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2018/09/28 臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台電子報021期 1140 點閱人次
封面故事

用對資料、選對工具-談資料特性 

作者:林士堯 專案佐理研究員

本計畫自前期計畫—臺灣氣候變遷推估與資訊平台(Taiwan Climate Change Projection and Information Platform,之後簡稱TCCIP)起,一直以建置臺灣專屬的氣候變遷資料庫為團隊的重點工作項目;經過前兩期的耕耘不懈,本計畫現已於2017年進入新一階段—臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫(Taiwan Climate Change Projection and Adaptation Information Platform)。如電子報先前曾製作的一系列報導—第二期計畫七大重要成果(分別刊登於電子報第5-8、10、12、15期),在過去近十年的時間裡,本計畫團隊產製了包含觀測資料與高解析度的模式資料等,豐富的氣候變遷資料。以身為下游端資料使用者的強力後盾為己任,本計畫團隊迄今服務臺灣超過350個研究計畫的團隊,未來更會持續拓展服務業務。本期計畫的資料服務除奠基於前兩期的科學研究成果,還會更貼近使用者的需求,期能為臺灣的氣候變遷研究有志之士們,提供更詳盡而完整的氣候變遷整合服務。

氣候工具箱,各種氣候類型的網格化資料

TCCIP資料申請平台於2014年起正式上線提供服務,現階段平台上提供五種類型的資料(詳見表一)。為滿足不同使用者的需求,本計畫團隊將資料依照變數、常用的時間/空間範圍(如全臺、縣市、流域及四大分區)切割,讓每一位使用者都能依研究主題的不同,選取最合適的資料。

想瞭解氣候變遷下,未來的暖化過程可能會對大氣環境造成怎樣的改變、帶來如何的衝擊,勢必得使用氣候模式的模擬資料。但該如何從TCCIP資料這個龐大的氣候工具箱內,選擇最恰當的資料作為後續研究的分析工具,才能有效地進行氣候變遷衝擊分析,正是本期電子報想傳達的重要訊息。

表一:TCCIP資料申請平台提供的五類型資料

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資料的優勢與待突破之處

  • 觀測資料

TCCIP將全臺(包含離島)的測站資料數位化,藉由均一化、網格化的過程,得到範圍更完整、更適宜於使用者研究所需的網格資料。

1.優勢:

  • 臺灣目前所產製的最完整長期觀測網格資料,時間解析度為每月,空間解析度為5公里
  • 提供四種氣候研究的常用變數,包括降雨、月均溫及月最高、最低溫

2.待突破之處:

  • 無法滿足跨領域在衝擊研究與應用上的需求,例如漁業相關的研究需要近海的海溫與海流資料,農業相關則需要日輻射與日照時數等資料
  • 對某些領域而言,時間、空間解析度仍不足,如坡地崩塌、淹水模擬的研究常需要數公尺至數百公尺的時雨量資料,或是生態研究所需的高空間解析度資料
  • 相較於平地,山區的測站數較為不足,使山區的資料品質不如平地,特別是降雨的空間分布上

3.展望:

未來除了持續更新現有的觀測資料,也將利用氣象模式模擬,希望重建臺灣地區過去30年的高解析度三維氣候資料,提供風向、風速、濕度及溫度或是輻射量等更多元的氣象變數,以滿足不同領域的氣象資料分析的需求。

  • 統計降尺度

以IPCC AR4及AR5的全球模式資料為基礎,透過高解析度的觀測資料及統計方法計算而得。目前TCCIP平台提供月雨量與月均溫資料。

1.優勢:

  • 耗費的計算資源較少,能較快速產製資料
  • 最大長處為具有多組氣候情境與多組氣候模式,適合評估未來推估的不確定性

2.待突破之處:

  • 變數不夠完整,大部分模式只能輸出溫度、雨量…等主要變數
  • 無法掌握劇烈的天氣系統,如颱風、梅雨鋒面、中小尺度對流系統等

3.展望:

過去只提供月解析度資料,現階段已完成日資料的降尺度。計畫團隊內部目前正對此資料進行評估,將於分析完成後釋出供使用者申請,並同時提供21世紀中、世紀末極端指標的分析結果。預期未來IPCC AR6發表後,也將同步產製統計降尺度的日資料。

