封面故事
作者：TCCIP計畫辦公室
極端高溫與全球暖化
2016年的夏季，臺灣各地頻傳令人心驚膽戰的高溫事件。以臺北測站為例，今年6月第一天的日最高溫度達到38.7℃，創下自1896年設站以來的當月日最高溫新紀錄，也是該測站目前為止的今年最高溫度。整個6月，單日最高溫度37℃以上的天數為8天；而加總過去觀測資料，121年來日最高溫度37℃以上的天數也不過9天。截至2016年8月底，2016年日最高溫38℃以上的天數已有5天；以往臺北測站溫度達38℃以上的情況不僅罕見，單年也不曾超過3天。
熱浪會因地區和對象不同，有不同的定義，中央氣象局將日最高溫≧35℃定為「高溫日」，藉高溫日數的多寡評估臺灣的炎熱程度。1951年以來的臺北測站資料顯示，21世紀以降的年高溫日數皆較氣候值多；而截至今年8月底，2016年的高溫日數已較氣候值(1961-1990年的平均值約22天)高出50多天，成為歷史的新高。顯見與過去相比，2016年臺灣的高溫強度更強、熱的時間更久。
不只臺灣，全球各地也在沸騰。今年北半球最炎熱的紀錄，當屬7月21日中東國家科威特測得挑戰人類極限的54℃高溫，嚴重威脅當地居民生存；此高溫數據若通過WMO(World Meteorological Organization，世界氣象組織)的驗證，將成為東半球與亞洲地區的新高溫紀錄。而根據NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration，美國國家海洋暨大氣總署)自1880年的資料統計，截至2016年7月底，全球地表的月平均溫度已連續15個月破高溫紀錄(圖二)；亦即自2015年5月起，地球每個月的地表溫度都成為嶄新的紀錄。又由於7月是一年中溫度最高的月份，2016年7月也成為觀測史上以來最炎熱的一個月。其中2015年的強聖嬰事件(El Niño Southern Oscillation，ENSO)雖是當年高溫的推手之一，但其貢獻並不如氣候變遷懷疑論者推論的高。根據如World Weather Attribution(WWA)等機構的研究，2015年的全球溫度較1850-1900年的氣候平均值高約1.05℃，但其中只0.05℃-0.1℃的增溫來自聖嬰的貢獻；亦即9成的增溫來自長期的全球暖化趨勢。與過去被劃分為高溫的數個年份相比較，目前2016年的確是異軍突起(圖略)，更將有機會成為史上最熱的一年。
層出不窮的高溫或可歸咎於全球平均氣溫的暖化。NOAA自1880年的資料顯示，至2015年，全球地表平均氣溫已上升將近1℃(圖略)。而臺灣都會測站的百年資料(1911-2009年)也顯示，都會區已有將近1.4℃的升溫現象(圖三)。臺灣都會區溫度的變化與東亞鄰近國家都會區類似，其與全球平均氣溫比較之下較大的上升幅度，部分原因可歸因於都市的熱島效應。全球各地升溫的數據也許不盡相同，但其長期的上升趨勢卻是一致性的。
本計畫(TCCIP)依據IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change，政府間氣候變化專門委員會)所設定的溫室氣體排放情境與代表濃度路徑RCP(Representative Concentration Pathways)，利用統計降尺度與動力降尺度等兩種方式，將解析度提高，對臺灣未來的氣候進行模擬。其中氣候情境RCP8.5代表溫室氣體高度排放情境，為最嚴峻的狀況。統計降尺度的結果顯示，隨著全球暖化持續發生，臺灣各地的溫度也將逐漸增溫。在RCP8.5情境推估下，21世紀末可能增溫較20世紀末超過4度，而北部地區的增溫情形又比南部嚴重(圖四)。動力降尺度的結果則預期世紀末全臺的平地地區高溫日數都將明顯增加。北部地區的高溫日數可能長達超過3個月（類似今年的高溫將變為常態且更為嚴重），而南部地區可能超過4個月。
持續增加的高溫日將帶來諸多不便與衝擊，如在夏季用電量大增、關鍵基礎設施耐熱規範須改善等考驗；若此高溫日數大增的未來推估屬實，則未來臺灣有可能將遭遇健康危害風險大增(如登革熱疫區範圍擴大)與糧食不足（影響作物生長與病蟲害）等生存危機。
圖一：以1961-1990年的平均值為氣候值，1951年1月-2016年8月臺北測站日高溫≧35℃的日數距平圖。資料來源: 中央氣象局。
圖二：全球地表月平均溫度，藍色柱狀為20世紀氣候平均值，綠色正方形為2015年，紅色三角形為2016年。資料來源: NOAA。
圖三：以臺灣6個都會測站(臺北、臺中、臺南、恆春、花蓮、臺東)1980-1999年的溫度平均值為氣候值，計算1911-2009年的年平均溫度距平值。圖片來源: 臺灣氣候變遷科學報告2011。
圖四：相較於基期，台灣不同年期之增溫趨勢。模擬結果係使用RCP8.5的情境。圖片來源: TCCIP。
圖五：相較於基期，全臺21世紀末增加的高溫日數。此為使用HIRAM模式模擬RCP8.5情境的結果。圖片來源: TCCIP。
參考資料
Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)
National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)
World Meteorological Organization (WMO)
World Weather Attribution
中央氣象局
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Q : 在氣候統計上，10、25、75、90百分位值及中位是甚麼意思?
依照IPCC AR5的推估資料，臺灣氣候變遷的未來推估情境有四種，各情境有其相對應的模式數量-- RCP2.6(26個模式)、RCP4.5(38個模式)、RCP6.0(21個模式)、RCP8.5(41個模式)。未來的推估具有不確定性，同時呈現所有模式的表現將有助於提供更完備的推估結果。
百分位數(percentile)係指將所有的結果排序後，劃分為100個單位，其所位處的順序(圖1)。中位數(50百分位值)即是排序第50的結果，其他百分位數值以此類推。百分位數可將所有模式的結果一起考量，提供使用者除將所有模式結果平均(系集平均，ensemble)外，更詳盡的結果。如10與90百分位值即是相對極端的事件，其發生機率雖然較低，但若事件真的發生，往往造成較重大影響。
圖1 百分位數分佈示意圖
Q : Heat Wave (熱浪)
炎熱的溫度令人感受不適，極端而連續的高溫則可成為熱浪。熱浪係指一段持續較長的時間內，發生較高溫的現象；因長時間的異常高溫，熱浪常具有致災性。歐洲於2003年曾發生嚴重的熱浪，釀成當地7萬人的死亡，是史上最嚴重的熱浪事件。熱浪的定義，根據WMO(World Meteorological Organization，世界氣象組織)的建議，以1961-1990年的氣候平均值為基準，當連續5天的日最高溫度超過氣候值5℃時可視為熱浪發生。但WMO亦認為熱浪的界定並全球的單一標準，因全球各地緯度、地表高度不同，所探討的季節亦有所差異，熱浪的定義須因時、因地制宜。因此有些地區使用固定的數值定義熱浪，如5天>35℃，3天>40℃等；有些地區使用該地區90百分位的溫度為門檻值，當5天以上超過門檻值即定為熱浪；還有些地區將濕度納入考量定義熱浪的標準。目前臺灣尚未發展出確切的熱浪定義，而中央氣象局將日最高溫≧35℃定為高溫日，藉高溫日數的多寡評估臺灣的炎熱程度。
臺北測站1951-2016年8月年高溫日數統計圖。資料來源: 中央氣象局。