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2021/05/11 臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台電子報048期 485 點閱人次
封面故事

氣候變遷下玉米受淹水危害脆弱度之衝擊影響-以臺南市為例

 

作者:黃亞婷 國家災害防救科技中心 專案佐理研究員
陳韻如 國家災害防救科技中心       副研究員

玉米為旱田作物代表之一,全臺玉米主要栽種於臺南市及雲林縣,產量約占全臺的60%,而臺南市轄內具有相當豐富優渥的條件,成為臺灣重點農業產區之一。本研究為農委會109年度韌性農業計畫之研究成果,以臺南市作為研究範圍,說明在氣候變遷的影響下,淹水災害對玉米造成的衝擊影響。綜整行政院農糧署108年度之農作物,玉米為臺南市雜糧類收穫面積最大宗之作物,其適栽環境以溫暖且排水良好的肥沃土壤為佳,對於水分的需求量則因不同品種的生長期不同而有所差異。一般情況而言,玉米在生育初期及成熟期間最忌淹水災害發生,如遭遇災害導致根系受損,將嚴重影響整體產量與品質,若同時伴隨強風影響,易造成生理障礙或植株倒伏之情形,形成不可逆之損失[1]

經行政院農業委員會農業試驗所「台灣土壤資源與農地土地覆蓋圖資瀏覽查詢系統」[2]取得2016年臺南市玉米分布位置,如圖1所示,玉米栽種位置主要位於臺南市的西北區,栽種範圍以鹽水區為最廣,占栽種總量的27%;其次為學甲區,占栽種總量的10%;再來為新營區、佳里區,占栽種總量的9%;最後為下營區,占栽種總量的8%。

 

圖1、臺南市玉米栽種範圍

 

根據農業統計年報[3]顯示,93-103年臺南市玉米受到災害影響主要為颱風、豪雨、龍捲風、冰雹、低溫等5種災害;受災情形包含倒伏、浸水、水傷、葉面受損、折損 (枝、斷)、低溫、風害。統計結果如圖2所示,以倒伏受災情形的發生次數為最多,為139次;其次為浸水、水傷,發生次數為114次;其餘受災情形統一以 “其他”做計算,發生次數為22次,倒伏受災主要受颱風風災的影響。本研究為探討淹水災害對於玉米所造成之影響,採用水害之受災情形來做分析,並套疊國家災害防救科技中心 (簡稱災防科技中心) 於109年度產製之淹水危害-脆弱度圖(資料來源:https://dra.ncdr.nat.gov.tw),加值應用於農業領域中。

 

圖2、93-103年臺南市玉米受災統計圖


本研究圖資以淹水潛勢圖網格的空間尺度 (網格40公尺) 為依據,即僅呈現有淹水潛勢圖之位置,為最小空間單元,其區域內之資料以均勻特性做呈現,保存了原始資料的空間分布特性,因此不確定性較低,較適用於小區域之農業土地利用分析,在指標的計算中,以危害度與脆弱度兩項指標做計算[4]。如表1所示,為指標資料之選用、方法及年份說明。

表1、淹水危害-脆弱度圖各項指標

 

選用資料

資料來源

資料年份

危害度

RCP8.5推估情境下之650mm/24hr 發生之降雨機率

TCCIP 統計降尺度

2019年

脆弱度

淹水潛勢圖 (定量降雨650mm/24hr) [5]

經濟部水利署

2018年

 

註:於IPCC AR5報告中,RCP8.5代表濃度路徑 (Representative Concentration Pathways) 之情境,屬於溫室氣體高度排放的情境。

 

採用網格40公尺作為本研究分析的空間尺度,分別為基期 (1976~2005年) 與未來推估 (2036~2065年) 兩個時期。在臺南市的淹水危害-脆弱度圖中,如下圖3所示,基期與未來推估的差異,主要受危害度的影響,未來推估中降雨機率增加的因素,而危害度的等級增加,導致各鄉鎮之淹水危害-脆弱度的等級有明顯提升。臺南市共有36個鄉鎮區受淹水危害-脆弱度影響,影響面積最廣為安南區,計2,572.7公頃,占該區的22%;其次為七股區,面積為2,476.8公頃,占該區17%;鹽水區面積為2,355.8公頃,占該區46%;後壁區面積為2,076.0公頃,占該區29%;學甲區面積為1,920.6公頃,占該區35%。以上5個鄉鎮區顯示安南區的淹水危害-脆弱度影響面積最廣,但以比例來看,鹽水區的受影響比例最高、其次為學甲區。

