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國立暨南國際大學 通識講座. 我們共同關心的議題. 陳 泰 然. 臺大講座 / 大氣科學系特聘教授 國立臺灣大學. 時間: 2014 年 3 月 5 日(星期三)下午 2:00 – 4:00 地點:國立暨南國際大學 方形劇場. 一、氣候變遷議題的發展. 二、全球氣候系統變動. 三、氣候變遷可能造成的影響. 四、臺灣風險環境. 五、氣候變遷對災害防治衝擊之調適. 六、氣候變遷之回應策略、法律制定 及組織設置. 七、梅雨. 八、文化. 一、氣候變遷議題的發展.
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國立暨南國際大學 通識講座 我們共同關心的議題 陳 泰 然 臺大講座 / 大氣科學系特聘教授 國立臺灣大學 時間:2014年 3月 5日(星期三)下午 2:00–4:00 地點:國立暨南國際大學 方形劇場
一、氣候變遷議題的發展 二、全球氣候系統變動 三、氣候變遷可能造成的影響 四、臺灣風險環境 五、氣候變遷對災害防治衝擊之調適 六、氣候變遷之回應策略、法律制定 及組織設置 七、梅雨 八、文化
一、氣候變遷議題的發展 • WCC-1(第一屆世界氣候會議/WorldClimateConference): • 1979年WMO在瑞士日內瓦召開;UN第一個推動全球氣候 • 變遷回應的國際會議。 • 確定重要論述:氣候影響人類,人類也影響氣候。 • 氣候變遷不僅是純粹的科學問題,也是 • 關係人類社會、經濟發展的重要因素。 • IPCC(1988年成立聯合國跨政府氣候變遷專家小組 / • Intergovernmental Panel on Climate Change)UN研究氣候 • 變遷科學問題的官方組織。 • 已發表四次報告(Assessment Report/AR ), • 2007年獲諾貝爾和平獎。
FAR(1990年IPCC發表第一次評估報告; • First Assessment Report/FAR )指出CO2濃度影響溫度升高; • AR3指出1750年至今CO2增31%,為42萬年來最高; • AR4(2007年)指出1970-2004年增加80%,2005年CO2濃度 • 超過65萬年的自然變化範圍。 註:溫室氣體對暖化貢獻,CO2:60%,CH4:20%, CFC:14%,NO2:6%
UNFCCC(1992年UN在巴西里約熱內盧召開會議, • 通過“聯合國氣候變遷綱要公約”(United Nations • Framework Convention on Climate Change), • 1994年各國簽署生效。 • COP:UNFCCC締約國每年召開大會(Conference ofthe • Parties;COP),為國際氣候變遷議題最重要的定期會議。
二、全球氣候系統變動 • 全球暖化先知:阿瑞尼士(S. A. Arrhenius;1903年 • 諾貝爾化學獎)於20世紀初提出CO2對氣候暖化影響, • 但未受重視,至1970’s仍有許多科學家認為全球溫度 • 往小冰期方向前進。 • AR4(2007年IPCC/ FourthAssessment Report)指出 • 全球暖化,全球於1906-2005年這100年平均溫度上升 • 0.74 ℃(AR3指出1901-2000年上升0.6 ℃ ), • 北半球高緯較其他地區上升幅度大,陸地變暖速度較 • 海洋大。
AR4指出全球海平面上升,其上升情況與氣候暖化AR4指出全球海平面上升,其上升情況與氣候暖化 • 情況一致。例如太平洋上吉里巴斯有一島嶼1998年 • 已被海水完全淹沒,吐瓦魯也面臨被淹沒危機。 • AR4指出北極海冰縮小,1978年以來的衛星觀測顯示 • 北極海冰面積以每10年2.7%速度縮小,夏天更明顯為 • 每10年7.4%。 • AR4指出「洪者愈洪、旱者愈旱」的情況愈來愈明顯, • 南北美東部、北歐、亞洲北部及中亞等地區降水顯著 • 增加,撒哈拉、地中海、非洲南部及南亞等地區降水 • 減少。
