※ 引述《Equalmusic (Wintertraveller)》之銘言：
: ※ 引述《piranha ()》之銘言：
: 除非太陽的熱力能支持這個逆反應速率跟正反應一樣
: 否則正反應最後一定會大於逆反應吧
: 我們今天的文明是屬於碳能源的文明
: 每天燒碳, 燒的量越燒越大
: 巨觀來看, 太陽的熱力真的足以支持這個逆反應嗎？
: 我是覺得蠻神奇的
剛剛網路搜尋到的
提供一篇文章
http://www.ncor.ntu.edu.tw/keep/generalocean/Chemistry/Ocean&GHG.html
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◆ From: 219.68.42.97
海洋科學概論-海洋化學
海洋與溫室氣體
劉康克
台灣大學海洋研究所
當代科學奇才愛鎖(J. Lovelock)博士提出了蓋亞假說，認為生物對於維繫地
球的「可住性」有積極的作用。套句許靖華院士的話：蓋亞假說就是「有生物的
星球不會變壞」，若沒有生物則可能地球變得像火星般冷或金星般熱。蓋亞(Gaia)
是希臘神話中的大地之母，所以台大林和教授稱之為「后土」。「后土」之所以
能有宜人的氣候可以孕育萬物，關鍵就在於大氣中的溫室氣體濃度關鍵就在於大
氣的組成。地球的大氣組成與其他行星都不一樣（表一），金星大氣壓力非常高
，絕大部份氣體是二氧化碳。火星的大氣壓力極低，一半的氣體是二氧化碳。木
星和土星的組成則以氫氣為主（好像太陽）。唯有地球的大氣有氧氣，那是因
為有植物可行光合作用。地球有宜人的氣候的一項重要因素是大氣中有適當的
溫室氣體含量。
大氣中主要的溫室氣體有CO2、CH4、N2O、O3、氟氯化碳等。前四種都會
在自然的過程中形成、最後一種則是人造的。在前四者之中，O3是在大氣層
的光化學反應中產生，然後又因著光化反應分解。其餘的三種氣體，在自然
界的變化則牽涉到複雜的物理、化學及生物作用。由於這三種氣體是一方面
產生、一方面又消失，形成一個不斷反覆的循環(圖1)，我們就
稱之為「生物地化循環」（Bigoeochemical Cycle）。
常有人說地球因為有水所以才有生物。其實有水的星體很多，像土
星、木星的許多衛星都有水，但因為溫度太低都結成了冰。地球的水形
成海洋而不是冰層，還要感謝溫室氣體的作用，使得地球平均氣溫在冰
點以上。金星大氣中的二氧化碳又太多了，所以氣溫極高，水都變成汽
了。從另一方面來說，海洋與溫室氣體大氣也是相輔相成，因為海洋佔
了地球面積的 70﹪，一方面他可以直接調節氣溫，另一方面它可以對
於調節溫室氣體的濃度，而間接的影響到氣溫。如果海水結成了冰就
沒有這些作用了自然有非常大的影響。其中又以對CO2影響最大，因為
CO2 最容易溶於水。
現在人類生存的環境受到威脅，諷刺的是並不是如同電影
奇愛(Strangelove)博士(Dr. Strangelove)中所描述的的核彈
威脅(核彈)，而是因為我們一般世人的日常活動造成溫室氣
體的增加。以下就要討論海洋在CO2、CH4、N2O的生物地化循環
中所扮演的角色。其中又以對CO2影響最大，因為CO2 最容易溶
於水。當然最重要的是要探討海洋對未來大氣中溫室氣體
的變化有什麼影響。
1. 碳的儲存庫
人類燃燒化石燃料釋放大量的二氧化碳到大氣中。這些二氧
化碳並不是都存留在大氣中, 事實上, 大約祇有一半在大氣中,
其餘的去了那裡呢? 要知道二氧化碳的「去處」（Sink), 就要了
解那些儲存庫（Reservoiior）可以與大氣中的二氧化碳產生交換作用。
打個比喻來說，如果我們在廚房裡燒瓦斯，所產生的二氧化
碳並不是都留在廚房中。事實上只有一小部分留在廚房裡，其餘
的都與室外的空氣交換掉了，也就是廚房中含有高濃度二氧化碳