假設臺南市玉米栽種位置 (資料來源:行政院農業委員會農業試驗所) 在基期與未來推估位置相同,分別套疊基期與未來推估 (眾數) 之淹水危害-脆弱度圖,其未來推估圖為33個GCM模式結果的眾數結果圖。在基期,玉米受淹水危害-脆弱度之影響大多位於中低危害-脆弱度的區位上,等級落在2-3級;少部分的等級位於危害-脆弱度之4-5級。未來推估部分,臺南市整體的淹水危害-脆弱度等級大多有增加之趨勢,而玉米受淹水危害-脆弱度之影響多數落於中低危害-脆弱度的區位,落在等級2-3級之比例占最高。若以臺南市玉米栽種範圍之鄉鎮區來看,鹽水區所涵蓋的面積最廣,為1,139.2公頃,占該區栽種面積48%;其次為下營區,面積為331.1公頃,占該區栽種面積49%;第三為學甲區,面積為289.9公頃,占該區栽種面積33%;再來為佳里區,面積為235.7公頃,占該區栽種面積30%;最後為新營區,面積為136.5公頃,占該區栽種面積17%。圖5所示,佳里區在未來推估時期比例增加最為明顯,建議未來藉由工程方法 (如:改善排水) 或非工程方法等調適策略,針對受淹水危害-脆弱度影響較高之鄉鎮市區,採用適合的調適措施降低淹水情形發生,以減少玉米的損失。

(a) (b)

圖3、臺南市淹水危害-脆弱度圖之 (a) 基期,與 (b) 未來推估影響分布位置

(a) (b)

圖4、玉米受淹水危害-脆弱度圖之 (a) 基期,與 (b) 未來推估影響分布位置(僅呈現淹水危害-脆弱度與玉米交集部分)

 

圖5、比較玉米受淹水危害-脆弱度影響之基期與未來推估變化

 

參考文獻

[1] 黃亞婷、蕭逸華、徐永衡 (2020)。氣候變遷下淹水對玉米之衝擊-以臺南市為例。109年農業工程研討會。

[2] 行政院農業委員會,農業試驗所台灣土壤資源與農地土地覆蓋圖資瀏覽查詢系統 https://farmcloud.tari.gov.tw/SOA/

[3] 行政院農業委員會農糧署 (2020)。農業統計年報。農情報告資源網。

[4] 陳韻如、林宣汝、黃亞婷、劉俊志、連琮勳、陳永明 (2020)。多模式多空間尺度之氣候變遷淹水災害風險圖。國家災害防救科技中心技術報告。

[5] 經濟部水利署 (2018)。淹水潛勢圖。水災保全計畫資訊服務網。

延伸閱讀

1. 行政院農業委員會,玉米主題館 https://kmweb.coa.gov.tw/subject/index.php?id=114

2. 氣候變遷災害風險調適平台 https://dra.ncdr.nat.gov.tw

 

常問問題
Q : 如何計算淹水危害-脆弱度圖

根據災防科技中心產製之淹水災害風險圖其定義淹水危害-脆弱度,即分別將危害度與脆弱度之指標的原始數值標準化,再加值為淹水危害-脆弱度。首先,將危害度觀測值 (1976-2005年) 之降雨機率值標準化,在標準化後的值介於0-1之間,再以等分間距分為5個等級,而33個未來推估 (2036-2065年) 模式之結果則根據觀測值的級距標準進行分級。在脆弱度部分,是由淹水評分值直接將其數值標準化,再以等分間距分為5個等級。等級愈高,代表淹水危害-脆弱度愈高。詳細評估方法可參閱多模式多空間尺度氣候變遷淹水災害風險圖技術報告 (國家災害防救科技中心,2021)。

資料來源:氣候變遷災害風險調適平台 https://dra.ncdr.nat.gov.tw

名詞小櫥窗
淹水危害度指標

根據災防科技中心產製之淹水災害風險圖其定義危害度及脆弱度,說明如下:

依據TCCIP所提供之基期和33個統計降尺度GCM模式中,將對基期 (1976-2005年) 與RCP8.5情境下之未來推估 (2036-2065年) 時期的網格日資料,進行頻率分析。針對24小時內雨量超過650公釐發生之降雨機率,分析出基期 (觀測值)、33個GCM模式於未來推估時的發生機率。

GCM模式之基期雨量設計調整與基期 (觀測值) 雨量設計相同,故在33個GCM模式中,其基準650公釐發生之降雨機率會與觀測值一樣。因此,危害度的資料分析將採用基期 (觀測值) 以及33個GCM模式未來推估時期之降雨發生機率進行指標計算。

淹水脆弱度指標

根據災防科技中心產製之淹水災害風險圖其定義危害度及脆弱度,說明如下:

根據經濟部水利署所公告之第三代淹水潛勢圖,說明於24小時內之降雨量在650公釐下,全臺的淹水深度及其範圍。將淹水潛勢圖中之淹水深度分為0.3-0.5公尺、0.5-1公尺、1-2公尺、2-3公尺、3公尺以上5個區間,並給予等級1至5分級,分級後的各數值也為其權重值。而依據各個空間單元中不同淹水深度範圍之面積比,為計算出各空間單元之淹水評分值,將淹水災害評分值標準化後再劃分為5個等級,進而繪製出淹水脆弱度圖。

資料來源:氣候變遷災害風險調適平台 https://dra.ncdr.nat.gov.tw

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HiRAM-WRF動力降尺度資料將基期延長7年: 原本為1979~2008,改版後為1979~2015。

基期的颱風資料數量增加30場:從134場颱風增加到164場。

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