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暖化懷疑論又來了,如何回應?

活躍星系核_96
・2012/02/21 ・5592字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

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文/ John (Chung-En Liu)

暖化懷疑論又來了,華爾街日報愛登這方面的文章已經不是一兩天的事情了,我比較好奇的是,號稱「一個有思考力的獨立媒體」的新頭殼,在登這些新聞前有沒有仔細考證,如果沒有時間,至少也應該一同呈現其他氣候科學家的回應…

原文裡說到的 Antonio Zichichi 是一位物理學家,根本從未出版過全球暖化相關的論文…華爾街日報的社論原文更是漏洞百出:十多年來全球氣候並沒有變暖(?)

請見Union of Concern Scientists的回應和其他氣候科學家在華爾街日報的回應

到底目前科學界對於人為的全球暖化有沒有定見?為了回答這個問題,美國伊利諾大學芝加哥分校的 Peter Doran 教授,曾對3,146個地球科學家作了問卷調查,其中,有82%的人認為人類活動是造成全球氣候改變的主要原因,如果把範圍縮小到專門研究氣候學的專家,有97%的人同意上面的說法。因此,即使有少數人持有不同意見,我們大致能確定,絕大部分的專家學者認為人為氣候變遷是一個科學事實。

鄉民喜歡酸高爾、酸文西、酸綠能產業,酸的再多恐怕也不能阻止暖化。關於暖化,真正的八卦在於傳統高耗能的產業利用各種手段混淆視聽,讓人類能繼續維持能夠高排碳的生活方式,Exxon石油公司當暖化懷疑論的金主,或請一些偽暖化專家來魚目混珠,早已不是新鮮事(詳情請見:Exxon Secrets

鄉民愛說「阿~都是高爾的陰謀啦」、「還不是綠能產業自己在炒作」、你碼幫幫忙,佔經濟產值微乎其微的新能源公司,跟美國政商關係盤根錯節、全世界排行前幾大的石油、煤礦等等產業,戰力根本不是同一個等級的阿…

早年科學家發現「吸煙有害身體健康」時,菸草公司也請出御用專家來背書吸煙對身體無害,跟現在石油公司的手段如出一轍。

之前針對這主題寫過幾篇文章,還請各位參考:

退一萬步想,假設我們永遠無法得知暖化是不是「真的」,提早對巨大風險做出預防性措施,才是最負責最安全的選擇。節能減碳並不是放棄科技文明重回原始,而是追求一種對地球友善的低碳生活,這些話,之前在「忽略暖化可能 代價高昂」我說過了。

在過去一個月間,中文媒體上突然出現了很多有關暖化懷疑論的報導,我幫大家蒐集如下:

在討論懷疑論之前,我想先簡單交代一下我對氣候科學的認識。

我的研究專業是全球暖化的政策面向,對於氣候科學我僅略知一二,長期以來,對於氣候變遷的科學知識我都以聯合國「政府間氣候變化專業委員會」(IPCC)的主流看法為依歸,我會說這是「主流看法」是因為IPCC集合了全世界幾百位科學家撰寫了研究報告(Assessment Report)供政策者作為參考,從1990年開始該小組已經出版了4份報告,預計2014年出版第5次報告,報告中一次又一次都顯示氣候正在變暖(或變遷),而且有非常大的可能性由人類的碳排放所造成。氣候變遷調查報告這樣跨國大規模的科學合作計畫,在人類的科學研究史可說是絕無僅有,因此我也把報告結果當成最新的科學共識來看待。不過,只要是科學,難免就會有疏漏之處,2009年爆發的所謂「氣候門」事件就說明調查報告有不嚴謹之處,不過經過各方調查之後,報告的基本結論並沒有任何的改變。

