海平面因此升高約50 公分, 大氣中溫室效應氣體含量在公元2100 年之後將繼續上升;即使當時大氣中的溫室效應氣體濃度不再增加, 但氣溫及海平面仍會持續上升。 但氣溫改變並非均勻分布, 高緯地區溫度變化應較顯著;陸地改變較海面高; 洪水、乾旱、颶風等極端氣候可能更頻繁; 而火災、 傳染性疾病或病蟲害的流行、 農業生產周期破壞、海水上升改變動植物棲地, 生態環境甚至整個社會結構都可能因此改變。 國際的保險業者在九十年代前五年因天災損失理賠, 已為八十年代十年之和的三倍!美國海外災難救援部門資料[OFDA, 1996], 也顯示九十年代的天災次數確實較以往高出許多。 原本登革熱流行地區, 若溫度上升約一度, 預計公元 2050 年左右, 登革熱流行的潛勢會增加 31\% 到 47\% [Patz 等人, 1998]。
氣候變化這問題十分特殊: 大家都認知問題的存在, 但因受影響程度大小不易定量, 排放與影響之間有很長的時間差, 且各地區影響不一, 因此各國對減少溫室氣體排放進程的要求及願意承擔的責任有很大爭議。氣候改變最先影響許多海島國家國土的存在,因此這些國家要求的減量幅度最大, 產油國反對減少化石燃料的使用; 開發中國家認為現況是由工業國過去大量排放所造成, 應負擔主要的責任。工業國則認為開發中國家將很快成為溫室氣體的主要排放國,自然應該擔負部份社會責任。 陽光、 空氣和乾淨的水是無法替代的資源, 未來的子孫無法對現在的決策置啄, 但卻可能需要承擔錯誤決策衍生的後果, 因此, 除了國與國之間的公平性外, 後世子孫的福祉似乎也應列入考慮。
為了使得大氣中的溫室效應氣體濃度早日穩定, 1992年地球高峰會中簽署氣候變化綱要公約(Framework Convention on Climate Change) 期望在公元2000年時全球二氧化碳排放能夠回到1990 年的排放量。 由於多數國家只注重經濟發展, 希望搭他國努力成果的「便車」-- 缺乏主動減少溫室氣體排放的誘因, 自願減量無效, 全球二氧化碳排放仍持續增加, 只好以具法律約束力的國際規範控制。 1997 年12 月11日於京都的第三次締約國大會(COP-3)中達成初步共識, 針對六種溫室效應氣體設定具體減量方案及時辰表。 其中二氧化碳, 甲烷, 及氧化亞氮以1990 年為排放基準年, 氫氟碳化物(HFCs), 全氟碳化物(PFCs), 及六氟化硫以1995年為排放基準年。 氟氯碳化物(CFCs)及 氫氟氯碳化物(HCFCs) 雖為強溫室效應氣體, 但因已列入蒙特婁公約中規範, 不重覆設限。 已開發國家, 即「附件一成員」, 承諾將在公元2008 到 2012 年控制溫室效應氣體總排放量, 較公元1990 年的排放水準平均下降5.2\%。
以下探討全球二氧化碳排放量增減, 並與臺灣的情況作一比較。 全球二氧化碳排放由1971年的 143億公噸,1990年的214億公噸, 到 1995 年的221 億公噸, 兩次的石油危機使得增加速度減緩, 1989 年以來上升趨勢因東歐及前蘇聯的分裂使得二氧化碳排放增加變慢; 不同區域之間也互有消長, 亞洲及中國在同一時期內由 10\% 升至24\%。 「附件一成員」1990 年排放140 億公噸$CO_2$, 因經濟轉型國(economies in transition, EIT) 排放量下降28\%, 所以$CO_2$排放量在 1995 年降為134億公噸, 為全球的60.6\%。 1990 到1995年西歐排放量下降0.4\%, 北美增加 6.8\%, OECD 亞洲國家上漲8.2\%。
非附件一成員國1990 年排放70億公噸的二氧化碳, 1995年增為 83億公噸, 佔全球的 37.6\%。 非洲及拉丁美洲在1995年僅佔全球排放量的 3.2\% 及3.7\%; 亞洲國家及中國過去二十年, 二氧化碳排放增加三倍, 由9.9\% 變成13.6\%, 是主要排放源。 1990 年臺灣二氧化碳的排放量為全球第二十四名, 平均每人每年排放5.54公噸, 每年仍以近 6\% 速率增加, 1995年每人平均排放 7.83公噸, 增加 41.3\%。中國在 1990到1995五年間, $CO_2$排放增加6.33億公噸, 相當 27\%。 非附件一成員國多數人尚未能享商業能源, 因此二氧化碳人均排放量仍低, 未來可能快速增長。
