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1.3-IV | 國中 13–15 歲 | 4 個活動

碳去哪了?
碳循環、海洋與我們

追蹤碳在大氣、森林、海洋、地層間的旅程

UNESCO ESD | 繁體中文

思辨問題

你現在呼出的二氧化碳,
十年後可能在哪裡?

寫下三個猜測——可能在旁邊同學的肺裡、在操場大樹的葉子裡、溶在太平洋海水裡,甚至沉到海底變成貝殼碎片。

活動 1

碳的四個家

認識碳循環四大碳庫:大氣、生物圈、水圈、岩石圈,以及人類活動打破平衡的方式。

C1 碳庫識別 C2 Keeling 曲線
活動 1 — 步驟 1

地球碳的四個家

大氣
主要以 CO₂ 形式存在;工業革命前約 280 ppm,2024 年全球平均約 422.8 ppm。
生物圈
所有生命體內的有機碳;森林是最主要的陸地碳匯。
水圈
海洋儲存地表最多可流動的碳;每年淨吸收約 23% 人為 CO₂(2010–2019 平均)。
岩石圈
石灰岩、泥炭、煤層油氣;存放數億年的碳被人類快速開採燃燒。
IPCC AR6 關鍵比例:人類每排 100 單位 CO₂,海洋吸 26、陸地吸 29、剩下 46 留在大氣。
C1 C3
活動 1 — 步驟 2

Keeling 曲線:地球的呼吸心電圖

— Mauna Loa 大氣 CO₂ 濃度(1958–2024) 趨勢圖
Keeling 曲線:Mauna Loa 大氣 CO₂ 濃度(1958–2024) 折線圖:Mauna Loa 大氣 CO₂ 濃度由 1958 年的 315 ppm 上升到 2024 年的 424.6 ppm(Mauna Loa 年均值;全球平均約 422.8 ppm),曲線上帶有每年一次的季節性鋸齒,象徵北半球植物的光合作用與分解,地球在呼吸。工業革命前基準約 280 ppm,增幅 +50%,每年仍以 2–3 ppm 上升。資料來源 NOAA。 示意圖 Keeling 曲線:Mauna Loa 大氣 CO₂ 濃度(1958–2024) NOAA Global Monitoring Lab | 年均值近似趨勢示意310340370400420大氣 CO₂ 濃度(ppm)195819721986200020142024 315 ppm(1958) 424.6 ppm2024 年均值 季節性鋸齒:地球在「呼吸」 工業革命前基準:約 280 ppm增幅 +50%|每年仍以 2–3 ppm 持續上升年均趨勢(近似) 季節振盪(示意) 資料:NOAA gml.noaa.gov/ccgg/trends/
Keeling 曲線:地球的呼吸心電圖
  • 1958 年:315 ppm → 2024 年:約 424.6 ppm(Mauna Loa 年均;全球平均約 422.8 ppm),增加約 35%。
  • 鋸齒振盪:北半球春夏光合作用吸 CO₂,秋冬落葉分解 CO₂ 釋回——等於「地球在呼吸」。
  • 長期趨勢持續上揚,說明自然碳匯無法完全抵消人為排放。
C2
活動 2

化石燃料與全球碳預算

從 IPCC AR6 碳預算了解排放與吸收的缺口,並連結臺灣森林的貢獻與限制。

C3 碳預算 C4 在地資料
活動 2 — 步驟 1

全球碳預算:每 100 單位的去向

— 圓餅圖:46% 大氣/31% 陸地/23% 海洋 比例圖
全球碳預算:人類每排放 100 單位 CO₂ 的去向 圓環圖:人類每排放 100 單位 CO₂,約 46% 留在大氣、31% 被陸地生態系吸收、23% 被海洋吸收(IPCC AR6 WG1 2021,2010–2019 年平均)。留在大氣者持續累積並增強溫室效應,CO₂ 濃度每年仍以 2–3 ppm 上升;臺灣林業碳匯約 2,183 萬噸(約抵排放 7.6%);海洋是最大液態碳庫,代價是海洋酸化,pH 已下降 0.1(H⁺ 增加約 30%)。資料來源 IPCC AR6 WG1 Chapter 5。 全球碳預算:人類每排放 100 單位 CO₂ 的去向 IPCC AR6 WG1 Chapter 5(2021)| 2010–2019 年平均46%31%23%每 100 單位CO₂ 排放 46% 留在大氣持續累積→溫室效應增強CO₂ 濃度每年仍以 2–3 ppm 上升 31% 陸地生態系吸收森林、土壤、植被固碳臺灣林業碳匯約 2,183 萬噸(約抵排放 7.6%) 23% 海洋吸收最大液態碳庫;代價:海洋酸化pH 已下降 0.1(H⁺ 增加約 30%) 若無海洋與陸地碳匯,大氣 CO₂ 上升速度將是現在的近 2 倍(IPCC AR6 WG1 Ch.5)
全球碳預算:每 100 單位的去向
46%
留在大氣,持續累積
31%
陸地生態系(森林、土壤)吸收
23%
海洋吸收(但伴隨酸化代價)
C3
活動 2 — 步驟 2

臺灣:森林能頂多少?