全球暖化不是一個宗教信仰,我們需要用科學的精神求證,所以長期以來我也是存著兼聽則明的心態來看待懷疑論,幾個懷疑論熱門網站都在我的訂閱清單上。不過,我讀到的各種研究和報導都顯示,除了少數持異議的科學家之外,懷疑論極有可能是高碳排放的既得利益者精心設計出來的技倆,尤其是美國極右的保守勢力,基本上就把全球暖化當作左翼的陰謀論來行銷,他們的如意算盤就是在公眾領域製造出「全球暖化還沒有科學定論」這樣的輿論,美國政府就有理由拖延各種節能減碳的政策。

儘管「科學歸科學,政治歸政治」是科學家的理想,現實世界遠比這理想要來的黑暗,面對這麼受爭議又有巨大商業利益的議題,不管是懷疑論或是主流氣候科學家,我們需要都仔細檢視各種知識/資訊的生產過程(研究是誰做的?經費哪裡來的?新聞是誰寫的?),才能看清楚其中科學與政治的各種糾葛。

然後回到最近的新聞,這一連串的報導,任誰都會起疑心。幾篇報導的手法都傾向把全球暖化當成「八卦」來處理,什麼「聯名揭祕」、「關鍵倒戈」,看了之後,我還真的以為我被高爾和陳文茜等人騙得團團轉,實在忍不住,稍微做了些功課來正視聽。

我剛說過,對於氣候科學,我只是略懂而已,也沒有能力花更多時間精力來深入研究,那怎麼辦呢?當然就是交給專家啦!我雖學藝不精,朋友倒還有幾個,於是我就在臉書上請教了兩位美國名校畢業的大氣科學博士WT和MP,一位在美國聯邦機構服務,另一位博士後研究,我替大家訪問了三個問題。

第一、我想要搞清楚地球氣候到底有沒有變暖!?

WT回答我說:

從工業革命以來(1900-2012)全球平均溫度長期趨勢是上升,且這個趨勢是統計上有顯著性的, 一直以來主流科學界談論的「全球暖化」都是以這個百年趨勢為基礎,再利用電腦氣候模式去預測下一個百年(i.e. 2000-2100)的氣候狀態。

氣候系統中會影響全球平均溫度的因子眾多,所以溫度會有不同週期的波動;一年期、十年期、二十年期等等…要從這些不同週期現象交互影響的觀測資料中辨識出CO2影響的訊號,最起碼也要30年左右,才能勉強建立統計顯著性,所以任何關於全球暖化成立與否的討論,如果不是立基於30年以上的資料,都不夠嚴謹(這一點其實很多支持全球暖化論的人也做得不好,太常拿某些熱浪或乾旱等即端現象炒短線,但又不多加解釋正確解讀資料的觀念)。

這陣子新聞炒得很兇的「暖化趨緩」, 「暖化停止」, 「暖化消失」,立論基礎都是最近15年的溫度沒有顯著上升,,這些圖表很「剛好」都從1997/1998開始,省略了前面一大段的資料,1997/98發生了非常強的聖嬰現象,溫度上升很多,所以一旦拿這個偏暖的年份做基準,後面15年平均溫度要比它高的機率自然就比較小。

但是誠實的說,最近這15年的溫度上升趨勢的確比1980-2000這段時間來得和緩,確切原因氣候學界還未有共識,有可能跟北極震盪或大西洋震盪這類影響週期在10-20年現象有關,但不代表CO2的影響消失了,只是在這樣子的時間長度裡,CO2的訊號可能被埋在其它變化底下。

可以看UK Met Office或NASA GISS的長期溫度資料圖,,會比較容易理解我的意思。

MP也說:

[地球氣候有沒有變暖]答案是肯定的。不論從各種實際觀測的資料或是氣候模式預報的結果,1900年以來,整個地球溫度趨勢是往上升的。最直接也最明顯的,可以從北極的海冰面積減少與高山上冰河大幅度地後移看到這樣的變化。

再來,我想要搞清楚氣候暖化真的是由人類活動所造成的嗎?如果是0-100的信心指數,你對這結論有多大的信心呢?

WT把這個問題可以分兩個部份討論:

(1)人類石化燃料排放的CO2真的多到可以影響大氣的CO2濃度嗎?