  • 動力降尺度

本計畫分別與日本、中研院合作,取得MRI、HiRAM全球模式資料,透過電腦運算各種大氣過程而得高解析度的動力降尺度資料。目前平台上提供基期和21世紀末排名前20場的颱風時雨量資料。

1.優勢:

  • 因具有較高的時間解析度,適合研究劇烈天氣系統或事件的變遷趨勢,例如颱風、豪雨…等
  • 因考慮臺灣複雜之地形,動力模擬所產製的溫度、降雨變化可反應山區地形的影響,利於臺灣本土的極端事件衝擊研究

2.待突破之處:

由於模擬完整的大氣過程需要大量的運算資源,進行的模擬數量較少、可供分析的颱風數目有限。針對區域篩選衝擊較大的颱風之後,可供分析的樣本數更少,推估不確定性高。

3.展望:

預期未來颱風的模擬資料會增加不同海溫情境,颱風降尺度模擬的場次也會大量增加。透過系集模擬的方式,希望能降低資料的不確定性,增加其應用價值。

知己知彼,相輔相成

在過去數年間,計畫團隊曾舉辦數次座談會和資料說明會。透過與使用者面對面的溝通,計畫團隊更能瞭解對於不同領域及不同災害議題的使用者,資料的應用方式與目前資料庫的不足之處。未來也會持續透過類似的跨計畫、跨領域合作方式,協助各領域同步評估氣候變遷對環境造成的衝擊,並與各部會互助制定調適與防減災的因應作為,盼將持續發展國內氣候變遷相關研究,接軌國際。

常問問題
Q : 從申請平台上下載的資料不知道怎麼使用,該怎麼辦?
計畫團隊現正研發新的資料服務平台,未來計畫針對每筆資料發布完整的資料說明文件,內容將詳細闡述資料的格式、版本、品質控管及使用規範等,希望能幫助使用者更快速、更便捷地的解讀TCCIP資料。
名詞小櫥窗
機率密度函數(Probability Density Function, PDF)

在統計學上,機率密度函數常被用於分析事件發生的頻率,分別以資料可變動的範圍及其發生頻率來描述該事件。若結果呈現常態分佈,代表在資料平均值的正負一個標準差範圍內,涵蓋總面積的68.3%,意即資料有近7成的機率發生在該範圍內;兩個標準差內的面積約為95.45%。而發生在剩下不到5%的面積的事件,即為一般所謂的比較極端事件。

氣候的分析常比較兩個不同時期的PDF函數分布曲線,比較氣候值是否改變、極端事件發生的頻率是否有增加的情況。

下圖為計畫團隊所繪製的臺北夏季日最高溫與冬季日最低溫PDF。由圖可知相較於1960-1990年,2006-2017年間的平均溫度有增加的趨勢:夏季平均增加1˚C,且極端高溫發生頻率也增加;冬季平均溫度上升近1.2˚C,極端低溫發生的頻率則是明顯減少。

圖:臺北a)夏季日最高溫、b)冬季日最低溫觀測頻率分布圖。引用來源:臺灣氣候的過去與未來,2018。

TCCIP最新消息
國家災害防救科技中心與德國氣候服務中心簽訂合作備忘錄

臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台成員曾於107年4-5月赴德國參訪,期間拜會德國氣候服務中心(Climate Service Center Germany, GERICS),交流氣候調適應用及氣候服務發展等相關經驗。

國家災害防救科技中心更於今年8月與GERICS簽署合作備忘錄(MOU),約定彼此將互惠科學研究成果、資料與資訊,為雙方的合作奠定一塊良好的基石。

氣候變遷新聞
珊瑚礁是海洋生態的重要一環。由於珊瑚對海水的溫度變化非常敏感,全球暖化已加速珊瑚礁覆蓋範圍的減少速率。過去研究指出,若地球的升溫超過工業革命前的2℃,世界各地的珊瑚礁就可能發生大規模的死亡事件。而珊瑚礁除了生態上的重要地位,還具有緩和水波震蕩的功能,如同海底的天然防坡堤,能減少水波的衝擊力,降低洪水......
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