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)。
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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。
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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)。
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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。
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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
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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
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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。」
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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！
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