依照部門來分: 1995年全球排發電、熱排放 77億公噸, 工業部門 50億公噸, 運輸45億公噸。 熱及電力由1990年的 31.6\% 增為34.7\%是增加最快的部門; 1995年中有66\%由附件一成員國排放, 雖然$CO_2$ per kWh 下降, 發電和運輸在工業國家比例逐年上升; 亞洲及中國在五年內, 此部門排放分別增加 53\% 及 72\%。 \vskip.3cm運輸部門全球排放由 1990年的19.3\% 上升到1995年 20.2\%,是增加第二快速的部門, 附件二國家1971 年的20億公噸升至1995年的30 億公噸, 佔附件二國家28\%的二氧化碳排放, 且仍持續增長。 北美洲二氧化碳到1995年增加6.8\%, 主要是因運輸, 公共用電、熱等; 僅美國和加拿大兩國,1995年運輸所產生的二氧化碳就有17.2億公噸, 佔全球燃燒化石燃料產生的二氧化碳的百分之7.8! 亞洲的先進國家到1995年底, 二氧化碳排放為14.7億公噸,較1990 年多8.2\%, 其中以運輸 (16.1\%) 及住宅(15.4\%) 增加最快。 此項各國差異很大, 如1995年 附件二國家用於運輸的人均排放量為 3.33 公噸,而非附件一成員國因為自用車比例太低, 人均排放量僅0.29公噸, 未來急遽增加的可能性很大。
工業國因為能源使用效率提高及許多重工業移出等的結果, 其它部門排放均在減少。 建築及製造業所產生二氧化碳由1990年的24.1\% 降為1995年的 22.5\%。全球工業排放量下降主要是東歐及前蘇聯化石燃料遽降的後果, 但其它地區急遽上升,五年內中國增加38\%, 拉丁美洲 23\%, 及亞洲 22\%。此部門在各國所佔比例也有很大差距: 中國 47\% 能源用於工業生產,而中東國家少於 15\%。 臺灣各產業部門排放溫室氣體比例在1990到 1995年間中變化不大: 工業部門由61.1\% 下降至 59.1\%, 運輸由16.6\% 增加到 17.4\%, 住商從 12.9\% 增加到15.4\%,其它部門則從 9.4\% 縮減為 8.1\%; 發電單獨計, 則佔全部二氧化碳排放31.9\%上升至33.9\%。 [王塗發, 1998; 能委會, 1996]全球的人均二氧化碳排放量由1990 年的 4.1 公噸, 降為1995年的 3.9公噸, 主要因為東歐及前蘇聯國家二氧化碳排放減少。 附件一成員國人均排放量也由 1990 年的 12.0公噸降為 1995年的 11.2 公噸。 非附件一成員國則由1990 年 1.7公噸上升至 1995年 1.9 公噸。不同地區在過去五年二氧化碳排放量變化互有消長: 在美洲及亞洲的已開發國家,人均排放量不但高而且仍持續增加; 歐洲及前蘇聯各國人均排放量高但已逐漸下降; 非洲的$CO_2/GDP$ 在1990到1995五年間幾乎不變, 其它地區的人均排放量低但持續增加。 亞洲1995年人均排放量為1.2公噸, 中國為 2.5公噸; 中東及拉丁美洲在1990-1995期間人均排放量每年平均增加百分之 2.2及1.4。 臺灣的人均排放量不但遠較其它亞洲國家高出許多, 直逼附件一成員國人均排放量,而且增長速度為全球之冠! 1995年臺灣的二氧化碳人均排放(7.83) 已超越許多「附件一成員」; 如: 奧地利 (7.45), 保加利亞 (6.80), 克羅埃西亞(3.46), 法國 (6.23), 希臘 (7.33), 匈牙利 (5.61), 義大利 (7.40), 葡萄牙 (5.13), 西班牙 (6.30), 瑞士 (5.93), 及瑞典(6.35)。 即使不包括六輕、七輕、大煉鋼廠等, 臺灣如已往以每年約 6\% 速率增加, 公元2000年人均排放量已在9.5 至10 公噸, 更超越半數以上的 OECD 國家! 以1995年數字討論, 如果將美國$CO_2$ 排放量 由OECD 國家總排放量中扣除, 則其他OECD國的人均排放量為 7.95 tons, 和臺灣1995年排放量不相上下。
人為排放的二氧化碳中有四分之三與能源使用相關,因此多數國家減量方案及策略都與能源使用有密切關連。減少二氧化碳排放可能的因應措施大致包括: [IPCC, 1996c]
加強節約能源及提高效率, 除去所有阻止能源效率提升的障礙; 消除導至溫室氣體排放增加的不合理政策等。 除了可以減少二氧化碳排放, 在經濟及環保另有收益, 許多活動可在短期內推出且不須太多的投資。 據學者估計, 能源效率在未來二、三十年, 不需花費甚至負的花費, 就可將效率提高百分之十至三十。 臺灣的$CO_2/GDP$ 高出部份 OECD國家許多,顯示這方面應有更多的減量空間。 [IEA, 1997]
建立能源轉換機制, 以提高無碳、低碳能源的比例, 開發並推廣天然氣、 太陽能、 風力、水力、 生質能、及海潮等再生能源。
調整產業結構, 可以影響長期發展所能作的選擇範圍。 而產業結構影響運輸、 土地利用、 能源使用等。
課徵碳稅, 及二氧化碳吸收及相關技術的發展。政府所提因應對策與國際相似, 然而直到目前為止, 具體重點只在:希望爭取公元 2000 年為臺灣二氧化碳排放基準年, 並於公元2020 年回歸基準; 及以擴充核能發電配比為主以調整能源結構。
以公元 2000 年為臺灣二氧化碳排放基準年是否可行?首先, 未有任何公約控制的「基準年」會設定在未來, 因為如此只會鼓勵大家擴大基準量, 公約變得毫無意義。 更何況在1995年臺灣的二氧化碳排放已與許多「附件一成員」相當, 其他國家的排放或下降或緩慢上升, 唯獨臺灣能繼續高速增加?
