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2019/06/06 臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台電子報028期 1320 點閱人次
封面故事

TCCIP 2019年統計降尺度日資料即將上線
作者:林修立 專案佐理研究員、朱吟晨 專案佐理研究員、童裕翔 專案助理研究員

  自TCCIP成立以來,為臺灣各界研究計畫/機構/團體提供氣候變遷所需的科學資料一直是本計畫的一大重要任務。在以往,臺灣的氣候變遷相關科學研究常受限於資料的不易取得,可能因為隸屬於不同的政府機關與單位,或因格式的差異性等不同因素,使研究者遭遇許多困擾。

TCCIP氣候變遷大數據 提供臺灣的在地氣候變遷研究資料
  為改善資料困境,科技部TCCIP計畫在臺灣的氣象觀測歷史資料上,與各政府單位或公營事業單位合作,包括交通部中央氣象局、經濟部水利署、行政院環保署、農委會水土保持局…等,共同彙整出可靠的臺灣長期觀測資料。對於未來的氣候推估,TCCIP介接國際科學研究的耦合氣候模式對比計畫(Coupled Model Intercomparison Project,CMIP),引進各國先進的全球氣候模式(Global Climate Model,GCM)推估資料。為使這些未來的推估資料能更切合臺灣的使用,本計畫透過動力/統計降尺度的技術,突顯出臺灣各地的氣候特徵,以詮釋出臺灣各地不同地理地區的未來可能氣候現象。

  截至2019年,TCCIP已產製大量的臺灣氣候變遷科學數據,以氣象變數的資料為主,包括臺灣的歷史網格觀測資料、未來推估的動力降尺度與統計降尺度模式資料等(本計畫產製資料的相關內容請參閱TCCIP電子報第6期「封面故事」TCCIP電子報第7期「封面故事」TCCIP電子報第21期「封面故事」)。迄今(統計至2019年5月底),本計畫的資料已服務全臺近400多次資料申請案件,包括水資源、公共衛生、農業…等13個氣候變遷應用研究領域。

降尺度資料 提供更細緻的臺灣未來氣候可能變化
  由於臺灣的面積較小,當全球氣候模式(Global Climate Model,GCM)以網格點的方式劃分全球區域、推估未來的氣候變化時,臺灣僅能佔其中的2-3個網格點資料表現之。這粗略的劃分方式無法精確表達臺灣各地的氣候特徵,因為距離海岸線的遠近、海拔高度的差異,或是所在的地理位置不同,都會造成各地氣候顯著的差異。

  有鑑於此,本計畫使用降尺度的科學方法,以更細緻的網格點劃分臺灣,提高網格資料的空間解析度,提供使用者更細緻的氣候資料(圖1)。在統計降尺度的推估資料上,目前本計畫提供的網格空間解析度為5km*5km;時間尺度則以「月」為主,亦即每月提供一筆平均值(表1為目前本計畫提供之統計降尺度資料列表)。

圖1:降尺度方式示意圖。(圖片來源:氣候變遷災害風險知識懶人包系列(2)「不可不知的氣候變遷災害風險圖」)

表1:目前TCCIP官網提供申請之統計降尺度資料

因應使用者需求 產製的舊版統計降尺度「日」資料
  經歷數年的資料服務,本計畫感謝許多資料使用者提供了使用經驗的意見與回饋,也盡力嘗試回應這些種種對資料的期待與改進建議。其中,許多研究者因研究領域所需(如水資源領域),提及以「月」為時間尺度的資料不夠精細,難以詮釋氣候變遷對其研究對象可能造成的衝擊與影響。

  過去為解決此類資料問題,本計畫以統計降尺度月資料為基礎,套用天氣衍生器(Weather Generation)(請參閱電子報第7期「名詞小櫥窗」),將資料的時間解析度提高至「日」。但以此方法產製統計降尺度日資料需耗時較久,多了衍生器的使用流程也增加了資料的不確定性,本計畫目前僅利用單獨幾組GCM,產製出相對應的日資料;缺乏足夠的模式個數,亦即無法發揮統計降尺度資料GCM模式個數較多、增加可信度的優勢,也無法得出較合理的系集平均(ensemble)資料。

