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2022/03/21 臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台電子報056期 520 點閱人次
封面故事

調適百寶箱海岸衝擊圖之建置與應用

作者:梁庭語 國家災害防救科技中心 專案佐理研究員
陳偉柏 國家災害防救科技中心 研究員
簡連貴 國立臺灣海洋大學河海工程學系 教授
 

當你環顧海邊,想到的會是什麼?優美的景色,平靜的心靈,還是深不見底的暗藏危機?在提到海岸災害時,暴潮溢淹、巨浪侵襲、甚至海平面上升對居住在臺灣這個島嶼上的人們來說,都是再熟悉不過的字眼,但如何獲取這些資訊,又如何應用這些資訊得知沿海的住家、道路等設施現在安不安全,未來又有些什麼變化?本研究提供海岸衝擊圖資之建置與應用方法,提供各界參考。

衝擊圖是什麼?

衝擊是指在一段特定的時間內由於氣候變遷、危害性的氣候事件與暴露的社會或系統脆弱性的互動關係,造成對生命、生計、健康狀態、生態系統、經濟、社會及文化資產、服務及基礎建設的影響 (IPCC, 2014) [1]。本研究所指之衝擊圖則為探討海岸地區因颱風風速改變,對颱風風浪或暴潮高度產生的影響所繪製的空間圖,並建置於臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台(以下簡稱TCCIP)之調適百寶箱

目前TCCIP調適百寶箱提供世紀末 (2075-2099年) RCP8.5情境,全臺及縣市兩種空間尺度,最大颱風風浪高度及最大颱風暴潮高度兩種海岸衝擊圖資

衝擊圖如何產製?

根據專家訪談及文獻蒐集,臺灣地區最受關注的海岸災害為:海岸侵蝕、海平面上升、風浪衝擊與暴潮衝擊;其中,沿岸風浪及暴潮衝擊與颱風密切相關,因此,我們首先探討颱風風浪、颱風暴潮這兩種衝擊:

風速資料採用WRF (Weather Research Forecasting Model, Michalakes et al., 2001a;2001b;Skamarock et al., 2001) [2], [3], [4] 模式產出的風場,輸入天文潮-暴潮-風浪全耦合模式,可以同時模擬風浪與暴潮,並考慮風浪與暴潮之間的非線性交互作用,模擬結果細節性地呈現臺灣沿岸的颱風風浪與颱風暴潮高度變化,經過加值應用,可用於分析這些變化可能造成的災害與風險。

「現況衝擊圖」是以1978至2017年,共125場颱風風場資料,模擬颱風風浪與暴潮;而「氣候變遷下的衝擊圖」則採用世紀末 (2075-2099年) RCP 8.5的暖化情境,根據TCCIP計畫團隊的模擬結果,世紀末颱風風速約增強2%~12%,平均增強8% [5],故在颱風路徑與現況相同的條件下,將現況颱風的風速提高8%,進行未來颱風風浪與暴潮的衝擊模擬評估;以此方式,可以避免因颱風路徑不同所造成的差異,並呈現颱風在氣候變遷情境下所造成的衝擊變化。

模擬結果以500公尺解析度呈現在臺灣海岸線上,每個格點各有125場颱風事件中最大的颱風風浪高度或是颱風暴潮高度的模擬數值,依照資料特性分成五個等級 (極低、低、中、高、極高) [1],以對應不同的災害衝擊程度,並繪製成全臺與縣市兩種空間尺度的衝擊圖,以作為後續之應用,衝擊圖案例可見圖1。

    

圖1. 宜蘭縣現況 (左) 與世紀末RCP8.5情境 (右) 下的颱風暴潮衝擊圖

衝擊圖應用

產製出的颱風風浪與颱風暴潮衝擊圖,可以套疊不同民眾關注的目標圖層。例如沿海聚落或海岸基礎建設的位置,來推估海岸地區災害的風險變化。本研究以宜蘭縣衝擊圖為例,說明可能應用之方向,如將沿岸所關注對象之脆弱度與衝擊等級對應分析,表1簡單列出五個宜蘭縣沿海聚落代表脆弱度的基本資料,並與現況與世紀末RCP8.5情境的颱風風浪與颱風暴潮變化之衝擊對應分析。這五個聚落的現況颱風暴潮衝擊模擬結果為極高的衝擊程度,現況颱風風浪衝擊則介於低至中的程度,在世紀末的情況下,颱風暴潮衝擊呈現持平或略為增加,颱風風浪衝擊呈現持平或略為增加 (圖2)。