三、氣候變遷可能造成的影響 • IPCC於2000年發布排放情境報告(考慮人口、經濟成長、 • 能源效率與結構、土地利用與農業生產等)包含6種情境, • 用於未來氣候變遷模擬,推估未來氣候變遷可能造成的影響。 • 氣候變遷推估與現況無關,是未來的可能情境。 • 不論哪一種情境,大氣中的CO2濃度都將持續攀升, • 到2100年B1增加最少約為工業革命前2倍,A1F1最多 • 約為3.8倍。
IPCCSRES的六種排放情境的逐年CO2(a)排放量與(b)大氣CO2濃度IPCCSRES的六種排放情境的逐年CO2(a)排放量與(b)大氣CO2濃度
全球平均溫度在不同情境之不確定性與變化範圍,全球平均溫度在不同情境之不確定性與變化範圍, • B1暖化程度最小於2100年最佳估計為1.8℃,A1F1 • 最大為4℃。 20世紀全球地表暖化趨勢圖 12
暖化趨勢空間分布顯示,全球各地均將暖化,並以暖化趨勢空間分布顯示,全球各地均將暖化,並以 • 極區最嚴重,北極又比南極嚴重,陸地暖化大於海上。 • 21世紀末A2情境下,北極將比現在高7 ℃以上。 • B1暖化最小,A2最大。 21世紀地表溫度 變化圖
雨量趨勢空間分布顯示,21世紀末赤道與高緯度地區雨量趨勢空間分布顯示,21世紀末赤道與高緯度地區 • 雨量增加,副熱帶減少,即“乾區愈乾、濕區愈濕”, • 增減幅度 ±20%。臺灣地區夏季增加,冬季減少。 2090-2099年期間降水量相對變化(%)(相對於1980-1999年)
冰與海平面推估顯示,2090-2099年全球海平面上升冰與海平面推估顯示,2090-2099年全球海平面上升 • 18-59公分,B1最緩和(18-38公分),A1F1最嚴重 • (26-59公分)。最近(2009年)一群科學家重新推估認為 • 21世紀末上升應為原推估之2倍,甚至有科學家認為上限 • 為2公尺。
氣候突變之頻率強度增大 熱浪頻率增加,將造成森林火災增加,水需求增加, 老人、慢性病人、幼童及獨居者死亡風險增加。 2) 劇烈降水事件增加,對農業、土壤、水質、商業、 運輸、基礎建設造成更大衝擊,對生命、傳染病、 呼吸疾病及皮膚病亦增加威脅。 3) 乾旱地區增加,造成土地退化農作物減少,牲畜死亡 增加,森林火災機率增加,使糧食短缺、營養不良及 疾病情況惡化。 4) 熱帶氣旋活動增強,颱風數量減少,但強度增加, 使破壞性強風豪雨頻率增加。 5) 海平面升高引發的事件增加(不含海嘯),海水倒灌情形 增加,淡水減少。
對臺灣可能造成的影響 1) 氣溫、海溫及海平面幾乎確定均將上升。 2) 熱夏、暖冬及熱浪頻率將上升,寒潮頻率將下降。 3) 冬季東北季風將減弱,夏季季風變遷較不確定。 4) 冬季雨量將減少,夏季雨量將增加。 5) 降雨型態有可能極端化,但不確定性高。 6) 影響臺灣之颱風強度與降雨量可能變遷,無法判斷;唯若 考量溫度高則水氣多之關係,則侵臺颱風雨量可能增加。
四、臺灣風險環境 • 2005年世界銀行年刊“天然災害熱點”:臺灣有73% • (99%) 土地面積與人口,面臨3項(2項)以上天然災害 • 威脅。 • 2011年英國風險評估公司 (Maplecrofts Global risks • Managemen)自然災害風險圖譜 (Natural Hazards Risk • Atlas 2011)「天然災害造成的傷害」風險之評估結果, • 屬於極高風險等級的四個國家:美國、日本、中國大陸 • 及臺灣。 • 臺灣近年來,降雨強度與不降雨日數均有增加趨勢, • 呈現暴雨及乾旱頻率增加之氣候變異特性。
(一)在溫度方面 • 平均溫度與高溫日增加,低溫日減少 • 近百年來全臺平均氣溫上升0.8 ℃(都會區1.4 ℃,山區 • 0.6 ℃),較全球暖化0.74 ℃為大。近百年最高溫超過 • 30 ℃日數全臺平均增加28天,近50年最低溫低於10 ℃ • 日數山區減少19天,平地減少1天。 全臺平均溫度上升趨勢(1897-2008年) (CWB)
(二)在降雨方面 • 不降雨日數與降雨強度增加 • 全臺各地區降雨時數與降雨日數均減少,但整體降雨量 • 無大改變,降雨強度增加。臺灣8個代表性測站近百年 • 不降雨日數均增加。 臺灣近百年來不降雨日數改變量 (游,2007)