的空氣跑出去，而廚房外的新鮮空氣跑進來，因此。其他房間以
及室外的空氣就是能與廚房的空氣交換的儲存庫。如果房子的門
窗都緊閉，那麼與室外的空氣交換就很慢，只有其它房間的空氣
才是與廚房空氣交換的主要儲存庫。我們要了解每一個儲庫的情
況，才能知道化石燃料產生的二氧化碳都跑到哪裡去了。
在地球上，碳的儲存庫很多，但是與大氣交換的速率有快有
慢。我們一一來討論。目前大氣層中的二氧化碳平均濃度大約是
355ppmv360ppmv（ppmv只指同溫同壓下，二氧化碳其體積所佔空
氣體積的比例為百萬分之一，也就是二氧化碳與空氣之分子數目
比為百萬分之一），大氣的質量是5.29×10^21克，平均分子量為29
（即6×10^23個空氣分子的平均質量），所以大氣中的二氧化碳所
含的碳豐量(abunndance) 為775Gt(1Gt＝十億公噸＝10^15克)。
而甲烷濃度為1.6ppmv (Lorius and Oeschger, 1994)，所以甲
烷的碳豐量為3.5 Gt (參見表二)。
能夠與大氣交換的儲存庫有那些呢?地表環境中最常見到的
是陸地上的森林，不過森林的總量不及大氣的碳豐量多，陸地上
所有的生物加起來的碳含量大約只有500-600Gt，當然，它有可
能會儲存一些化石燃料二氧化碳。另外一個常見的碳儲存庫是石
灰岩和大理岩, 其碳酸鹽礦物所含的碳豐量十分龐大, ，但這些
礦物與大氣中二氧化碳的交換十分緩慢，, 所以我們不考慮這些
儲存庫。因此，地表環境中 最重要的儲存庫是海洋。
海水中碳的豐量大約是海水中碳的豐量將近404000Gt，其中
98﹪是溶解的無機碳，包括二氧化碳、碳酸氫根和碳0酸根離子；
其餘的碳主要是以溶解的性有機碳(DOC)的形成式存在，其豐量
和大氣中的二氧化碳是同一量級(表二)。海洋的儲存庫又分為兩
部分：表層海水和深層海水。表層海水暖而輕，深層海水冷而重
。表層海水可以與大氣直接交換，而深層海水只能經過表層海水
的運動與大氣交換，所以交換速率較慢。
海洋的面積為360×106平方公里，平均深度是3800公尺。表層
混合較均勻的海水厚度大約是100公尺，其中所含的無積碳濃度為
2.0-2.13 mole/t莫耳／公噸（1莫耳碳／公噸大約相當於12克
碳／立方公尺Takahashi et al.,1981），所以豐總量大約是
1000Gt。深海的平均無機碳濃度為2.16-2.38 mole/t莫耳／公噸，
所以豐總量大約是38000Gt (Takahashi et al., 1981)。
海水中溶解的有機碳濃度很低。早期所測得的濃度大約
是0.04莫耳／公噸mol/t，而且沒有什麼變化，。近來新測的
結果表層海水濃度是0.08-0.1mole/t莫耳／公噸，所以豐量約
為60Gt。深層海水濃度仍為0.04mole/t莫耳／公噸(表二)，所
以豐量為700Gt。
海洋生物所含的碳豐量只有3Gt，遠低於陸生生物的豐量
，主要是因為海洋生物的平均壽命很短、而陸生生物的壽命較
長。海洋生物在死亡後，軀體很快就分解了，而陸地生物則分
解較慢。所以陸地上的儲存庫，有很大量是在土壤中，其豐量
為1500Gt。
2. 碳的通量
碳可以藉著物理、化學及生物作用，在不同的儲存庫之間
流通，流通的量就稱作通量(flux)。嚴格的來說，通量是指單
位面積、單位時間所通過的物質量。通量對面積積分可得到總
通量；由於自然界有明顯的季節性變化，所以再對時間(四個季
節)積分，則可以得到年總通量，以下簡稱通量。地表的儲存庫
之間的碳通量在工業革命之前和之後有所不同(圖2)，
這裡先討論工業革命之前的情況。下一節再談近代的情況。
推動自然界碳的流通最重要的兩個生物作用是光合
作用和呼吸作用。光合作用將二氧化碳固定為葡萄糖，
