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台灣氣候變遷未來式 迎接,即將到來的挑戰衝擊

  發刊期數:第0036期/ 發布日期:102/09/18

〈鹿溪行〉
 我行鹿水上,遙望鹿溪東;霽月出深碧,亂山懸半空。
 東北為肚嶺,東南為燄峰;峰峰何奇崛,九十有九重!
 群巒競綠縟,萬樹含翠濃;翠岫破荒起,朵朵青芙蓉。

  這是台灣中部古典詩名家洪棄生眼中的鹿溪﹝鹿港的一條大溪流﹞風光;曾經,台灣氣候宜人山明水秀,溫暖濕潤的氣候帶來豐饒物產;而今,各地氣候逐年升溫災情頻傳,導致洪水旱災頻繁交替;這是過去我們無法預料到的光景。如果希望能減少災害,預先替未來做好準備,除了掐指一算,還有沒有更科學的方法?
 
 未來小劇場,氣候變遷情境設定
  公布答案:科學家們採取的方法是--設定模擬情境。既然已經知道溫室氣體是造成全球溫度上升的原因,IPCC根據未來經濟和能源使用可能的發展,做了不同的假設,提出「未來溫室氣體排放情境特別報告」(Special Report on Emissions Scenarios, SRES)。在報告裡主要情境包括A1、A2、B1與B2四類,在A1情境下又依使用能源的分配分為A1T情境 (強調再生能源使用)、A1FI情境(強調化石能源使用),和科學家認為未來世界最可能的A1B情境(平衡使用再生能源與化石燃料)。
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  台灣同樣選擇了A1B情境,依照A1B情境裡的溫室氣體排放量,並且設定了2020到2039年為期間,使用電腦運算全球環流模式(General Circulation Models, GCMs),就得到未來氣候的模擬結果。而什麼是GCM呢?GCM其實是一個用來模擬氣候的工具。我們把地球想像為一顆表面有立體格網的球體,以格網為單位,用電腦運算後就會得到模擬的天氣結果。科學家發展了非常多用來模擬氣候的GCM,我們在24個國際認可的GCM中使用9個比較適用於台灣者,運算後就可得到未來台灣溫度、雨量、海平面高度等等的氣候預測。 
  科學家可以使用溫室氣體情境和GCM模擬出未來的氣候,但是由於影響氣候的變因很多,所以使得科學家無法精準地算出未來百年的平均溫度變化。雖然沒有辦法確定全球平均溫度增加的程度,但是所有研究都指出,全球未來非常有可能繼續暖化,在科學家使用了不同的溫室氣體排放情境假設下算出,可能的溫度增加範圍是1.8℃~4℃,其中最有可能的數值是2.8℃。
  而在雨量方面,大部分的氣候模擬結果都告訴我們,本來就夏季多雨、冬季少雨的台灣在全球升溫的狀態下,非常有可能本來就多水的夏秋季節(豐水期)的降雨量增加、少水的春秋季(枯水期)降雨量卻更少,這對於台灣的水資源分配實在是極大的挑戰。
  氣候模擬結果也反映在在海平面高度的變化上。IPCC推測,由於海水變暖導致的海水體積膨脹因素,未來百年之間全球的海平面上升範圍是18~59公分,最有可能的範圍在30~40公分,直接對海岸地區帶來的淹水 和土地侵蝕危機。
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 水資源風險,迴旋在雨季晴空之間的捉迷藏
  現代科技的進步讓我們可以使用各種工具模擬出未來氣候的變化,全球暖化下的地球,溫度升高了、降雨時間越來越極端了、海平面也越來越高,這些地球氣候的大改變,我們也許無法發現,但是卻以各種形式影響了我們的生存環境。我們每天都要用到的水有超過5成是來自河川,但在氣候變遷的影響下,科學家推測,在未來的2020到2039年台灣河流一整年的流量都會減少,而影響最大的是台灣南部和東部,在本來就降雨少的春天和冬天(也稱為枯水期)還會大幅減少1-2成(甚至更多)的河川流量,試著想想,這些少掉的水,該從哪裡補回來呢?
  不管是天上落下的雨水、或河流中可汲取的河水,在氣候的改變下,都會變得更難以儲存和利用,水利署是台灣重要的水利機關,所以規劃了「水資源經理基本計畫」想辦法開發更多的水資源,但即使水利署在民國120年完成了計畫內所有供水措施,台灣還是有7個縣市(桃園、新竹、苗栗、臺中、彰化、嘉義、臺南以及高)可能會水不夠用,以南部缺水最嚴重,高雄每天缺水量更高達62萬立方公尺,可說是相當於295個標準游泳池的水量,水資源的供給已經亮起紅燈。
  水資源的供給和需求像是天秤的兩端,當需求量大過於供給時,會全面影響到人民的生活和經濟。全台灣水資源的需求比例上有7成在農業(灌溉、養殖與畜牧)、2成用於生活(民眾一般日常用)以及近1成用於工業(工廠使用),研究團隊把台灣各地區的供給量和需求量計算後,以地圖的方式表現出台灣可能缺水地區的分布(我們稱為水資源風險地圖),研究結果指出,農業用水不在高風險區範圍內,而包含生活和工業的公共用水方面,缺水風險最高的是桃園、新竹、臺中、彰化、臺南與高雄這六大地區。
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 海岸防護下,徘徊在養灘侵蝕之間的拔河戰
  在全球暖化下海平面會上升,可愛的北極熊將無家可歸、美麗的馬爾地夫會消失不見...這些極端的例子雖然並不是台灣面臨的問題,但是四面皆海、颱風年年拜訪的台灣,在未來氣候變遷的考驗下,也會因為這些水文氣象的變化受到挑戰。水利署研究團隊目前已經完成西南(嘉南高屏)和西北(桃竹苗)沿海地區的研究,以下讓我們看看這兩個地區會受到氣候變遷什麼樣的衝擊。
  由於颱風年年造訪而且帶來災害,所以台灣歷年來對颱風進行許多研究,其中颱風期間帶來的大浪,以及颱風影響範圍內海水氣壓改變使海岸的水位異常升高的暴潮,本來就容易在沿海地區造成災害;研究團隊透過蒐集海水氣象資料和科學計算的方式模擬了未來台灣海岸的海平面高度、波浪和潮汐情形,認為在氣候變遷的影響下,未來2020年至2039年西南地區的海平面大約會升高8.20至14.35公分,在颱風波浪最大波高可能增加50%,颱風最大潮位(暴潮+天文潮)可能增加27%。而西北地區的海平面升高幅度為4.02至11.82公分,颱風最大波高可能增加50.3%,颱風最大潮位(暴潮+天文潮)可能增加38%。
  海堤是海岸的第一道防線,功能是減少潮水對海岸的衝擊,在建造設計的時候阻擋正常的潮位和波浪侵襲是足夠的,但是面對未來將逐年升高的海平面、再加上颱風來襲時異常的大浪和暴潮,現有的堤防高度未必足以捍衛海岸。研究團隊根據未來氣候變遷的模擬,加上沿海地區既有的人為設施、地理環境及社會經濟的分析,以海水越過堤防的程度 (我們稱為越波量)為評估標準,做出西南和西北沿海的風險地圖,以紅色到綠色代表由高至低的危險程度,其中西南地區的屏東新園鄉可以說是紅色警戒區,西北地區的桃園縣、新竹縣與苗栗縣也都面臨了海堤高度不足之情況。這些風險地圖可以說是各地區在進行規劃調適方法與優先順序時的參考標準。