中心簡介

發軔於18世紀而蓬勃於19世紀的“工業革命” 是人類文明史上的一大盛事。這段期間內人類造出了蒸汽機、內燃機、輪船、火車、汽車、飛機、發電機、電燈、冷氣機、洗衣機、洗碗機、…幾乎您能想到的、接觸到的“機”十之八九是在這一段期間內發明或完成的。由這些“機”當然又造出了無數的材料、用品,提供了人類生活的享受程度,我們通常稱之為“文明”,或者至少是“物質文明”。“機器”的發明自古就有,但其功率如此之大,卻是古代難以想像的,乃至到了二十世紀終於造出了功率堪與大自然相比擬的“核能”與精妙堪與天然生物相比擬的“電腦”,可以說是這工業革命的巔峰了。

既然功效堪比大自然,用“巧奪天工”來比擬這場革命的力道應當不為過。

然而人類卻也在二十世紀發現,“巧奪天工”不見得一定是好事。首先被注意到的是核能。人們發現,核能雖然能夠為人類的物質文明服務—諸如發電,卻也能導出足以毀滅人類社會的核子武器,而事實上現今整個世界仍然處於核子武器的恐怖平衡中,雖則核戰陰影並未表面化。而也是在二十世紀,人們發現,伴隨各式各樣文明享受而來的是“環境污染”。美國南加州的繁榮發展,造成了超大型的都會區,需要大量的車輛來交通,結果產生了惡名昭彰的“光化學煙霧”,嚴重地惡化了洛杉磯的都市景觀,也導致一些居民的肺部健康受危害。

但更具環境意義的是“酸雨”現象。工業革命最重要的指標之一是煉鋼,而煉鋼需要燃燒大量的煤。結果是一些煉鋼工業中心,例如:英國的伯明翰 (Birmingham),整天濃煙蔽日,甚至博得了“黑鄉”的諢名。由於硫是天然煤礦中常有的混合物,大量燃燒煤除了排放大量的二氧化碳之外,也同時排放大量的二氧化硫。人們很早就知道二氧化硫有毒性,因之也積極設法將之移除。但以前的移除方法是建造極高的煙囪將濃煙排放到極高的天空裡去,果然工廠附近的空氣就乾淨了許多,似乎就把問題解決了。至於排放掉的二氧化硫到哪裡去了?沒有人知道。一般大概是認為,濃煙被大氣稀釋掉之後,以大氣那麼大的尺度來看,會稀薄到幾乎等於零,反正看也看不見,絕對不會對人類社會產生任何影響。

誰知大氣層相對於人的尺度而言雖然十分巨大,卻不是無限大,而是有一定限度的,因而它的承載能力也就有限,一旦超過了它的承載能力,一定會因滿而溢,對人類生活環境造成衝擊。結果是自二十世紀開始,許多處於工業地區下游的地方,諸如位於美國俄亥俄河谷工業區下游的紐約州北方阿迪龍達克(Adirondack)地區以及位於歐洲重工業區下游的北歐諸國,其湖泊便開始酸化。幾經研究,終於證實是工業排放之二氧化硫與雲雨結合造成含硫酸之降雨流入湖泊造成的。至於因大量燃燒化石燃料(煤、石油等)而排放的二氧化碳,被大多數氣候學者認為是造成全球氣候暖化的元兇,更是大家耳熟能詳的事情了。

這也符合兩千多年前的哲學家老子所說的“天道好還”— 排放出去的污染物有朝一日也會通過自然循環回來影響人類的世界,畢竟整個地球系統是個有限系統,各個部件彼此一定會互相影響,不可能彼此完全獨立。就像魚在水裡游泳,魚一定會影響了水,而水也會回頭影響了魚一樣。

所以我們必須研究,到底我們的生活環境產生了什麼樣的變化,而這種變化又是由於什麼樣的過程產生的。是自然?還是人為?唯有在清楚了解變化的來龍去脈,才能從而制定出有效的對策與治理方法,這就是我們“環境變遷研究中心”創立的動機。

中央研究院在1999年就啟動了成立環境變遷研究中心的籌備計畫,敦聘時任美國喬治亞理工學院的劉紹臣教授返國主持籌備事宜。2004年,環境變遷研究中心正式成立,由劉紹臣擔任首屆中心主任。劉主任於2012年底任滿卸任,2013年一月起,由美國威斯康辛大學(麥迪遜)王寳貫教授回台接任為環變中心主任迄今。

本中心研究範圍大致可分為三大領域:

  1. 氣候科學Climate Science)—研究全球與台灣區域氣候變化的科學規律。前述的二氧化碳濃度便是影響全球氣候變遷的重要因素之一。但是影響氣候的因素十分錯綜複雜,太陽表面輻射量、火山之噴發、雲量之多寡、冰雪之覆蓋、植被之分佈、地表情況之改變、海水冷熱環流變異、工業活動排放之懸浮微粒等等都會對氣候之狀況產生或大或小的衝擊,從而在短期或長期造成全球氣候之改變,這些都需要加以詳細研究,以期能了解並定量出它們的衝擊。
  2. 大氣物理化學Atmospheric Physics and Chemistry)—研究台灣周圍大氣中之物理及化學狀態,並檢測其變異及可能引發這些變異的物理化學機制及它們對環境及人類社會的可能衝擊。大氣的物理化學狀態會受到許多因素之衝擊而發生變異,這些變異有些是對人類健康有直接威脅的(例如:有毒氣體及PM2.5),有些則對環境有嚴重損害(例如酸雨)。我們的社會不但需要對這類變異加以監測,還需要追究它們的成因、來源、及傳送途徑,並建立數值模式來從理論上了解這些現象的詳細物理化學機制。
  3. 水圈科學Hydrospheric Science)—台灣是一個海島,位處西北太平洋的核心位置,海洋不僅在科學上具有重大研究價值,對台灣氣候、漁產、生態、及颱風形成等等均有深遠影響,台灣有必要深入研究周邊海洋在全球環境變遷下的變動機制及對上述各方面的影響。本組研究著重於南海暨西菲律賓海生物地球化學及洋流研究,研究主題包含東亞人為產生氣膠對於海洋生態系統的影響、黑潮模式分析、南海暨台灣周邊珊瑚礁生態系的海洋學研究、東南亞時間序列研究、及海洋有機生物地球化學研究,本組研究將對東亞人為活動對於熱帶海洋環境變遷的影響做出顯著貢獻。