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2021/09/01 臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台電子報051期 323 點閱人次
封面故事

從HiRAM模式降尺度推估結果看臺灣梅雨季之溫度與雨量變遷趨勢

作者:簡毓瑭 國家災害防救科技中心 專案佐理研究員

前言

奠基於TCCIP計畫前一期氣候推估資料產製的基礎上[1][2][3][4],本期的動力降尺度產製高解析度未來推估資料,新增了世紀中時期 (2040-2065) 四組系集的氣候模擬 (詳見下方常見問題)。相較於之前使用MRI與HiRAM兩組全球模式 (GCM) 進行動力降尺度推估世紀中、世紀末 (2075-2099) 在RCP8.5情境下的推估結果分析季節溫度與降雨變遷趨勢 (請參閱2019年11月TCCIP電子報第33期),全時期資料皆使用相同HiRAM GCM降尺度結果分析世紀中、世紀末相較於基期 (1980-2015) 的變遷,可除去模式的系統性偏差,也增加推估結果的可信度。

每年五至六月的梅雨季是臺灣主要的降雨季節之一,其降雨同時也是臺灣重要的水資源來源;梅雨季期間好發的強降雨事件經常帶來災害,影響民生經濟與安全;但是,若梅雨季降雨量不足,且颱風季降雨也偏少的情況下,臺灣有較高的機會面臨乾旱。這樣的極端旱、澇事件,反映出氣候變遷下季節型態的改變。近年來,五、六月份的高溫事件頻繁,高溫日數和高溫紀錄皆年年打破過往紀錄 (延伸閱讀1),若無適時的降雨為臺灣降溫,乾燥炎熱的天氣很容易造成經濟作物上的損失,且高溫導致的用電量提升亦為需關注的議題。在全球暖化的情境下,未來梅雨季的溫度與降雨季節特徵是我們探討的重點。

臺灣梅雨季的溫度及降雨變遷

溫度分析

梅雨季為季節轉換時期;由於太陽直射開始往北半球移動,在太平洋高壓逐漸發展的影響下,五、六月溫度逐漸上升。HiRAM模式降尺度推估資料的分析結果如圖1。整體而言,世紀中,臺灣在五、六月梅雨季期間的平均升溫約為2℃,全臺除了彰化、雲林一帶增溫幅度較少外,皆有明顯增溫趨勢,且山區增溫略比平地高 (圖1左);至世紀末時期,全臺升溫近3.7℃,山區升溫幅度更高,有將近4℃的改變量值 (圖1右)。

圖1、 世紀中 (左圖) 及世紀末 (右圖) 梅雨季 (五、六月) 溫度相較於基期之改變量。圖的左下角為全臺溫度改變量平均;單位:°C

 

梅雨季的溫度及降雨易受太平洋高壓位置及強度的影響。若受高壓影響,北方鋒面系統不易南下,將不利於臺灣地區的降雨;並且,在高壓籠罩的穩定天氣下,發生高溫事件的機率較高。為了更精確的討論梅雨季溫度變遷,以下分別討論五月、六月的日最高溫度發生頻率相較於基期之改變量 (圖2);所謂的高溫事件是以日高溫大於35℃為門檻值。世紀中,五月份高溫事件主要集中在臺灣南部以及中部近山區一帶 (圖2左上);由於降尺度分析在區域氣候模擬上的優勢,也能發現臺東大武因地形而導致的焚風事件。隨著太陽持續加熱,到了六月份,發生高溫事件的範圍擴大,臺灣西部沿海地區、蘭陽平原以及花東縱谷皆有高溫事件發生 (圖2左下)。世紀末,五月份高溫事件出現在全臺平原地區,模擬結果發現南投埔里盆地亦出現高溫事件 (圖2右上);六月份高溫事件劇增,相較於基期,全臺高溫事件日數增加將近30天,僅山區無高溫事件發生 (圖2右下)。這樣的模擬結果顯示在RCP8.5暖化情境下,高溫日數隨著推估時間增加,並且空間分布上也增廣。

圖2:RCP8.5暖化情境下,世紀中與世紀末五、六月個別月份,溫度>35°C事件發生次數相較於基期之改變量;單位:次數/月。
 

降雨分析

利用相同的方法分析梅雨季的降雨改變率,並計算統計檢定,以斜線表示通過統計檢定的區域,結果如圖3。整體而言,梅雨季在世紀中的降雨改變率較小,約為10%內的增減幅度;空間分布上,世紀中,臺灣西南沿海以及東北部為增加趨勢,南投、中部山區以及臺東為減少趨勢 (圖3左)。世紀末,梅雨季降雨呈現增加趨勢,主要集中於臺灣西半部延伸至中部山區,宜蘭地區也有小幅增加 (圖3右)。