表1. 宜蘭縣沿海聚落 (以五個為例) 現況與未來衝擊程度

  

圖2. 宜蘭縣沿海聚落 (以五個為例) 現況與未來衝擊圖
(左圖為暴潮衝擊,右圖為風浪衝擊,每個地點上下長條圖分別為現況與未來)

 

另外,也可以使用颱風風浪與颱風暴潮衝擊圖結合聚落基礎資訊,篩選出颱風風浪或颱風暴潮衝擊較高的海岸聚落。例如,高程較低、距海較近、人口較多、海岸保護設施多的聚落,在天然環境上已相對較脆弱;如果又落在高衝擊區域,受災風險就會更高。研究團隊也針對宜蘭縣具高致災風險的沿海聚落進行現地調查 (圖3),在確實瞭解當地實際狀況後,結合各項資訊進行更實際的整體聚落致災風險評估。

圖3. 宜蘭縣聚落

 

參考文獻

[1]  IPCC, 2014: Summary for policymakers. In: Climate Change 2014: Impacts, Adaptation, and Vulnerability. Part A: Global and Sectoral Aspects. Contribution of Working Group II to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Field, C.B., V.R. Barros, D.J. Dokken, K.J. Mach, M.D. Mastrandrea, T.E. Bilir, M. Chatterjee, K.L. Ebi, Y.O. Estrada, R.C. Genova, B. Girma, E.S. Kissel, A.N. Levy, S. MacCracken, P.R. Mastrandrea, and L.L. White (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 1-32.

[2]  Michalakes, J., S. Chen, J. Dudhia, L. Hart, J. Klemp, and J. Middlecoff, 2001 a: Development of a Next Generation Regional Weather Research and Forecast Model,'' in Developments in Teracomputing, World Scientific, River Edge, New Jersey, 2001. pp. 269–276.

[3] Michalakes, J., S. Chen, J. Dudhia, L. Hart, J. Klemp, J. Middlecoff, and W. Skamarock, 2001 b:  Development of a Next Generation Regional Weather Research and Forecast Model. Developments in Teracomputing: Proceedings of the Ninth ECMWF Workshop on the Use of High Performance Computing in Meteorology. Eds. Walter Zwieflhofer and Norbert Kreitz. World Scientific, Singapore, 269–276.

[4] Skamarock, W. C., J. B. Klemp, and J. Dudhia, 2001: Prototypes for the WRF (Weather Research and Forecasting) model. Preprints, Ninth Conference on Mesoscale Processes, Amer. Meteor. Soc., Fort Lauderdale, Florida, J11-J15.

[5] 科技部、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、國家災害防救科技中心,2021. 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
 

延伸閱讀

註:

[1]五個等級 (極低、低、中、高、極高) 對應的數值分別為:颱風暴潮 (≦0.3、0.3-0.6、0.6-0.9、0.9-1.2、>1.2);颱風風浪(≦3.0、3.0-6.0、6.0-9.0、9.0-12.0、>12.0),單位皆為公尺。

 

網購商品怎麼這麼久還沒有到? 氣候變遷下的貿易危機

任雅婷  專案佐理研究員  國家災害防救科技中心

你有過很開心地在網路上訂購喜歡的商品,可能是新一季的外套、習慣使用的日用品、家人的生日禮物,但1個禮拜、1個月、甚至3個月後都還沒收到商品的經驗嗎?一直打開手機的app或購物網站的會員資訊查看商品是否出貨了,對等待時間的不確定性讓你焦慮,但又不甘心取消訂單?放心,你並不孤單。

在2020-2021年,許多人經歷了跟你一樣的狀況。為防堵COVID-19疫情的封城行動造成勞動人力短缺與倉庫進出被禁止,購物習慣的改變等造成商品出現缺貨,物流出現「塞車」的狀況,延遲許多商品出貨與到貨的時間。但除了COVID-19外,你有想過「氣候變遷」在你的網購流程中也扮演舉足輕重的角色嗎?