新版統計降尺度「日」資料產製方法
  為改善前述統計降尺度日資料的不足,本計畫再接再厲,研發新版本的統計降尺度日資料。與產製舊版統計降尺度的方法相同,新版亦是使用Wood et al. (2002, 2004) 與 Maurer (2007) 所發展的偏差校正空間分解法(Bias Correction and Spatial Disaggregation,BCSD);不同的是,新版的降尺度直接使用上游GCM日資料。

  舊版統計降尺度如圖1所示,經歷兩階段的降尺度過程:階段一為將GCM網格資料先提高至空間解析度25km*25km,此乃為配合日本高解析度資料Aphordite網格資料;階段二則再將空皆解析度提高至5km*5km。每一階段都在空間解析度提高後,搭配BCSD方法。新版統計降尺度則直接將GCM網格資料提高至5km*5km,並搭配BCSD(圖2)。

圖2:新版統計降尺度日資料示意圖。(圖片修改自:氣候變遷災害風險知識懶人包系列(2)「不可不知的氣候變遷災害風險圖」)

  另一個關鍵差異,即是兩版本所使用的觀測資料不同。由於統計降尺度的計算方式高度仰賴歷史觀測資料,不同的觀測資料將左右統計降尺度的結果。新版統計降尺度使用的觀測資料(翁與楊,2018),改良計算的結果,增加了資料的可信度。

《臺灣氣候變遷關鍵指標圖集》 統計降尺度日資料的應用成果
  統計降尺度日資料以更先進的科學計算方法,提高資料的時間解析度,彌補過去統計降尺度月資料的不足。在較高的時間解析度資料上,能呈現更多的氣候細部變化,舉凡強降雨、連續降雨、乾旱日數、熱浪寒潮天數等,都是過去月資料無法呈現的,將有助於更多領域的科學研究。

  本計畫今年度出版的《臺灣氣候變遷關鍵指標圖集》,即是統計降尺度日資料應用的成果(請參閱國家災害防救科技中心災害防救電子報第167期、電子報第27期「封面故事」)。《臺灣氣候變遷關鍵指標圖集》提供了22種關鍵指標,每一種都需要有以「日」為單位的資料,才得以完成,如年最大日降雨量 RX1DAY(Max 1-day precipitation amount)、日夜溫差DTR(Daily temperature range)等。在以往只有統計降尺度月資料的時期,這些資料時間尺度的轉換,都必須經過更多道繁瑣而複雜的步驟,才得以完成。


2019統計降尺度日資料 使用者更能靈活運用的時間解析度
  在大數據的時代,提高資料可信度、改進資料品質,種種的資料優化或推陳出新都成為資料產製者無法推諉的重要使命。此新版統計降尺度日資料經過本計畫的產製、驗證與比較後,將於本年度正式上線,成為資料服務的一枚生力軍。誠摯歡迎使用者的申請,並持續期盼更多使用者能對本計畫提出精進建議與意見回饋。


參考資料
1. Maurer EP (2007) Uncertainty in hydrologic impacts of climate change in the Sierra Nevada, California under two emissions scenarios. Clim Change 82:309–325
2. Wood AW, Maurer EP, Kumar A, Lettenmaier DP (2002) Long-range experimental hydrologic forecasting for the eastern United States. J Geophys Res-Atmos 107:4429
3. Wood AW, Leung LR, Sridhar V, Lettenmaier DP (2004) Hydrologic implications of dynamical and statistical approaches to downscaling climate model outputs. Clim Change 62:189–216
4. TCCIP電子報第6期:TCCIP第二期重要成果系列報導之二_更前瞻的動力降尺度模擬與應用(2016),臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台。
5. TCCIP電子報第7期:TCCIP第二期重要成果系列報導之三_多元的統計降尺度應用(2016),臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台。
6. TCCIP電子報第21期:用對資料、選對工具-談資料特性(2018),臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台。
7. TCCIP電子報第28期:《臺灣氣候變遷關鍵指標圖集》 為您呈現全臺未來氣候變化(2019),臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台。
8. 國家災害防救科技中心災害防救電子報第167期:臺灣氣候變遷關鍵指標圖集(2019),劉曉薇、林修立、陳正達、童裕翔、陳永明,國家災害防救科技中心。
9. 氣候變遷災害風險知識懶人包系列(2)「不可不知的氣候變遷災害風險圖」(2019),國家災害防救科技中心。
10. 翁叔平、楊承道(2018)。臺灣地區日降雨網格化資料庫(1960~2015)之建置與驗證。台灣水利。66(4),33-52。