此外還應考慮公約歸範是否可能加速? 大氣中的二氧化碳含量, 是過去數十年至百年排放總量累積所致, 和這段時間內排放量的變化大小關係較小。 如果現在大量排放二氧化碳, 未來就必需作大幅削減。 據科學家推估,如果大氣中二氧化碳濃度保持在比現在多90 ppm, 就必需在40 年內將二氧化碳排放控制在公元1990年的排放量; 即便如此, 也未必能解決氣候改變的問題, 因為現在大氣中的二氧化碳濃度比工業革命前只多80ppm, 而氣候似乎開始變得不易預測; 此次京都議定書所達成協議雖比原先美、日的提議 -- 在公元2010年左右回歸1990年排放量 --- 要嚴格, 但仍與歐盟可達成的減量(2010年減15\%) 及海島聯盟的要求(2005 年減20\%) 有相當大的差距。 由科學上的推估顯示, 目前的協議成果並不足以解決氣候改變的問題, 而只表示大多數成員目前所願意努力的目標。 未來, 大氣的二氧化碳濃度持續上升, 如果更多的嚴重後果顯現, 更多人將瞭解問題的迫切性, 公約的規範可能會朝日趨嚴格的方向修正; 過去蒙特婁公約的演變就是如此。
目前部份業者及官員反對積極因應氣候變化綱要公約,所提出的諸多論點與蒙特婁公約簽訂前後, 如出一轍, 但願有關單位不再蹈覆轍; 蒙特婁公約於1987年簽定, 規定先進國家的氟氯碳化物(CFCs) 只能生產到公元2000年,於1987年9月16日前建築或起造者, 生產量可併入1986年的基準量計算, 但廠房需於1990年底完工。 臺塑仁武西廠工業區變更計劃中的細部計劃於1988年11月9日才通過; 經濟部在地方政府拒發工廠建築及使用執照後, 以「特種建築」規避。 仁武廠在缺乏各項建築及使用執照情況下, 趕在蒙特婁公約規定的建廠「完成」之最後期限的前幾天「露天」開工生產CFCs。 之後有更多的科學證據顯示, 氟氯碳化物對臭氧影響遠較先前了解嚴重許多, 於是修正公約將原先的禁產期限提前至1995年底, 臺塑廠僅能生產CFCs五年,這應該算是個很失敗的投資。 此次, 若一廂情願地將基準預設在公元2000年, 仍大幅擴充二氧化碳排放, 一旦期望落空, 所有社會活動都受影響。 因此, 政府應該認真地檢討過去因應蒙特婁公約各項措施的得失, 以為此次面對氣候變化綱要公約的借鏡, 不應在一個未定的假設上為策劃未來。
政府提出的二氧化碳減量方案中, 最具體的就是擴充核能增建核能機組, 提高核能配比。 核能目前提供全球能源供給的5 \%, 或是17 \% 的電力。 全球核燃料的來源遠比石油、 煤等稀少, 因而更可能受制於人。 反應器安全性在全球倍受質疑, 也有導致核武擴張的可能, 而核廢料仍未有妥善的最終處理技術等問題, 使得核能在西方國家已成為夕陽工業。 核能發電彈性甚低, 需要鉅額投資, 十到十五年的建廠時間, 與日俱增的核能發電成本,例如田納西春田的 Watts Bar Unit 1, 1973年估需耗費美金 3.25億, 預計1978年完工; 但直到1996年才完成, 投資已超過 70億美金! 此外, 核電廠妥善除役技術尚不存在等問題, 更使核電工業日趨式微。 根據上述種種理由, 世界銀行[1998]在其因應氣候變遷的政策中就明白表示不會融資給核電廠。 而核電廠雖然在運轉時不產生二氧化碳, 但在鈾原料的開採、 製造、 運送, 乃至核電廠的興建過程中 , 無法避免二氧化碳的排放。 如果臺灣依賴核能為主要能源之一, 就必須每十至十五年興建一批新核能機組, 以取代將要除役的電廠, 總有一天, 全臺灣將被核電廠所掩蓋。如同注射毒品者終有一天找不到可打針之處, 因此, 想以擴充核能發電配比的方式來解決二氧化碳的問題, 實乃本末倒置, 飲鴆止渴。
不單是為了盡國際社會一份子, 或為國際情勢所迫才考慮溫室效應氣體的減量, 因全球增溫也可能對臺灣帶來相當的損失。 全球許多大都市都在海岸附近, 全球 20.6\%的人口生活在距海岸三十公里內地區, Gommes 等人[1998]為了估算海平面上升在全球各地的影響程度, 以各國海岸線長, 國土面積, 及人口密度等, 建立一個易受損指數 (Vulnerability Index),指數越高代表遭受天災破壞的機率越大。 以臺灣海岸線長1600公里, 36000平方公里國土, 及每平方公里583人計算, 所得易受損指數約為 26。 雖遠低於香港和新加坡, 但數字已超過荷蘭、 希臘、 英國等許多國家, 和牙買加、 多明尼加、海地等海島國不相上下, 以1995年資料討論, 臺灣是在高危險性的百分之三十內。 未來部份國家逐漸將人口搬離海邊, 易受損指數下降; 臺灣如多數海島國家無法遷移人口, 易受損指數不變或甚而增加; 預計公元2050 年時, 全球易受損指數平均下降, 臺灣則將進入高危險的前百分之二十, 更何況超抽地下水引起陸地下沉的速度, 還可能超過海平面的上升!