除花蓮、宜蘭之外,近10年來之年最大日降雨量 除花蓮、宜蘭之外,近10年來之年最大日降雨量 • 均增加。 (台灣67個雨量站近百年資料) (陳與游, 2009) 23
台灣年平均降雨量有旱澇加劇之趨勢 2009年 2,489 近年平均值 但旱澇交替 60年來 (黃,2011) 24
降雨量規模變大 1.1959年的八七水災:降雨中心在斗六梅林,24小時1001毫米。 2.1996年8月賀伯颱風:降雨中心在阿里山,48小時1940毫米。 3.2009年八八水災:降雨中心仍在阿里山,72小時2965毫米。
(三)在颱風方面 • 近年侵臺颱風增加 • 近百年侵臺颱風次數有減少趨勢,但近40年來,呈上升 • 趨勢,除長期趨勢外,年代際變化亦明顯。1990年代後期 • 以來,西北太平洋颱風減少,但侵臺颱風增加,可能因此 • 期間西北太平洋暖池突然增暖且季風槽增強,導致颱風 • 路徑偏向臺灣。 臺灣地區近百年來侵臺颱風次數歷年變化圖。 (李與賈,2008) 26
臺灣地區1992-1998年(左上)及2000-2007年(右上),侵臺颱風個數與路徑圖。左下為前期減去後期之路徑密度差異,右下為累積氣旋能量(即颱風活躍度)差異。臺灣地區1992-1998年(左上)及2000-2007年(右上),侵臺颱風個數與路徑圖。左下為前期減去後期之路徑密度差異,右下為累積氣旋能量(即颱風活躍度)差異。 27 (李與賈,2008)
極端強降雨侵台颱風之頻率增加 • 2000年前發生極端強降雨颱風的頻率約 3-4年一次左右;2000年後發生頻率增加為平均每年發生一次。 (Preparedby NCDR) 圖中所標示之颱風大多帶來兩位數以上的人員傷亡與重大經濟損失
馬總統對於災害防救的重視,指示國軍: • 救災視同作戰救災就是作戰 • 超前部署、預置兵力、隨時防救 • 不待命令,主動支援 • 99年8月災害防救法修增訂第34條 • 「直轄市、縣(市)政府及中央災害防救業務主管機關, • 無法因應災害處理時,得申請國軍支援。但發生重大災害時 • ,國軍部隊應主動協助災害防救。」 • 「國軍得依前項災害防救需要,運用應召之後備軍人支援 • 災害防救。」 • 國軍由「接受申請、支援」轉換為 • 「主動、協調執行」角色(配角主角)
五、氣候變遷對災害防治衝擊之調適 • 建立有效的災害防治體系及風險管理系統 • 1)改善災害預警系統及建立資訊分享平台 • 2)強化災害緊急應變機制與災害防救計畫 • 加強防救災科技技術與環境監測能力 • 1)強化防災科技與預警技術 • 2)強化國土環境監測能力與監測資源整合 • 推動防災國土、城鄉規劃
降低災害風險與強化防災調適能力 1)推動因應氣候變遷之災害風險評估與高災害風險地區 劃設 2)強化極端天氣與氣候之監測與預警技術,並確實執行 相關資訊整合 3) 將因應氣候變遷與極端災害之防救災對策,納入防災 政策規劃與執行 4)檢討重大工程與開發建設可能形成之災害脆弱度與 風險評估,並提升其災害防護力與回復能力 5)推動考量極端氣候情境之綜合流域治理,以降低 流域的水土複合型災害 6)強化因應氣候變遷與極端災害的風險溝通與民眾 認知,強化政府與民眾之調適能力建構
六、氣候變遷之回應策略、法律制定 及組織設置 • 全球性組織已簽訂各種協議,採取各種策略,以緩和 • 全球暖化趨勢,最重要者為“聯合國氣候變遷綱要公約” • (UNFCCC)與“京都議定書”。 • 各國因應氣候變遷採取之行動 1)英國:第一個制定“氣候變遷法”(Climate ChangeBill) 的國家,2008年設立“能源與氣候變遷部” (TheDepartment of Energy and Climate Change) 2)澳洲:2007年設立世界第一個“氣候變遷部” (Department of Climate Change)
