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加州限水、臺灣沒雨,與氣候變遷有關嗎?

編按:今年3/31師大曾召開記者會,並發布新聞稿詮釋兩則師大學者參與的研究,惟因多數相關報導未說明兩項研究發現之關連性或差異性,筆者團隊重新訪問了黃婉如助理教授,並撰寫此稿以釐清科學事實。

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全球變遷與極端氣候的關聯,是現在科學家努力探討的議題。

當臺灣正面臨67年來最嚴重的旱災之際,北美加州在近年來也面臨了空前的旱象,當地政府甚至於今年度破天荒地開始進行限水措施。有鑑於各地極端氣候變異現象頻頻發威,了解其形成原因更顯重要。而國立臺灣師範大學地球科學系的助理教授黃婉如近期所參與的兩項研究,正是針對全球氣候變遷如何影響北美、臺灣近來的極端天氣現象做進一步的探討,其研究成果已分別刊登在英國皇家氣象學會的《大氣科學快報》與《國際氣候期刊》上。

猶記近兩個冬季,美國東部受到低壓的影響,飽受極端低溫的侵襲,如今美西也受上方高壓影響,正面臨百年大旱。黃婉如助理教授與美國猶他州立大學的研究團隊利用電腦模擬分析,發現在化石燃料造成的全球暖化影響下,將會增強上述大氣環流變異的強度,並造成北美的極端氣候變異加劇。此研究的主要作者,猶他氣候中心副主任、旅美臺灣學者王世宇教授認為,此研究最主要的貢獻,就是利用氣候模式所模擬的結果去找出影響北美極端氣候變異加劇的主要成因。

「偶極」結構

「偶極」結構為圖中高壓(H)和低壓(L)伴隨出現的大氣狀態。研究指出,偶極結構造成的影響可能會因全球暖化更加強烈,將可能會造成美東極冷、美西極乾。

另一方面,臺灣正面臨大旱,也在4月份開始進行第二階段限水,那這樣的極端氣候變異與上述的北美大氣環流變異現象有關嗎?很遺憾的,北美與臺灣地區的大氣環流特性大不相同,無法直接作比較,但若從黃婉如的研究團隊在去年針對「過去20~30年間,臺灣5、6月(梅雨期)的降雨特性」所做的統計分析,也發現近30年來臺灣梅雨期的降雨型態有在變動的趨勢。研究發現,由鋒面所帶來的降雨天數逐漸減少,而午後對流的降雨天數與降雨強度則有增加的趨勢。目前,雖然無法直接解答此研究所發現的「鋒面降雨天數減少現象」與今年乾旱是否有關,但至少從天氣型態不斷變化來看,我們應正視氣候變遷對民生的影響。

上圖(a)為典型鋒面降雨(Frontal convection event, FC event)發生時的雲圖,(b)則為局部對流(Diurnal convection event, DC event)發生時的雲圖。右圖統資計料為每年5、6月期間兩類型事件發生頻率的消長變化。可發現FC event的頻率有降低、而DC event頻率有升高之趨勢。

上圖(a)為典型鋒面降雨(Frontal convection event, FC event)發生時的雲圖,(b)則為局部對流(Diurnal convection event, DC event)發生時的雲圖。右圖統資計料為每年5、6月期間兩類型事件發生頻率的消長變化。可發現FC event的頻率有降低、而DC event頻率有升高之趨勢。

從氣象局的網路資料可見,在臺灣一般將5、6月視為梅雨季,而梅雨期間臺灣最主要的降雨來自於在春夏交替時,因冷、暖氣團勢力僵持不下所形成的滯留鋒所帶來的降雨。而因每年冷、暖氣團勢力不同,滯留鋒出現的位置與時間並不固定,所以可能會往南或往北振盪、也可能會較早或較晚才開始影響臺灣。但就觀測資料發現,近30年來冷、暖氣團的勢力皆有向北移的趨勢。若由此推測,梅雨鋒面活躍處的位置應該也有北移的趨勢。倘若此氣候趨勢不變,則代表未來梅雨期間鋒面降雨對南臺灣的影響可能明顯較北臺灣小,而這對解決目前旱象並無幫助。此外,若再加上「強降雨事件增加,大水可能導致沖刷大量泥沙增加水庫淤泥」的考量,這方面也是不利於水庫蓄水。

春夏之際滯留鋒對東亞各地影響時間的差異比較,圖片來自維基日文。

春夏之際滯留鋒對東亞各地影響時間的差異比較,圖片來自維基日文。

總之,雖然我們對氣候變遷的複雜行為尚未參透,但對此必須呼籲各項民生相關單位應正視氣候變遷的相關議題,以因應趨於頻繁的極端天氣。

感謝支援本文的相關採訪工作的Pansci實習編輯張鳳茹、Xmallwolf協助!

本文同時發布於作者部落格地球故事書

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關於鋒面by氣象局

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關於作者

潘昌志

「你地質系的?」不,但我待過地質所,而且還是海研所的碩士。無論在氣象局、小牛頓…都一樣熱愛地科與科普。現在從事試題研發工作,並持續在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科的各種知識,想以科普寫作喚醒人們對地球的愛。