發表日期：2018-10-31     作者：孫天祥

恭喜大家一同見證臺北測站三項122年來的5月新紀錄：月最高溫紀錄、最高月平均溫度紀錄與極端高溫天數。

「已經夏天了嗎？不是才五月嗎？怎麼還沒有端午節就這麼熱？」這大概是許多人今年五月的心聲。以臺北為例，2018 年 5 月 27 日上午 11 時 17 分，中央氣象局臺北測站量測到氣溫 38.2℃，不僅一舉打破了自 1991 年起高懸 27 年的五月最高溫紀錄，也寫下臺北測站自 1897 年開站以來，122 年間五月的最高溫紀錄（見下圖 1）^[1]。且今年五月均溫來到 28.2℃ 也是歷史新高（下圖 2）^[1]。

在極端高溫天數方面：2018 年五月臺北測站出現 8 天，也打破了原 2016 年的紀錄（5 天）。筆者在此恭喜大家，一同見證這歷史的一刻；但又不得不納悶：難道，臺灣的五月已經算夏天了嗎？

圖1：臺北測站 1897-2018 年歷年五月最高溫紀錄。資料來源：中央氣象局，TCCIP重繪製

春夏秋冬、四季分明是臺灣的氣候特色，然而 2018 年的五月天似乎已悄悄發出求救訊號。

在回答這個問題之前，筆者想先問問大家：「你覺得春天何時結束？夏天又是何時開始呢？」你的答案決定了你是哪一種人！

• 老一輩的人喜歡用二十四節氣來劃分：以立夏（5 月 5 日）這天象徵夏季的到來，一直到立秋（8 月 7 日）結束。
• 天文學家對夏季的定義則是則是從夏至（6 月 21 日）到秋分（9 月 23 日）之間，長度一樣，均為94天。
• 務農人家行事以農曆為基準，春季是農曆正月到三月；夏季始於農曆四月初一（2018/5 /15），終於農曆六月廿九（2018/08/10），歷時約 87 天。

然而，臺灣民眾大多使用國曆，普遍認為春季是國曆三、四、五月；夏季則是六、七、八月。

倘若使用一般民眾普遍認知的標準，今年五月明明熱到像夏天，還熱到破紀錄，卻被歸類在春天，怎麼說都好像有點不合理呀，到底 2018 年的五月是不是單一年度的個案例外呢？

為了解決這個問題，我們必須回顧過去一百多年五月的月均溫紀錄^[1]。透過臺北測站自 1897 年起的五月均溫度觀測資料暨趨勢線（圖 2），我們可以看出：

臺北測站過去 122 年來，五月平均氣溫有逐漸上升的趨勢，升溫趨勢約為每年0.016℃。隨著時間越近，從過去長期 122 年增溫趨勢：每年 0.016℃；50 年增溫趨勢：每年 0.037℃，到近十年增溫趨勢：每年 0.233℃。可見增溫趨勢有明顯加快的現象。

看到這裡，大家心裡所想的應該與筆者同：原來臺北五月平均氣溫已經慢慢地成長這麼多，那麼季節分佈是否會有所改變？而這些高溫紀錄會不會也是一個臺灣氣候變遷的求救訊號呢？

 

圖2：臺北測站歷年五月平均溫度紀錄暨升溫趨勢圖。資料來源：中央氣象局，TCCIP重繪製）

以多年溫度資料計算「氣候季節」

氣候變遷的其中一個變化是平均溫度升高，那你可曾想過：溫度的變化是否會對季節的時序造成影響呢？科學家與專家們通常並非使用上述「固定日期」的方式來定義季節的起始，他們使用的是「氣候季節」^[2]，這是一種以多年溫度資料的年循環週期作為基礎的分季方法，通常依照下列四個步驟來定義氣候季節（夏季與冬季）。

步驟一：計算出長週期（週期一年以上）的每日均溫資料。

步驟二：將日均溫資料以總體經驗模態分解，得到一組濾波後的長期日均溫資料，波峰（最高溫）與波谷（最低溫）分別代表夏季峰值與冬季峰值。以長期日均溫資料中溫度最高的連續 90 日，其頭尾兩日的平均溫度作為夏季閥值；反之，溫度最低的連續 90 日，頭尾兩日的平均即為冬季閥值。

步驟三：以 1961-1990 年為氣候基期，將其平均值定為氣候季節之夏季與冬季的閥值。

步驟四：透過夏（冬）季閥值的給定，以閥值與長期日均溫資料所交會之點，便可決定夏季起始、夏季結束、冬季起始與冬季結束等四個時間點。

圖3：以溫度定義冬夏兩季的方法與步驟。圖／作者提供

透過「氣候季節」一窺臺灣的季節時序變化

臺灣研究氣候變遷的學者專家們，整理了臺北、臺中、臺南、恆春、臺東以及花蓮等六個具有 100 年觀測資料的氣象局溫度測站長期變遷資料（表 1），以氣候季節的定義方式，分析六個測站在 1957 至 2006 年約 50 年期間的冬季與夏季日期與峰值溫度^[3]。發現除恆春站較無明顯變化，其他各測站均有夏季日數增加的情形。此現象以臺中站最為明顯（每十年增加 8.41 天），其餘四站約每十年增加 5~6天。冬季日數方面：仍是恆春站較無明顯變化，其他站則是以每十年 5~8 天的速率減少。看到這裡不得不說：恆春真不愧是恆春，果然是「四季恆春」。