圖3:左圖、右圖分別為梅雨季 (五、六月) 降雨相較於基期之改變率。斜線區域為通過統計檢定區域;單位:%
 

一般來說,梅雨季西南氣流帶來的豪雨事件集中於五月下旬至六月份,以日累積降雨達130mm為豪雨事件,分析五、六月份豪雨事件頻率,探討梅雨季極端降雨趨勢 (圖4)。若以現行對豪雨的定義 ( > 200 mm/24hr ),可能較無法凸顯五月份的豪雨頻率改變;故參考氣象局104年對豪雨的定義:24小時內累積降雨達130mm為豪雨事件。且,因目前所分析動力降尺度資料為日資料,而非小時資料,故以日累積降雨量,而非氣象局定義的連續24小時累積雨量。圖4顯示,世紀中,豪雨事件增加的頻率不明顯 (圖4左),六月份在西部地區稍有增加頻率出現 (圖4左下)。世紀末,五月份豪雨事件主要在西半部迎風面地區,增加相較於世紀中,同時期的豪雨事件範圍較廣,且皆為增加的趨勢 (圖4右上);六月份的推估結果顯示,豪雨事件大幅增加,且集中在中部、南部山區 (圖4右下)。此一結果同時呼應六月份的豪雨事件較五月份多的特性。

圖4:為五月、六月個別月分之世紀中與世紀末降雨>130mm/日豪雨事件發生次數相較於基期之改變量;單位:次數/月。
 

小結與討論

比較動力降尺度在本(21)世紀中與世紀末的梅雨季變遷,最重要的發現是:臺灣的梅雨季平均溫度與高溫頻率將增加;降雨於世紀末有大範圍顯著增加的趨勢,且極端降雨事件的頻率增加。在氣溫推估方面,梅雨季呈現暖化程度隨著時間增強、高溫日數增加;將來可進一步探討梅雨季降雨日數與平均溫度的關係。降雨方面,大範圍、高強度的降雨可能為臺灣帶來較嚴重的災害損失。最後,在未來情境推估下,臺灣梅雨季將逐漸趨向於較極端的季節特徵。

黃與黃 (2019)[2] 使用MRI世紀末四組系集推估資料分析,結果顯示,本(21)世紀末梅雨季期間臺灣附近的底層西風增強、水氣增加,其後續衍生的動力因素為梅雨季極端降雨變化的可能原因。目前僅初步分析HiRAM全球氣候模式對世紀中、世紀末所得到的溫度、降雨結果,模式背後所引導之大尺度系統、水氣的變化是否與黃與黃 (2019) 一致,將是日後可以繼續深究的議題。本研究凸顯動力降尺度資料解析臺灣各地區域氣候的優勢,將來將對各縣市梅雨季特性更深入的探討,也是此組資料潛在的研究量能。

目前TCCIP官網提供HiRAM動力降尺度基期、世紀中與世紀末三組時期之溫度月資料和颱風時雨量資料,本篇所使用的溫度、降雨日資料,以及其他各種進階資料,均可透過TCCIP官網申請。

參考文獻

[1] 簡毓瑭、鄭兆尊,2020:臺灣區域氣候的動力降尺度。109年天氣分析與預報研討會,臺北,臺灣。

[2] 黃柏翰、黃婉如,2019,以多組海溫變異推估臺灣梅雨季極端降雨的未來變化,臺灣水利,頁80-90。

[3] Chen, T.-C., S.-Y. Wang, W.-R. Huang, and M.-C. Yen, 2004: Variation of the East Asian summer monsoon rainfall. J. Climate, 17, 744-762.

[4] Lee, SS., Seo, YW., Ha, KJ. et al, 2013: Impact of the western North Pacific subtropical high on the East Asian monsoon precipitation and the Indian Ocean precipitation in the boreal summertime. Asia-Pacific J Atmos Sci 49, 171–182.