60.7%
臺灣森林覆蓋率,約 219 萬公頃,約為全球平均的 2 倍(60.7% 對 30.3%)
7.6%
2022 年林業碳匯約 2,183 萬公噸 CO₂e,約抵全國總排放 7.6%
  • 臺灣年溫室氣體排放約 2.8 億公噸 CO₂e。
  • 自然碳匯是國家 12 項淨零關鍵戰略之一(農業部主政),目標 2040 年增加 1,000 萬公噸碳儲量。
  • 結論:光靠種樹不夠,必須同時「大減排」。
C4C5
活動 3

海洋的隱形角色

探索海洋酸化機制、pH 對數尺度的意義,以及珊瑚礁面臨的雙重壓力。

C5 海洋吸碳 C6 珊瑚威脅
活動 3 — 步驟 1

CO₂ 溶入海水:化學式追蹤

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃⁻
碳酸解離產生更多 H⁺,即「酸化」——pH 下降,H⁺ 濃度上升。
  • 海洋表層 pH 從工業革命前的約 8.2 下降至今約 8.1。
  • pH 是對數尺度:下降 0.1 代表 H⁺ 濃度增加約 10⁰·¹ ≈ 26–30%。
  • 海洋每年淨吸收約 23% 人為 CO₂(IPCC AR6,2010–2019 平均),是最大液態碳庫。
  • 碳酸鈣飽和度下降,生物建造殼體、骨骼的能力受損。
C5
活動 3 — 步驟 2

海洋酸化:數字與衝擊

−0.1 pH
工業革命以來海洋表層 pH 下降量,等於 H⁺ 增加約 30%
25%
珊瑚礁雖佔海洋面積不到 1%,卻是約 25% 海洋物種的棲地
資料詮釋任務(CER)
觀察珊瑚白化面積 vs 海表溫度(SST)時序圖:
① 找出白化最嚴重的兩年;② 這兩年 SST 有什麼特徵?
③ 用一句話寫出 SST 與白化的關係(主張 + 證據 + 理由)。
C5S2
活動 3 — 步驟 3

珊瑚:氣候煤礦坑的金絲雀

  • 造礁珊瑚最適溫度 18–30°C;夏季水溫再升 1–2°C 持續數週,即可能引發大規模白化。
  • 大堡礁珊瑚群體自 1990 年代以來減少超過一半,2016–2017 年連續大白化是重要原因。
  • 酸化 + 升溫雙重壓力:酸化使珊瑚鈣化殼體更困難,升溫使共生藻離開,珊瑚失去食物來源。
  • 臺灣墾丁、小琉球、綠島也曾觀測到白化事件。
熱鹽環流補充:IPCC AR6 評估,AMOC(大西洋經向翻轉環流)本世紀「非常可能」持續減弱;並有中等信心認為 2100 年前不會突然崩潰,但若發生,完成一圈約 1,000 年的環流崩潰將造成西歐遽冷、亞洲季風受衝擊,碳也無法下沉封存。
C6S3
活動 4

全校途徑與學生治理

將碳循環知識轉為行動:從WSA 四面向到學校碳循環提案書。

S1 S4 英雄觀察 B1 B2 提案行動
活動 4 — 步驟 1

環境英雄:耐心的行動者

Wangari Maathai
肯亞,2004 年成為第一位獲諾貝爾和平獎的非洲女性,綠帶運動在肯亞種下超過 5,100 萬棵樹
Chipko 運動
1970 年代印度婦女以身體擁抱樹木阻止砍伐,讓森林權利成為國際議題
賴倍元
「種樹的男人」,臺灣大雪山,三十多年逾 30 萬棵原生樹
共通點:看到不對就行動,而且行動有長期的耐心。
S1S4
活動 4 — 步驟 2|全校途徑(WSA)

把知識變成行動的地圖

治理 Governance
學校有沒有學生氣候委員會?學生提案能不能進校務會議?申請設立「學生碳盤查委員會」,每學期公布校園碳盤查報告。
課程 Curriculum
理化課學燃燒、生物課學光合、地理課學氣候——跨科整合,讓碳循環在每個科目都現身。
校園運作 Operations
校園種原生樹、節電、零廢棄食材、記錄各項活動碳排——把校園本身當作碳循環的實驗室。
社群 Community
與在地 NGO、家長會、里辦公室合作;推動每班選派氣候代表,進入跨校聯盟。
B1B2
活動 4 — 步驟 3|專題任務

學校碳循環提案書

五個必備欄位
① 現況盤點:校園哪些活動是碳源?哪些是碳匯?(餐廳食材、交通、冷氣、紙張、樹木)
② 問題定義:鎖定一個最可行的切入點
③ CER 論證:主張、證據(需含數字)、理由
④ 行動步驟:具體可執行(誰、做什麼、何時)
⑤ KPI 指標:怎麼測量成效?
  • 提案必須覆蓋 WSA 四面向(治理、課程、校園運作、社群)。
  • 每組 8 分鐘設計,互評選出 2 組,送「學生碳盤查委員會」實作。
  • 聯合國兒童權利公約第 12 條:兒童有權對影響自己的事發表意見並受重視。
B1B2
四節課的核心洞見

三個關鍵詞帶走

🔄
碳循環
四大碳庫與人為排放打破的平衡;森林與海洋是地球「免費清潔工」。
🌊
海洋酸化
pH 下降 0.1 = H⁺ 增加 30%;珊瑚是最早發出警報的「金絲雀」。
🏫
學生 Agency
WSA 四面向讓行動從教室延伸至校園、社區、治理;你的提案真的有用。
三個帶回家的問題:① 已開發國家約占 1850–2011 年累積排放的 79%,全球一起減碳公平嗎?② 個人行動和系統改變,哪個更重要?③ 如果你有一票決定未來 100 年能源政策,你投什麼?