全球氣候變遷劇烈,近年來極端型氣候往往造成產業及民眾的損失,各國紛紛推動氣候模擬研究,以提高對未來氣候變遷的理解,台灣也不落人後,在科技部支持下,一群來自中研院、臺師大、國家災害防救科技中心等單位研究者,共同組成台灣氣候模擬系統發展團隊,今天展現其研究成果,除了被國際性氣候研究報告採用,該團隊透過模擬揭露台灣未來的氣候變遷趨勢:春季與秋冬季鋒面發生頻率降低,春雨將明顯減少,颱風侵台頻率雖然減少,但強度增加,因應未來台灣氣候變遷趨勢,政府及產業應及早研擬對策。

科技部從2011年開始推動台灣的氣候模擬系統自主發展能力,歷經10年的發展,我國在氣候模擬系統已小有成就,除了已能模疑台灣的氣候變遷、極端型或災害型氣候,也有能力參加國際性的氣候研究,聯合國的政府間氣候變遷專門委員會8月公布的氣候研究報告,IPCC AR6氣候變遷第6次評估報告也參考台灣的資料。

帶領該團隊的中央研究院環境變遷研究中心特聘研究員許晃雄表示,氣候系統模式,簡言之,是將發生在地球的氣候模擬出來,許多研究模擬未來數十年、數百年,甚至模擬千年都有。地球是很多不同子系統的交互作用,因此系統模式必需能準確模擬全球的氣候狀態,以及模擬較小尺度的颱風、午後對流的雲發展,其中必需考慮到許多因素,包括海洋系統的洋流、黑潮,陸地的植被,人為的空氣污染或溫室氣體等等,甚至將全球氣候變遷趨勢降尺度,降尺度至模擬台灣某個鄉鎮的未來氣候變遷。

目前,國內的氣候模擬從全球到區域可分為三種,第一種是以美國國家大氣研究中心地球系統為基礎,依照台灣的特殊環境調整獨有的模式,解析度較粗約100公里的台灣地球系統模式TaiESM1,用以解析地球系統的運作,由於為較粗解析度,無法詳細解析台灣的氣候。

第二種是高解析全球大氣模式HiRAM/GFDL,解析度為25或50公里,可模擬極端天氣,例如颱風的颱風眼、眼牆等,但該模式以大氣為主,並未納入海洋;第三種則是如氣象局預報的區域氣候模式WRF/TCCIP,解析度3到5公里,能夠模擬到台灣的氣候、颱風、豪雨或是午後雷陣雨。

團隊以台灣的名義,以TaiESM1與HiRAM參與第6期耦合模式比對計畫CMIP6,該計畫為IPCC AR6報告所採用的科學基礎,證明我國發展的氣象模擬模式在40個國家地區提出的模式中,根據計算積分和日本氣象廳相當,優於韓國、中國等所提出的模式。

未來台灣北部的春雨、侵台颱風將減少

為了獲得運算資源,該團隊與國網中心合作,利用超級電腦的CPU計算大量數據,仰賴的超級電腦從過去的御風者,到台灣杉1號、台灣杉3號,結合地球系統模式及高解析全球大氣模式模擬台灣的未來氣候變化。

許晃雄表示,不論是模擬世紀中(2040到2060)或是世紀末(2075年到2100年),從粗解析度或細解析度模式,都發現東亞的春季鋒面雨量未來將顯著減少,並非台灣特有的現象,東亞地區從華南、華中到日本都是如此。

若單獨看台灣的未來春雨雨量變化,2040年到2060年的模擬顯示,除了台灣北海岸、雪山山脈迎風面雨量較多之外,其他地區的春雨將會顯著減少,換言之,面臨的乾旱威脅增加。「未來台灣北部的春雨將顯著減少,今年的乾旱雖不見得是環境氣候造成的,但仍給予我們很好的機會,如何應付未來春季水資源短缺的問題」,許晃雄說,

系統模擬顯示,未來台灣的春雨將愈來愈少,而乾旱的威脅增加(來源科技部提供):

至於挾帶豐沛雨量、強風,每年造成台灣災情損失的颱風,從氣候模擬結果來看,許晃雄指出,到世紀末,西太平洋的颱風將會減少約4成,模式推估未來侵台的颱風數也會減少,但若是有颱風侵台,平均強度將增強,從系統模擬來看,200與100公里內平均降雨率將增加44%與20%。若以過去造成台灣重大水災的莫拉克颱風為例,在阿里山的降雨量約為3公尺,若在世紀末侵台,降雨量可能增至4公尺,類似莫拉克的颱風未來侵台將造成更大的衝擊。

由於全球暖化的影像,颱風減少,上圖的紅點為現在生成的颱風數量,下圖為模擬世紀末的颱風數,紅點數量明顯減少。西北太平洋的颱風也顯著減少(來源科技部提供):

而颱風雖造成災情,但每年對台灣貢獻顯著的雨量,是我國水資源運用的重要來源,而這個情形未來也將出現變化。從模擬推估,颱風貢獻台灣全年總雨量,從世紀中就會減少,到世紀末將會更嚴重。「颱風對每年總雨量的貢獻將會減少非常多」,許晃雄說。

該團隊總結,未來西北太平洋颱風發生次數顯著減少,但強度及雨量明顯增強,侵台的颱風頻率也顯著減少,雖對全年總雨量貢獻降低,但颱風的強度及雨量顯著增加。另一個貢獻雨量的鋒面部分,台灣及鄰近地區的春季、秋冬季鋒量發生頻率也會明顯降低,春雨將顯著減少,至於夏天的午後雷陣雨,頻率降低至降雨強度增加。許晃雄表示,氣候模擬將可用來評估未來氣候變切趨勢,對台灣的水資源運用、公共衛生、生態環境、社會經濟、人民福祉的衝擊,找出調適策略做好準備,以降低衝擊。

 


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