在全球化的今日,貿易已占了全球GDP約4、5成 (圖1),在某些國家甚至超過100%[1]。大量的貿易除了讓國家的經濟發展與人民的日常生活更加蓬勃與便利外,因貿易所產生的大量溫室氣體,也加劇氣候的變遷,而氣候變遷導致的極端天氣事件(extreme weather event) 卻又影響貿易的正常運作[2]。在這樣的循環下我們該怎麼看待貿易?又或是我們可以如何改變思維與購物的方式?

圖1. 世界的平均商品貿易在GDP上的占比約40-50%。
圖片來源/The World Bank, https://data.worldbank.org/indicator/TG.VAL.TOTL.GD.ZS?end=2020&start=1960&view=chart

 

先來談談貿易供應鏈

貿易從人類文明開始發展時就已存在;在貨幣被發明前,人類透過彼此交換合意之等值商品與服務來相互滿足所需。從希臘文明開始到第五世紀的羅馬帝國殞落期間經歷了大量且對經濟與社會發展產生關鍵影響的貿易。比較常聽到的也許是在距今2000多年前的漢朝透過連結中國與印度、波斯、西歐及東歐的絲路運送絲綢、蔬果、牲畜、穀物、工具、皮、紙張、藝術品與貴重金屬等的貿易行為 (圖2);除了交換實質的商品外,也交換了語言、文化、宗教、哲學與科學等重要人文資產[3]

 

圖2. 絲路路線與貿易之商品。
圖片來源/ http://worldtourguidetravels.com/china-silk-road-tours/history.html

那在現代,貿易如何運作呢?貿易供應鏈又是什麼呢?

貿易分為出口與進口,整個過程需要經過多個環節,而終點就是買家得到所購買的商品。以海運來說明,整個過程涵蓋多名人員,出口商會先經過海外仲介協助提交出口證明給海關以獲得出口聲明的核發才得以交由物流安排運送,由貨運機關進行貨櫃運輸的排定並提交裝載清單後出港,結束出口端的作業 (圖3)。

在貨物到達港口的前幾日,進口商需要將進口聲明提送給海關並支付港口費以順利清關,並進入當地運送的程序,以將商品提供給顧客 (圖3)。如果你從海外訂購商品那你就扮演著進口商的角色,需要提訴進口聲明並經過清關等流程。在商品實際到達你的手上前都還有很多的變數。

圖3. 海運貿易供應鏈。圖片來源/ Juma, Hussam & Shaalan, Khaled & Kamel, I.. (2019).
A Survey on Using Blockchain in Trade Supply Chain Solutions. IEEE Access. PP. 1-1. 10.1109/ACCESS.2019.2960542.、本文重繪

 

為什麼我的商品都還沒出貨或還在寄送中?

好奇為什麼你訂購的商品會一直還沒出貨嗎?這兩年除了因COVID-19造成人工短缺外,我們大部分購買的來源都是進口商 (貿易商) 而非直接的出口商或製造商,這就意味著進口商能否順利取得貨品攸關貿易鏈的順暢運作。

在氣候變遷的環境下,土地的沙漠化與鹽化,造成自然資源 減少。2020年與2021年的野火摧毀許多農地且乾旱影響農產,造成糧食與原物料的短缺;而歐洲主要葡萄酒出產地義大利、西班牙與法國 (3國的產量合計約佔全球的45%) 在2021年因受到春季嚴寒、冰雹,以及豪雨的影響,葡萄產量驟減;巴西的阿拉比卡咖啡豆產量占全球約4成,但2021年受到氣候變遷帶來的極端低溫事件影響,產量估計減少約20到30%[4]。上述案例意味著供應鏈最前端的製造商就已受到影響,商品也許無法滿足進口商原本的需求,導致出貨的困難。

如果你的包裹顯示在寄送中呢?這有幾個可能性:

第一:你的包裹還在海外,無法順利被運送。在氣候變遷的環境下,極端天氣事件,如強降雨、強風、熱浪、乾旱等影響運輸系統正常運作,造成商品運輸延遲。2020年與2021年在全球發生多起因熱帶氣旋或颱風而關閉港口或機場的事件[5]