再合成其他生化物質。而呼吸作用則可將生化物質分解
為二氧化碳及其他無機物質。陸地上光合作用的通量為
100GtC／年（圖2），這又稱之為初級生產力。，它是
推動生態活動的原動力。初級生產者（如：森林、草叢）
所產生的生物質（biomass）是食物鏈的基礎。，其上可
以產生不同食階的生態族群。
陸生的初級生產者所產生的生物質有一半被食物鏈
上層生物的呼吸作用所消耗，另外一半則變為有積物碎
屑及土壤的腐植質另外一半則變為有機物碎屑及土壤的
腐植質(Soil humus)。這些有機質又被細菌分解而變為
二氧化碳。，只有很少量(0.8GtC/yr)被河流運送到海
洋(圖2a)。這些有機碳有少部分(0.2GtC/yr)被埋在沉
積物中，有大部分(0.6GtC/yr)被分解為二氧化碳後，
被排到大氣中。
海洋裡的初級生產力與陸地差不多，主要是發生在
表層有光的部份，也就是所謂的真光層(euphotic zone)
海水中，但是大部分光合作用所生產生的物質很快的就
在真光層中分解掉了，所產生的營養鹽又循環被使用。
只有少部分可以被輸送到真光層以下，這一部分就稱為
新生產力(New Production)，也就是不在非真光層中循
環被分解的生產力物質，其年通量為10GtC/yr。這些物
質有40﹪是以顆粒體形式沉到真光層以下，有60﹪是以
溶解有機碳形式隨著海水的垂直交換作用而進入深海。
由於生物作用將生物體所含的碳(包括生物組織的有
積碳和生物殼體的無積碳包括生物組織的有機碳和生物
殼體的無積碳)不斷送入深層海水，使得深層海水的二氧
化碳總濃度高於表層海水約10﹪，這種現象稱之為生物
輸送作用(bio-pumping)。深層海水又藉著海洋的垂直
對流將這些過量的二氧碳輸送到表層來。這種由表層到
深層的垂直對流大約一千年循環一次。
表層海水和中層海水交換所需的時間則較短。表層海水
下沉所攜帶的碳的總通量為90GtC/yr，深層上升的總通
量為100GtC/yr，。這種對流對吸收大氣中人造的二氧
化碳有很大的功用。
海洋中的二氧化碳與大氣的交換並非是指化學平衡
上的正向與逆向反應，而是海洋中有一些區域二氧化碳
過飽和，所以會向大氣排放二氧化碳，有些區域二氧化
碳不飽和，所以可以吸收大氣中的二氧化碳。在海洋有
湧升流的區域，如：赤道附近，深層的水向上輸送到表
面，就會造成二氧化碳過飽和。當表層的海水受日照而
升溫時也會造成過飽和。反過來，當表層海水散熱很快
而冷卻時就會造成不飽和，在浮游植物大量繁殖時也會
造成二氧化碳不飽和，不過，浮游植物死亡分解時，又
會將二氧化碳放出來。
這些二氧化碳的交換速率很多是利用放射性碳－14
的分布來推算的。大氣中有天然的碳－14，也有人造（
核子試爆）的碳－14。當然也有許多通量需要去實際測
定的，如：初級生產力，生物輸送的碳通量，等等。
3. 全球變遷與碳通量的改變
由極區冰層中氣泡的二氧化碳記錄濃度變化和近代
的科學記錄可知，大氣中的二氧化碳濃度從十九世紀工
業革命以來就開始增加。由280ppmv增加到1992年成為
355ppmv(圖3)。造成二氧化碳增加的主要原因有二：燃
燒化石燃料和砍伐森林。十九世紀中葉時，伐木林所造
成產生的二氧化碳比燃燒化石燃料還多，直到二十世紀
初，石油開始大量使用，其所造成的影響，才超過伐木
。到目前，每年燃燒化石燃料所釋放的二氧化碳是為
5.4GtC/yr，由伐木林和開荒所釋放的是為1.6GtC/yr，
總共為7GtC/yr。大氣中每年增加二氧化碳的增加量為
3.2GtC/yr，只有總釋放量的46%。事實上，從十九世
紀中葉以來，大氣中二氧化碳的增加量都比釋放量來得
低，而且這種差異越來越大(圖3b)。這些沒有出現在大
氣中的二氧化碳去那裡了呢這些沒有留在大氣中的二氧
化碳去那裡了呢？