延伸閱讀

 

態度決定一切­:「怎麼改變我們應對氣候變遷的態度」影片觀後感

作者:黃靜雅 國家災害防救科技中心 專案佐理研究員

 

騎腳踏車上下班時,我會帶著耳機聽音樂或podcast。有一天,聽到某podcast節目主持人介紹暢銷書《祕密》(The Secret)的吸引力法則,滔滔不絕放送各種秘訣,教大家如何心想事成,「了解這個祕密,就沒有做不到的事;不論你是誰、或是身在何處,你想要什麼,這個祕密都能給你。」我相信吸引力法則,也常常心想事成(例如想吃冰淇淋,就真的去買冰淇淋來吃)。如果任何事情只要想一想就能如人所願,那豈不是天下太平?

問題是,有人想要天下太平,有人偏偏唯恐天下不亂。

無論如何,《秘密》書中透露,「要改變你的狀況,首先必須改變你的想法。」自從2007年《秘密》中文版上市以來,至今據說大賣200萬本,加上其他30幾種語言版本,顯然早已有不少人知道所謂的秘密。然而,知道……不一定做得到。能不能心想事成,還要看心意夠不夠堅定、心動是否付諸行動。

近來臺灣的新冠肺炎疫情出現破口,政府不得不實施三級警戒,民眾大多很配合,盡量乖乖待在家不出門。國家災防中心的【TCCIP氣候變遷整合服務平台】趁勢推出八支轉譯影片,希望陪民眾「宅在家看影片」(詳見文後之連結),讓民眾在居家防疫之餘,也能充實氣候變遷相關知識。其中一支影片由世界經濟論壇(World Economic Forum,WEF)拍攝,標題為「怎麼改變我們應對氣候變遷的態度」(How do we change our attitude towards climate change?)在影片中,主講者菲格雷斯(Christiana Figueres)向世人呼籲,「應該如何改變我們面對氣候變遷的態度?問題之一是,我們不斷低估氣候變遷的急迫性,因為我們過去總認為氣候變遷是一個緩慢的過程,然而,急迫性是存在的,因為能夠改變的時機是非常非常短暫的。」她堅定的語氣令人動容,讓我聯想到《秘密》書中所透露的,「要改變你的狀況,首先必須改變你的想法。」

菲格雷斯是何許人也?

這位深具領袖氣質的女士來頭不小,擁有倫敦經濟學院人類學碩士學位,父親曾任哥斯大黎加(Costa Rica)三屆總統。2010至2016年間,她擔任聯合國氣候變遷綱要公約 (UNFCCC) 秘書長,外交官出身的她抱持樂觀的態度與不屈不撓的毅力,秉持透明、公正和合作的原則,促成195個國家於2015年共同簽署《巴黎協定》(Paris Agreement),各國承諾:

  • 限制溫室氣體排放
  • 增進可再生能源生產
  • 抑制全球升溫趨勢,以「未來平均氣溫不超過工業革命前2℃」為目標(積極目標1.5℃)。
  • 承諾投入數十億美元幫助貧窮國家應對氣候變遷的衝擊

這項針對氣候變遷議題的《巴黎協定》,將引領各國未來幾十年的經濟發展。

今 (2021) 年11月,聯合國氣候高峰會COP26(自1994年以來的第26次)將在蘇格蘭最大城市格拉斯哥舉行(很遺憾,臺灣不是聯合國成員,無法共襄盛舉)。COP26會中將評估自2015年《巴黎協定》簽署以來的進展,COP26主席Alok Sharma事先提出警告,「我們必須有所體認,保護地球的行動刻不容緩」。

全球暖化、極端氣候、糧食短缺、能源轉型等等議題,都是近年來大家常常聽到的,這些大哉問與人類的未來息息相關。大多數人聽到也知道,卻不痛不癢,認為解決這些問題和自己沒太大關係,反正政府和科學家會想辦法處理。然而事實上,氣候變遷帶來的衝擊,沒有人能夠置身事外。氣候危機步步逼近,幾乎影響了生活的所有層面,人類究竟該如何應變?「科技、資金和政策不能互相作對……只有三項資源都到位,才能擁有市場力量,推動我們前進。」菲格雷斯在影片中說道。

氣候變遷的問題似乎離我們很遙遠,「2050年?拜託,我連明天、下個月、明年的日子怎麼過都不知道,而且現在應付新冠疫情都來不及了,哪有閒工夫去管地球越來越熱的問題?我們小老百姓過一天算一天,能不能再活30年都很難說啦!」大多數的人往往這麼認為。