以跨國長距離的運輸來看,強降雨與颱風帶來的豪雨與強風影響航運與空運正常航行及場站正常營運 (如強風可能吹垮機場空橋或是港口起重機無法運作,而需延後載貨) 。空運還受到高溫的影響,高溫可能造成機場跑道上的瀝青融化,產生坑洞而影響正常起飛外,航機也因空氣密度低而需增加起飛時所需的動力,如果跑道不夠長,讓飛機有足夠時間進行加速,達到順利起飛所需的動力,就需透過減少載重量 (可能就是你訂購的包裹) 來起飛[6]

第二:你的包裹可能已經順利進入國內,交由陸運業者進行運送,但陸運在面對氣候變遷最有可能受到的是強降雨的影響,降雨影響視線,進而降低駕駛的行車速度;更嚴重者可能造成路段淹水或坡災,進而阻斷路段,又或是強風造成駕駛安全的威脅。而,在未來,強降雨發生的頻率與強度都將可能提高[7]

在氣候變遷對貿易產生衝擊的環境下,未來貿易的發展方向可以如何去因應?如何降低氣候變遷的威脅?

貿易在氣候變遷環境下的重要性

雖然貿易行為排放許多溫室氣體,但換個角度思考,因有貿易的存在,可以將部分產品的生產移至低碳排製程的地區,各國之間可以相互彌補與因應氣候變遷的衝擊;如透過貿易交換綠色科技、服務與商品,降低碳排,並強化貿易鏈。且,如果進出口國生產的商品所產生的二氧化碳排放高於運輸商品的成本,也有助於降低全球的碳排。

而也是因為有貿易,讓世界可互相因應氣候的變遷,如國家透過進口熱帶動植物以因應溫升的環境,培育可耐旱與耐熱之動植物,以確保糧食安全;透過貿易可協助國家增加氣候變遷的韌性,也可以在國家經歷災害後快速透過貿易的支援復原。

聯合國永續貿易聲明

為因應氣候變遷,確保貿易的永續性,在2021年舉辦的第26屆聯合國氣候變遷大會 (Conference of Parties, COP 26) 中,28國簽署 (代表全球75%貿易)了新森林、農業與貿易聲明 (Forest, agriculture and commodity trade (FACT),支持商品生產國&消費國間的永續貿易[8]。該項聲明最主要的目標之一在於建立永續發展的農業與森林商品,因其與糧食安全、土地健康、生物多樣性、生態環境等彼此相關,以達到長期環境與貿易的健康發展。

改變購物方式

除了國家的作為外,我們在日常生活上可以如何因應貿易危機呢?也許你自認為不是購物狂,但不可否認我們身為貿易供應鏈的末端多少都會在看到新奇有趣、流行愛好的商品時會用別人聽不到的聲音在心中尖叫:「好想買!」這也放入購物車,阿,那個也需要。深呼吸。也許是時間控制一下心中的小小購物狂,改變我們的購物方式了。

我們在消費上需要考量的更多、更全面,不再只有商品本身的實用性,而是商品的整個生產與製作流程,包含生產的人員是否有受到剝削、商品的材質、製作的技術與方法,到運輸到你手上時使用的運輸方式等。用更全面的方式思考我們購買的商品對環境可能產生的影響,支持貿易供應鏈的永續發展。以下提供可以馬上開始嘗試看看的作法:

1. 購買公平貿易商品

公平貿易已發展一段時間,而公平貿易的標章由國際公平貿易組織 (Fairtrade International) 發行 (圖4)。取得該標章的商品須滿足3個條件

  • 保障生產者所得到合理的收購價格,幫忙生產者的生計並進而脫離貧窮。
  • 確保消費者可清楚追溯產品來源,以利消費者享用優良品質的商品。
  • 維持環境永續發展,制定加強種植土地的土質與水資源管理,以因應氣候變遷。

也許你最常聽到的是公平貿易的巧克力與咖啡,但現在全世界有取得公平貿易標章的商品已多達3萬多項,且持續增加中。除了巧克力與咖啡外,還有棉花、蔗糖、茶葉、米與穀物等各類農產品,更有用這些農業原物料製作的保養品及化妝品、汽水,酒精飲品、衣物等。透過將日常生活上的用品替換為公平貿易商品,除了確保貿易供應鏈的永續,也降低氣候變遷的威脅。