由於大氣中二氧化碳濃度的增加，使得大氣與海洋
的二氧化碳交換通量有所改變。在工業革命以前，海洋
向大氣的輸送通量要稍高於大氣向海洋的輸送。因為陸
地向海洋輸送了一些碳，需要釋放出來。工業革命之後
，大氣中二氧化碳增加，使得大氣對海洋的通量增加，
但表層海水中的二氧化碳濃度的增加很快就跟上來了。
使得海洋對大氣的輸送通量也增加，但大氣中二氧化碳
濃渡增加得較快，所以還是有一個向海洋的淨輸出送
(圖2b)。目前估計每年海洋所吸收的二氧化碳是為
2.0GtC/yr，但這通量再加上大氣中增加的量，還是少於
人造二氧化碳的總釋放量，差異大約是1.8GtC/yr。餘下
的部分去了那裡是個謎。有人認為是在陸地上，因為過
去在溫帶伐林的地區，森林已經長回來;。最近美國的
科學家利用大氣中的二氧化碳分布及模式計算推論，認
為北美洲的森林是一個重要的二氧化碳去處（ref.Fan
et al., 1998），但此一推論引起很大的爭論，其中也
不乏有政治性考量。此外，也可能有人認為是儲存在土
壤中，或許是因為農業肥料的使用，使得光合作用速率
增加。各種可能性有待進一步研究。
4. 海洋生物的重要性
雖然海洋生物會將二氧化碳輸向深海，但大氣中二
氧化碳增加並不會加強這個效果，。因此，海洋生物對
減少人造二氧化碳似乎並沒有什麼作用。如果農業使用
的肥料排入海洋，使得近岸的海水的養分增加而造成初
級生產力增加，則可能可以吸收一部分的人造二氧化碳
。
不過，在地球歷史上曾有週期性的冰河期出現，大
約每十萬年一個週期，上一次的冰河期是在12000年以前
結束的。冰河期的成因一直是個謎。雖然有許多證據顯
示，冰河期與地球自轉軸的週期性偏移有相關性，但這
並不會改變太陽的入射量。由極區的冰層中所得到的二
氧化碳濃度變化可知(圖4)，在冰河極盛的時期，大氣中
二氧化碳濃度只有200-220ppmv，比十九世紀初工業革命
以前的大氣二氧化碳濃度還低。而且二氧化碳濃度的變化
與極區的氣溫變化一致。因此由此推論，可能是大氣中二
氧化碳的變化引起氣溫的變化。有多位科學家指出，日照
的角度不同，可能改變海洋中的生物生產力。進而改變大
氣中二氧化碳的濃度，造成冰河的消長。如果高緯度海洋
的日照增加，就很可能會增加初級生產力，使二氧化碳濃
度降低，進而降低氣溫。
由模式計算推算出，如果海洋中生物都滅絕了，則大
氣中的二氧化碳濃度會由正常的280ppmv增加為450ppmv。
因此，海洋生物對自然界的碳循環有很重要的影響。如果
，全球變遷引起的氣候變化改變了海洋的物理狀態，則可
能影響到海洋生態，而影響到整個碳循環。而這個影響很
可能是有加深氣候變化幅度的作用，也就是產生正回饋，
使得原本已經很高的二氧化碳濃度變得更高。
5. 未來的二氧化碳變化
控制未來二氧化碳變化的因素可分為兩方面：來源
（source）與去處（sink）。人造的二氧化碳來源主要
是化石燃料，因為可砍伐的森林畢竟有限，而化石燃料
的碳豐量就非常大(表三)。最主要的是煤，其碳豐量為
4100Gt，以1988年的使用量，可用到公元3400年。石油
和天然氣的儲量就少得多，各有100和130Gt的碳豐量，
以1988年的使用量各只能用到2110年和2050年。
未來使用化石燃料的速率難以估計，據IPCC的預估
，1990-2100年之間所使用的化石燃料可能有742-2127GtC。
如果照目前的情況來類推，有46%的二氧化碳留在大氣中，
則空氣中二氧化碳濃度可以高達510-810ppmv。影響化石燃
料使用速率的因素非常多，最主要的是人口增長、經濟發
展、和替代能源的開發。就算是化石燃料的使用速率可以
預知，未來的二氧化碳變化還是難以確切的預估，因為未
來的變化並不一定比照現在的碳循環運作方式。要做正確
的預測，必須要對各種二氧化碳的去處有確切的了解。