常問問題
Q : 若需要的統計降尺度時間尺度為「月」,請問建議直接沿用舊版的統計降尺度月資料嗎?
不建議使用舊版的。建議下載新版的統計降尺度日資料,並將所需變數做月平均後使用。為避免造成使用者混淆,日後待新版統計降尺度於本計畫官網上線,將下架目前提供之舊版統計降尺度月資料。
名詞小櫥窗
耦合氣候模式對比計畫(Coupled Model Intercomparison Project,CMIP)
耦合氣候模式對比計畫(Coupled Model Intercomparison Project,CMIP)為一國際型計畫,隸屬於全球氣候研究計畫(World Climate Research Programme,WCRP);此機構的主要資金來源為世界氣象組織(World Meteorological Organization,WMO)、聯合國教育、科學及文化組織的政府間海洋學委員會(Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO,IOC-UNESCO)與國際科學理事會(International Science Council,ISC)。
CMIP的主要任務為提供一個國際的公開資料平台,隸屬於CMIP的世界各國研究組織將其產製的GCM模式資料上線於此,使全球研究者能簡便地獲取這些資料,大幅簡化研究者從各處蒐集彙整資料的複雜性與困難度。此外,每一期的CMIP模式推估皆奠基於共同制定的未來氣候推估情境,有助於比較不同GCM產製出的未來氣候推估數據。
CMIP產製的大量模式資料不僅是氣候變遷科學研究的立足點、政府間氣候變遷專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)等國際重要組織報告書的重要依據,更左右著許多國家的相關政策制定。

參考資料
WCRP網站
TCCIP最新消息
感謝各位蒞臨「2019臺灣地球科學聯合學術研討會」TCCIP攤位

「2019臺灣地球科學聯合學術研討會(Taiwan Geosciences Assembly,TGA)」於108年5月14-17日假臺北世貿南港展覽館1館舉行。TCCIP於會議期間設置主題館,舉辦系列講座、展示本計畫的歷年研究成果,並與現場嘉賓互動氣候變遷科研桌遊,推廣TCCIP長期耕耘的科研成果與科研知識推廣。


圖:TCCIP於「2019臺灣地球科學聯合學術研討會」攤位活動剪影

感謝各位蒞臨「行政院災害防救應用科技方案-第二期104-107年度總成果發表會」氣候變遷成果發表

「行政院災害防救應用科技方案-第二期104-107年度總成果發表會」於108年5月28日假中油大樓舉行。本計畫於會議期間設置氣候變遷主題館—「臺灣與2度C的距離」,展示歷年各部會與本計畫合作的研究成果,推廣全球與臺灣氣候變遷趨勢與部會的相關應用成果。



圖:貴賓蒞臨「行政院災害防救應用科技方案-第二期104-107年度總成果發表會」氣候變遷主題館—「臺灣與2度C的距離」側拍照。

氣候變遷新聞
全球海洋受到嚴重的塑料汙染;數據顯示若海洋塑料垃圾持續目前的增加速率,到了2030年,太平洋上的海洋塑料汙染將會是目前的兩倍,2060年則會達到四倍,對海洋的生態系統造成極大威脅。 本月6日,來自G20的科學界代表於東京召開「S20」會議(S20為Science 20縮寫,是2017年開始為G20......
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