3)荷蘭:2005年公布“國家調適策略”與“國家行動方案”3)荷蘭:2005年公布“國家調適策略”與“國家行動方案” ,2007年發表“氣候不侵的荷蘭”報告書。 4)日本:1997年成立“地球溫暖化對策推進本部”,由 內閣總理(首相)擔任本部長,2008年地球環境部公布 2020-2030年為短期目標的調適策略。 5)中國大陸:2007年成立“國家應對氣候變化領導小組” 由國務總理溫家寶領軍。 6)臺灣:1997年成立“行政院國家永續發展委員會” (永續會),設置9個工作分組,其中一組為 「節能減碳與氣候變遷工作分組」; 經建會成立 「規劃推動氣候變遷調適政策綱領及行動計畫專案小組」, 負責規劃遠程的與整體的調適政策與策略;環保署負責 氣候變遷衝擊評估及調適策略訂定。
40N 中緯度系統 鋒面 東 北 30N 歐亞大陸 季 風 太平洋 中央山脈 20N 西 南 季 熱帶系統(颱風) 風 100E 110E 120E 130E 140E 七、梅雨 1.東亞季風與梅雨 • 全球獨特的天氣與氣候現象 臺灣在多重因素影響下,四季分明、天氣多變,各季節均有災變天氣,颱風、寒潮、梅雨、乾旱。
2007年5月18日20時 華南與臺灣梅雨季(5月中旬 – 6月中旬)
2006年6月23日1時 日本梅雨季(5月下旬 – 6月下旬)
2007年7月9日9時 長江流域梅雨季(6月中旬 –7月中旬)
2007年7月19日6時 韓國梅雨季(7月中旬 – 8月中旬)
2. 臺灣的梅雨研究 (1)1980前之臺灣梅雨研究 由農業走向農工商並重時代,梅雨期連續性降雨 對臺灣中北部二期稻作造成嚴重影響。 Q1:臺灣有沒有梅雨?為什麼? 臺灣各地均有梅雨現象,尤其中南部最顯著。 梅雨季雨量集中
梅雨季豪雨全台皆發生,並以中南部最多。 全台皆有梅雨,並以中南部最顯著。
Q2:臺灣梅雨的氣候特徵?為什麼? 梅雨鋒與降雨觀點 梅雨季(期)氣候特徵觀點 • 梅雨期、梅雨季 • 多梅、少梅、空梅、乾梅、濕梅 • 年際變化 • 其他 • 平均環流特徵 • 不同性質梅雨期環流特徵 • 鋒面與鋒生時空分布 • 鋒面與降雨關係 • 其他
Q3:梅雨季中尺度氣候特徵?為什麼? • 梅雨鋒與降雨 • 中尺度低壓與降雨 • 低層噴流與降雨 Q4:鋒面之天氣動力特徵?為什麼? • 梅雨鋒之三維結構 • 鋒面之演變:鋒生過程(鋒面形成、發展及維持) 例:1975年6月10-15日梅雨鋒面個案診斷分析 (先後研究達20年)
(2) 1980後之臺灣梅雨研究 經濟急速發展、社會遽變、國土超限使用, 大自然反撲。工商業主宰時代,梅雨期豪(大)雨對工商、 水利、交通、建設及人民生命財產造成嚴重影響。 • 1981年「528桃竹苗豪雨」事件引發的問題 Q1:經濟活動轉型 氣象災害轉型? (農業工商業) (連續性雨豪雨)
C F Q2:豪雨預報能力為何?為什麼? QPF(定量降水預報) 現況 T得分之概念示意圖。F為預報定量降水的範圍,為觀測到的定量降水範圍,C為正確預報範圍 前估: T得分: 後符: 偏倚:
中央氣象局豪(大)雨預報能力 • 綜觀尺度過程 V.S. 中尺度過程 • 梅雨季豪(大)雨:對中尺度過程缺乏了解
Q3:如何改進豪雨預報能力? 大型國際合作之科學研究實驗計畫 長程目標: 透過基礎研究與應用研究,增進對劇烈區域性豪雨 之了解以改進豪雨預報能力,減少豪雨帶來的損失 並增加水資源利用之經濟效益。 a. 臺灣地區中尺度實驗計畫(TAMEX;1983-1992)
b. 1992Post-TAMEX預報實驗 主要目標: 科學目標: 應用TAMEX基礎研究與應用研究的成果,以建立 梅雨季豪雨及定量降水之短期與即時預報能力。 加強臺灣梅雨季西南氣流導致之豪大雨天氣系統之 基礎了解,以改進現有定量降雨預報之精確度。 c.臺灣季風降雨實驗 (TIMREX,2008,5-6) (TaiwanWRP2000-2010)
Q4:中尺度過程與豪雨之關係?為什麼? • 鋒面與豪雨 • 低層噴流與豪雨 • 中尺度低壓與豪雨 • 地形效應與豪雨
(3) 近年來的梅雨研究 Q1:梅雨鋒面系統為什麼發展? Q2:潛熱釋放在梅雨鋒面系統的角色? • 梅雨鋒、鋒面低壓、低層噴流
3.氣候變遷下的梅雨 Q:氣候變遷下,臺灣地區梅雨特徵有無變化? 臺灣地區梅雨季之平均時降雨強度、日降雨強度、 豪(≧130mmd-1)大(≧50mmd-1)雨及 大豪雨(≧200mmd-1)發生頻率等,後期(2001-2010) 與前期(1993-2000)之差異為何?