以海洋來說，深層海水可以吸收相當多的二氧化碳
(圖2)。在工業革命以前，海洋的二氧化碳豐量是(39000GtC)
，是大氣(600GtC)的65倍。如果照此比例做線性推算，從
1860到1989年總共放出的人造二氧化碳(345GtC)平均分布
於大氣和海洋，則大氣中二氧化碳只會增加5.2GtC，也就
是濃度僅增加2.4ppmv，這遠少於實際所看到的70ppmv的增
加。造成這差異的原因有二，一是大氣與深層海水的交換很
慢，據推算目前每年只有1.6GtC的人造二氧化碳可以輸送到
深海。由於表層與深層海水的交換速率需要數百至一千年。
因此，需要更長的時間，海洋的儲存庫才會發揮作用。第二
個原因是二氧化碳在大氣及海水中的分布並不是與儲存庫的
大小成正比。
二氧化碳溶入海水的通量是與大氣(a)及海水(s)中的二
氧化碳分壓之差成正比：
F=Kg(pCO2(,a)-pCO2(,s))
海水中的總二氧化碳總量包括：CO2, HCO3-, CO3=,其中
CO2(及少量H2CO3)只佔全部的只佔總量的1%不到，pCO2,(s)與
溶解之CO2濃度成正比。當二氧化碳總二氧化碳量(CT)增加時
，二氧化碳的分壓增加很快，二者之比約為1：10。用數學來表示：
DpCO2(s)/pCO2,(s)＝DhCT/CT
其中讯是溫度和pH的函數，在一般情況下，其值在10左右。
因此，海水中的碳豐量雖然是正常大氣中的65倍，其所能吸收的
額外二氧化碳量，在達到平衡時只是大氣中二氧化碳增
加量的6.5倍左右。縱然如此，仍是相當可觀的儲存庫。
海水中所能溶入的二氧化碳儲存庫雖然很大，但交換速率較
慢。目前大氣中少掉的二氧化碳必定有其它的去處，但是這些去
處到目前為止尚不清楚，很可能與生物圈有關。徹底了解陸地及
海洋生物圈在碳循環中的作用是預測未來二氧化碳去處最重要的
研究課題工作。
6. 甲烷與笑氣
由級區冰層的分析得知在過去的冰河期由極區冰層的分析
得知在過去的冰河期，大氣中的甲烷濃度也隨著氣溫而變(圖4)
。不過，甲烷的濃度只有1ppmv左右，不可能左右氣溫的變化。
因此，甲烷的變化應當是被動的受到氣溫的影響，但是它可能
有正回饋的作用，使得原本已經改變的氣候，更為加劇其改變
。因此，了解甲烷的來源及去處仍是相當重要的。
大氣中的甲烷在工業革命以前的`濃度大約是0.75ppmv，從
十九世紀初開始，一直不斷的增加，到目前已是1.6ppmv。所以
大氣中的甲烷豐量從1.6GtC增加為3.5GtC。海洋中甲烷的豐量並
不重要，因為甲烷在海水中的濃度很低。甲烷在海水中的飽和濃
度只有2×10^-6mole/t莫耳／公噸左右。實際觀測到的濃度一般在
2-5×10^-6mole/t莫耳／公噸左右，但在缺氧的環境下，甲烷的濃
度會高到100×10^-6mole/t莫耳／公噸。海洋中的甲烷豐量應當不
到0.5GtC。然而，大部分的表層海水中的甲烷濃度都是過飽和，
因此，海洋雖不是一個重要的甲烷儲存庫，但卻是一個重要的甲
烷源。每年的總通量約為4-15MtC/yr（1 Mt = 1012克），但這個
數字並不是很確定，特別是在近海的資料很缺乏特別是在近岸環
境的資料很缺乏。
大氣中甲烷的年增量大約是21-28MtC/yr。甲烷產生最重要
的作用是發酵，也就是有機物在缺氧的情況下分解：
2(CH2O)n = nCO2＋CH2nCH4
大氣的甲烷來源總通量約為375Mtc375MtC/yr，其中有一半
是來自人為活動。而甲烷的去處則是在大氣中的光化反應和土壤
中的細菌氧化。
大氣中的笑氣(N2O)濃度從1970年代開始監測以來就不斷上
升，從300ppbv增加到310ppbv。大氣中笑氣的豐量大約是1.5GtN。
海洋中笑氣的濃度為3.5-50×10^-6mole/t莫耳／公噸，飽和濃