千萬不能這麼想!面對氣候變遷,人們的態度太被動了,不但忽視這個問題,甚至在不知不覺中繼續傷害我們唯一的地球。如何喚醒民眾,讓民眾徹底領悟改變態度?「資金、知識和創造力,能真正帶領我們達到目標,缺少任何一方都不可。從《巴黎協定》得到的最基本經驗,就是:私部門必須和公部門合力前行。」菲格雷斯以環視全面的觀點,在影片結尾做出結論。

近年來,世界各國和臺灣已有許多企業開始推動或制訂減碳計畫,呼應了菲格雷斯在影片中的喊話。氣候變遷原本是遙不可及的風險議題,現在已明顯轉變為刻不容緩的議題。菲格雷斯和里維特-卡納克(Tom Rivett-Carnac)今年剛出版了新書《我們可以選擇的未來》(The Future We Choose),書中描述未來世界的兩種情境,以及每個人應當具備的三種基本心態。

*從失敗主義走向樂觀主義、從榨取資源走向再生資源。

*從線性經濟走向循環經濟、從個人利益走向共同利益。

*從短期思維轉向長期思維與行動。

各國政府正試圖將氣候變遷的危機變成轉機;企業發現拯救環境也可以帶來商機。而民眾可以做什麼呢?我們要讓自己成為改變的契機!和遏止新冠肺炎疫情不一樣,要拯救自己的未來,可不能只靠「宅在家看影片」就沒事了。即使一己之力有限,至少要有正面樂觀的態度

態度決定一切!

 

延伸閱讀

常問問題
Q : 為何TCCIP網格資料顯示的豪雨日頻率偏少,新聞不是常看到一場午後雷陣雨很容易累積雨量就超過100毫米?

本篇所使用的資料為五公里網格資料,代表每二十五平方公里降雨量的平均。降雨空間分布差異大的事件,容易在網格化的過程中得到與測站資料差異較大的降雨值,因而在豪雨日數判斷上會有差異。以2016年6月24日累積雨量為例,最大累積雨量發生於嘉義縣大湖山雨量站,累積雨量為134mm;TCCIP觀測網格點中,最靠近此測站的格點累積雨量為95.6mm,為本篇所使用的豪雨門檻以下。這樣的資料特性差異會造成網格資料挑選出的豪雨事件次數與觀測資料不同,導致豪雨頻率會與一般經驗較不一樣。

圖:2016.06.24日累積雨量圖,左:氣象局測站資料、右:TCCIP觀測網格資料

 

更多資訊請參考:TCCIP-網格化觀測資料與統計降尺度不確定性分析說明

 

名詞小櫥窗
東亞夏季季風

東亞夏季季風依其特徵可大致分為三個時期,自季風肇始 (onset) 後為季風活躍期 (active) 、季風間歇期 (break),以及季風恢復期 (revival)。臺灣夏季降雨受夏季季風影響,在季風活躍期主要降雨貢獻為梅雨鋒面和梅雨季豪雨降雨,季風間歇期受到太平洋高壓籠罩,降雨主要來自午後熱對流。相較於其他時期,季風間歇期的降雨量較少。季風恢復期季風槽建立,易生成熱帶擾動帶來降雨。在東亞,各國因緯度不同,季風降雨消長的時間不一致,降雨間歇現象由南往北發生,同時反應了太平洋高壓的季節性移動。

參考資料:臺灣與東亞之夏季季風降雨變化

TCCIP最新消息
因應聯合國最新氣候變遷報告之科學說明與回應

聯合國政府間氣候變遷專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)已於2021年8月9日公布氣候變遷第六次評估報告(IPCC AR6)-第一工作小組報告的最終版草案(final draft of WGI AR6)。因應此報告的公布,臺灣氣候變遷科學團隊,包含科技部「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫(TCCIP)」、中央研究院環境變遷研究中心、交通部中央氣象局、臺灣師範大學地球科學系以及國家災害防救科技中心,共同發布IPCC氣候變遷第六次評估報告之科學重點摘錄與臺灣氣候變遷評析更新報告

聯合新聞稿:https://tccip.ncdr.nat.gov.tw/au_05_one.aspx?aid=20210810143721

 

氣候變遷新聞
太平洋西北地區指的是美國西北部與加拿大西南部兩國交壤且鄰近太平洋的地區,上個月底,極端熱浪使得一連幾天的高溫先後打破歷史記錄,多達數百萬人收到高溫警報。此處原是個夏季並不怎麼炎熱的地區,如今有許多人在沒有空調的情況下被迫面臨超過華氏100度的高溫,而這場災難的背後原因是一場被稱為高溫穹頂(Heat ......
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