圖4. 公平貿易標章。
圖片來源/台灣公平貿易推廣協會,https://fairtrade.org.tw/?page_id=767

2. 支持環境友善商品

環境友善商品從製造、使用到拋棄都較相同的商品對人類健康與環境造成較小衝擊;環境友善商品會透過減少包裝、使用回收材質、在製程中降低能源使用與二氧化碳排放等作為降低商品對環境的負擔。透過支持環境友善商品,加強環境友善商品的研發、製作與交易對貿易的永續性有一定程度的幫助。

結語

因購物習慣的改變,我們的日常生活大量依賴網購,但網購有時也無法及時滿足我們的需求。從供應鏈出發作思考,可發現供應鏈的複雜,而氣候變遷衍生的極端事件頻率與強度增加影響供應鏈的每個環節,例如製造商的生產進度或生產量因原物料的短缺而無法達到進口商的需求,而貨物在運送過程中也可能因熱浪、強降雨、強風等而延遲。

在未來環境持續變遷下,我們需要檢視自己的購物行為,思考自己購買的每一個項物品對環境與貿易供應鏈可能產生的負擔,有哪些消費行為可以改變,讓貿易在氣候變遷的環境下可永續發展。

 

註解:


[1] 商品貿易(GDP占比)的計算方式為進出口商品的總額與GDP相除。

[2] Brenton, Paul, and Vicky Chemutai. (2021). The Trade and Climate Change Nexus: The Urgency and Opportunities for Developing Countries. Washington, DC: World Bank. doi:10.1596/978-1-4648-1770-0. License: Creative Commons Attribution CC BY 3.0 IGO.

[3] History. The Silk Road. https://www.history.com/topics/ancient-middle-east/silk-road.

[4] https://news.pts.org.tw/article/538154

[5] 國家災害防救科技中心,全球災害事件簿。https://den.ncdr.nat.gov.tw/1132/1188/

[6] International Civil Aviation Organization (2018). Climate Adaptation Synthesis Report. https://www.icao.int/environmental-protection/Pages/Climate-Adaptation.aspx.

[7] TCCIP. 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. https://tccip.ncdr.nat.gov.tw/km_abstract_one.aspx?kid=20210810134743.

[8] UN Climate Change Conference UK2021. https://ukcop26.org/forests-agriculture-and-commodity-trade-a-roadmap-for-action/.

 

 

知識小櫥窗
Q : 海岸衝擊圖如何分級?

海岸衝擊圖參考中央氣象局浪高監測燈號與暴潮警戒,結合模擬結果分析,在可區分各縣市衝擊程度差異下,予以適當分級。

Q : 風浪

風浪是由風吹拂海面所形成,以能量的形式傳遞。風的強度、吹拂海面的距離 (吹程) 及時間 (延時),決定浪的大小,當風速越高、吹程遠、延時越久,則風浪越大。外海地區 (碎波帶以外) 水越深,風浪越大。

Q : 暴潮

暴潮是由強風或強烈的低氣壓天氣系統 (例如:颱風) 所引起的海面異常上升現象,如果恰好與漲潮相重疊,就會使水位暴漲,海水湧進內陸,造成沿海低窪地區大範圍淹水,即暴潮溢淹。影響暴潮大小的四個主要因素:海岸地形、近海的水深、風速,以及颱風登陸前的規模大小。灣澳地形、近海水深較淺、風速較高、颱風登陸前持續吹著較強的向岸風等情形,會造成較高的暴潮水位。

TCCIP最新消息
因應聯合國最新氣候變遷衝擊與調適報告之科學說明與回應

科技部在國家推動氣候變遷調適的分工上扮演發展氣候科學及提供氣候推估資料,以利各部門研擬氣候變遷調適政策與措施的角色。本次科技部「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫(TCCIP)」科學團隊因應AR6 WGII報告的公布,彙整國內外科研資訊並發布IPCC氣候變遷第六次評估報告「衝擊、調適與脆弱度」之科學重點摘錄與臺灣氣候變遷衝擊評析更新報告。

詳細報告請參閱:重點摘錄報告

氣候變遷新聞
在先前的認知中,我們總以為大規模減碳就能使地球的氣候回歸原本的既有狀態。然而最新研究指出,即使大幅削減大氣中的二氧化碳濃度也不足以讓世界氣候模式回到從前。也就是說,我們對氣候變遷造成的影響可能是不可逆的。 來自韓國浦項工科大學的研究人員透過氣候模式模擬出:於2140年內將二氧化碳濃度提高到14......
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