度為5.6×10^-6mole/t莫耳／公噸。表層海水的笑氣濃度平均是
4%過飽和，因此海洋是一個笑氣的來源。笑氣的產生有兩種主
要的過程。還原態的氮(如：NH3)氧化時會產生笑氣：
2NH3＋2O2- ＞= NO2＋3H2O
當氧化態的氮（如：NO3-）還原時也會產生：
2NO3-＋8e -＋5H2O －＞﹦N2O＋10OH-
不過在還原過程中笑氣也有可能被還原：
N2O＋e-＋H2O－＞﹦N2＋2OH-
因此，有機物的氧化可能是最主要的笑氣來源，自然界笑氣
的來源，有1.4-2.6MtN/yr來自海洋，有7-13MtN/yr來自陸地。
而人為的活動產生的笑氣有1-5.8MtN/yr。其中可能一半來自農業活
動，主要是氮肥（如：硫酸錏(NH4)2SO4，尿素（（NH2)2CO）的
使用。
6. 結語
海洋是地表環境中最重要的二氧化碳儲存庫，透過物
理、化學及生物作用，大氣可以與海洋產生碳的交換。人
類活動所產生的二氧化碳有46﹪存在大氣中，剩下的可能
有一半被海洋吸收，其餘的去處目前尚不了解。雖然海洋
可以吸收的二氧化碳量很大，約為大氣的6.5倍，但是吸收
的速率並不是很快。人造二氧化碳要數百乃至於一千年才
能完全進入深層海水。因此，其它的碳儲存庫就很重要，
這些其它的去處很可能與生物圈的作用有關係，極需要深
入的探討。
海洋也是甲烷和笑氣的天然來源，不過對這二種氣體
而言，海洋並不是重要的儲存庫。海洋所產生的甲烷和笑
氣比起陸地的來源要小。不過，海陸交會處的近海和濕地
可能是重要的來源海陸交會處的淺海環境和濕地可能是重
要的來源。
在預測未來溫室氣體的變化時，海洋是一個非常重要
的因素海洋是一個非常重要的環境，必須要在模式中詳加
考慮。
7. 字彙
Mt：Megaton = 10^12克
Gt:gigaton(十億公噸 = 10^15克)
Reservoir:儲存庫
Sink:去處、匯
Source；來源、源
Biogeochemical Cycle:生物地化循環、物質因生物、地質、化學作用而循環變化。
mole/t莫耳／公噸:莫耳/公噸，大約相當於mM（毫莫耳／公升）
abundance:豐量，指一種物質在一儲存庫的總量。
flux:通量，在不同儲存庫之間的流通量，嚴格的定義是單位時間單位面積內通過的量。
euphotic zone:真光層，海洋上層所穿透陽光穿透強度達1%以上的部份，海洋中大部份區域
的真空層厚度在100m以內。
Primary Production:初級生產力，光合作用生物的生長速率，常以gc/m3/天表示。
new production:新生產力，非海洋有光層中循環的營養鹽所造成的生產力。
8. 習題
1.為什麼海洋是重要的二氧化碳儲存庫，卻不是甲烷、笑氣的重要儲存庫？
2.人造二氧化碳最重要的來源是什麼？是否都留在大氣中？其它的去處有那些？
3.海洋吸收人造二氧化碳的涵容量比大氣多五倍，但為什麼從工業革命以來，大氣中二氧化
碳已增加了150GtC，而海洋中只增加了120GtC？
4.為什麼深層海水中總二氧化碳濃度高於淺層？
5.影響未來大氣中二氧化碳濃度的有哪些重要的因素？
參考文獻
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Takahashi, T., Broecker, W.S., and Bainbridge, A.E. (1981) The alkalinity and to
tal carbon dioxide concentration in the world oceans. In: Bolin, B. (Ed.), Carbo
n Cycle Modelling, Scope 16, 155 - 199, Wiley, N.Y.