臺灣能否以公元2000年為基準年, 無法操之在我,何況國際的減量目標隨時可能更改,目前政府所草擬的對策是基於一個不確定, 甚至是不可行的假設, 接著想以總量管制的形式, 分配二氧化碳排放「權」。 而何人或何種產業有多少二氧化碳的排放「權」, 會引起更多爭議, 還可能造成新的扭曲。 目前迫切該作的是, 各個部門及次部門應先仔細調查現在能源使用情況, 並對未來變化提出合理預測, 就世上繼有及發展中的技術評估可達到的減量空間及減量成本, 才能訂出適當的減量目標及如何調整產業結構, 進一步的減量探討也才有依據可行。
資料來源:
經濟部能源委員會編印 [1996] "能源政策白皮書"。
王塗發 [1998] "臺灣因應二氧化碳排放減量之調整產業結構策略" 全國能源會議 「產業政策與產業結構調整」預備會議, 1998 年 四月十三日,臺灣臺北。
Ellis, Jane and Karen Treanton [1998] "Recent trends in energy-related$CO_2$ emissions." {\it Energy Policy \bf26}.
Gommes, Guerny, Nachtergale, and Brinkman, [1998] "PotentialImpacts of Sea-Level Rise on Populations and Agriculture." United NationFood and Agriculture Office.
IPCC 1996a, "Climate Change 1995", 'The Science of ClimateChange', contribution of Working Gorup I to the Second Assessment Reportof the Intergovernmental Panel on Climate Change, WMO/UNEP, Cambridge University Press.
IPCC 1996b, "Climate Change 1995", 'Impacts, Adaptions andMitigation of Climate Change: Scinetific-Technical Analyses', contribution of Working Gorup II to the Second Assessment Reportof the Intergovernmental Panel on Climate Change, WMO/UNEP, Cambridge University Press.
IPCC 1996c, "Climate Change 1995", 'Economic and SocialDimensions of Climate Change', contribution of Working Gorup III to the Second Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, WMO/UNEP, Cambridge University Press.
IEA, [1997] "Key World Energy Statitics from the IEA", International Energy Agency.
OFDA, 1996, "Diaster History, Significant Data on Major DiastersWorldwide, 1900-1995", Office of US Foreign Diaster Assistance, US Agencyfor International Development, Washington.
Patz, Jonathan, et al. [1998] {\it Enviornmental HealthPerspectives \bf 106} 147-153.
Worldbank Q \& A on Climate Change, February 18, 1998.
註: ppm 為百萬分之一, ppb 為十億分之一。
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