總和而言，在這 50 年期間，臺灣夏季已經增長近一個月，而冬季則縮短近一個月^[3]，此結果也顯示臺灣的季節時序已明顯改變。

表 1：臺灣季節變化趨勢，六測站夏冬兩季日數的長期變化趨勢統計。正值表日數增加、反之則代表日數減少（單位：日/十年）；以及峰值溫度趨勢（單位：℃/十年），正值表溫度上升。（資料年份：1957~2006 年）

一窺明日世界：未來五月高溫日數恐增加

除了研究過去氣候的變化之外，科學家更使用全球氣候模式推估未來氣候。針對大家關心的「極端高溫」現象，他們使用了德國 Max Plank Institute 發展的 ECHAM5/MPI-OM（以下簡稱 ECHAM5），以及日本氣象廳發展的 MRI-JMA（以下簡稱 MRI）兩種氣候模擬結果進行推估[3]，同時比較兩模式模擬 20 世紀末（1979-2003 年）與 21 世紀末（2075~2099 年）的極端高溫天數之差異，藉此了解極端高溫變化趨勢。

首先，在極端高溫日的溫度增幅方面，與 20 世紀末相比，21 世紀末全台極端高溫日的溫度增加可能超過 0.7℃。極端高溫日數改變部分，與 20 世紀末相比，21 世紀末全台可能增加超過 90 日。兩項指標依北中南東等四分區略有不同，但可以發現兩個模式在兩項指標均呈現成長趨勢（圖4）^[4]。

圖4：臺灣極端高溫未來推估：高溫日的平均溫度改變量（左）與高溫日數改變量（右）。藍色表ECHAM5模式推估；綠色表MRI模式推估。
圖片來源：《臺灣氣候的過去與未來》，TCCIP。

研究團隊亦分析兩個模式對於未來極端高溫日的時間分佈的推估，發現原本在 20 世紀末，極端高溫日多集中在 6、7、8 月，佔全年度高溫事件的九成，這的確符合一般民眾對於夏季時間就是 6 月到 8 月的期望。然而，未來極端高溫日的推估，恐怕就沒這麼樂觀了。推估結果顯示，在 21 世紀末，極端高溫日發生機率將大幅提高，不只是發生在 6、7、8 月，而是從 4 月到 10 月都有機會發生，其中以 5 月與 9 月增加最為明顯，代表高溫五月天有可能成為新常態（圖5）^[4]。

圖 5：臺灣極端高溫未來推估：月份與天數。藍色為使用 ECHAM5 動力降尺度模式進行推估、右側橘色則是使用 MRI 動力降尺度模式進行推估。 圖片來源／臺灣氣候的過去與未來，TCCIP。

走筆至此，我們可以得到一些結論：在氣候變遷的影響之下，平均溫度與最高溫度皆有增加的趨勢，這也連動影響「季節變遷」。人們傳統對「夏季」的起始時間定義可能已經改變，夏天不但變會得更熱，也將會變得更長，今年五月出現破紀錄的高溫，以及像夏天的天氣型態，並非偶然，未來將可能是常態！

最後置入性行銷一下，文中提到的氣候變遷研究學者，不是別人，正是科技部臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫團隊（Taiwan climate change projection information and adaptation knowledge platform），又簡稱 TCCIP 計畫團隊 ^[5]。此計畫主要任務在提供可靠、客觀且在地化的氣候變遷資料，因此，除了本文提到的溫度與季節變遷之外，更研究了其他氣候變遷課題，例如：降雨變遷、颱風變遷等等。

 

最後，就用 TCCIP 推出的上面這支短片：《一分鐘看懂臺灣氣候變遷科學報告2017》，來做個結尾。想知道更多、瞭解更多，也歡迎參觀臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台粉絲專頁！

參考資料：

1. 中央氣象局觀測資料查詢系統
2. Yan, Z., J. Xia, C. Qian, and W. Zhou, 2011: Changes in Seasonal Cycle and Extremes in China during the Period 1960-2008. Adv. Atmos. Sci., 28 (2), 269-283.
3. 周佳、李明安、許晃雄、洪志誠、盧孟明、陳正達等，2017：《臺灣氣候變遷科學報告2017 第一冊 物理現象與機制》
4. 國家災害防救科技中心、中央研究院環境變遷研究中心、科技部「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫」，2018：《臺灣氣候的過去與未來》
5. 臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台

 

註：本文同步刊載於泛科學PanSci