Wilson, C.L. (1977) Energy: Global Perspectives 1985 - 2000. MacGraw-Hill, N.Y.,
291 pp.
表一：太陽系主要行星的比較
距太陽平均距離(AU) 質 量(地=1) 密度 大氣壓 大 氣 組 成
金星 0.732 0.815 5.2 90 CO2(95%),N2+Ar(<5%),H2O(0.001%)
地球 1 1 5.5 1 CO2(0.3%),N2(79%),O2(21%),H2O(<1%)
火星 1.524 0.108 3.9 0.006 CO2(>50%),N2+Ar(<50%)
木星 5.20 317 1.3 極大 H2, He, CH4
土星 9.54 95 0.7 極大 H2, He, CH4
表二：地表之碳儲存量
儲存庫 豐量(10^15克)
1980-1989 工業革命以前
大氣
CO2 750 600
CH4 3.5 1.7
海洋 表層
無機碳 1020 1000
有機碳 60 60
生物 3 3
海洋 深層
無機碳 38100 38000
有機碳 700 700
陸地
生物 550 610
土壤 1500 1560
參考資料: Siegenthaler and Sarmiento(1993)
表三：化石燃料之碳總量（Fulkerson et al.）
種類 總能量（10^21J.） 質量當量 含碳量（10^15克）
煤 150 5.1×10^12公噸 4100
天然氣 8 2.2×10^14立方公尺 100
石油 7 1.1×10^12bbl 130
註: 1. 煤含碳量=80%
2. 1bbl = 42加侖 = 159公升
3. 1bbl = 6.1×10^9J ,1bbl=42加侖=59公升， 石油密度=0.86 g/cc, 含碳量=85%
4.參考資料來源：
Fulkerson et al.(1990),
Wilson(1977),
, Penner & Icerman(1975),
Hunt(1979)
圖1：光合作用吸收CO2，放出O22，呼吸作用則反之。
在纖維素的發酵過程中會產生CH4；在銨的氧化過程或
硝酸根的還原過程中會產生 N2O。這些都是大氣中十分
活躍的分子。
圖2：地表環境中的碳循環，顯示不同儲存庫中的碳豐
量和通量。上圖為工業革命以前的情
況，下圖為1980-89年的平均情況。
圖3a：大氣中二氧化碳濃度的變化。十字代表在夏威
夷Mauna Loa觀測所的測量結果，三角和圓形代表南極
洲的冰層中氣泡所測得之結果。
圖3b：從1860年以來人造二氧化碳的釋放通量(TotEm)，
其中主要包括燃燒化石燃料(FF)和伐林(Def)。空氣中二
氧化碳的增加量(Atm)一直都低於釋放通量。
圖4：從南極洲瓦次塔克的冰柱中，測得過去十六萬年來
的二氧化碳與氣溫的變化。氣溫是由冰中氧同位素的組
成所推算，通常氣溫越低，18O/16O之比例也越低。在
12000年以前是上一次冰河期，其極盛是在18000年以前
，'當時的CO2很低，大約只有200ppmv。大氣中甲烷濃度
也隨氣溫而變化。