答案是肯定的而且我的信心度是100 XD

不管是從排放量的bottom-up估算, 或是利用大氣CO2同位素去做top-down apportionment , 都可以確定從1900以來大氣CO2濃度升高是石化燃料的貢獻

(2)1900以來的大氣CO2增加, 足以造成氣候暖化嗎?

答案是可以。IPCC估計的機會有90%(所以我的信心度也是90%)首先是這些CO2的溫室效應,會造成地球能量不平衡,大約有1.6W/m2的能量因此留在地球系統中,沒有被散失到外太空,這個1.6W/m2的數字是非常準確的,只要用最基本的輻射光譜知識就可以算出來。

再來是這多餘的能量會怎麼影響地表溫度。這一點是最主要的不確定性來源,因為氣候系統有許多feedback,當CO2讓溫度先升高一點以後,啟動了這些feedback,可以把能量重新分布,或是有機會造成新的能量不平衡去「增強」或「抵消」CO2的影響。

因為這些feedback的效果與CO2的影響幾乎是同時發生的,要從觀測資料去分出兩種訊號非常困難,所以才會需要依賴電腦模式,把目前大氣科學所知的物理與化學現象放進模式裡,用程式語言去模擬地球氣候的運作(這些模式建立的基礎是物理與化學公式,統計經驗只佔了一小部份,用來處理受限於電腦運算能力而必須簡化的一些過程,或是現有物化理論不能完善代表的一些過程)。 Ko gero pigiausios automobilių detalės BMW, Audi, VW, Volvo, Mazda, Ford, Honda, Renault ir kt.

如果在這些模式裡把人類排放的CO2拿掉,然後去模擬過去100年的氣候,並不會得到長期升溫的趨勢。如果把人類排放CO2放進去,則全球平均溫度的趨勢與觀測資料接近(但細節上會有出入,因為模式畢竟不是真實的地球)。

簡單地說,這些氣候模式綜合了現有大氣科學最完整的知識與技術,而且在可接受程度內能重現(代表)目前的氣候狀態。模式本身固然有要改善的部份(這也是許多主流科學家正在努力的方向),但要說模式完全不可信,或是缺少了極其重要的過程導至CO2的效應過度放大,我覺得是為反對而反對了,畢竟懷疑論者也拿不出顯著且正確的理論去解釋過去一百年的增溫現象,而是用一些也許有機會但理論不完備的因子 (太陽、宇宙射線、海洋環流…)去質疑一個機率高且理論成熟的解釋(CO2溫室效應)。雖然就言論自由與科研自由來說,沒有什麼假設是不能被談論的,但是就科學證據與完備性而言,兩種立場的份量不應該是對等的。

MP補充說:

「是不是人為因素造成暖化」這個問題比較難回答。 我書讀得不夠多,我給80好了.. XD

我們都知道,地球環境的變化,有他自己本身自然變動的規律。只要是這個環境的一份子,對於他的變化就是都有所貢獻的。今天人類探討環境的變化與否,其實最主要的是在討論這樣的環境是不是繼續適合我們居住,是不是能夠讓以後的人類像我們一樣,在這樣美麗的環境下,生生不息,世世代代地居住下去。

正如WT所寫的,經由現今科學嚴謹的實驗與反覆地辯證,顯示溫室氣體的確會造成環境上如此劇烈的變化,我個人 – 就我個人而言 – 覺得這時候探討人類「貢獻」了多少,是不是主導而造成整個環境變得惡劣,可能已經不是重要。(恩 ..我知道…我知道..鄉民就是那樣 OOXX..)

為什麼?

如果這時可以100%科學地斷定,這是人為影響這麼龐大系統的變化,那毫無疑問地,人類確實應有所節制,而不應再為所欲為。(這裡屆時再看看 IPCC AR5會不會有更明確的解說。)

相反的,如果這也確定100%是他本身自然的變化,這樣的環境很明顯地不是適合我們生存,我們更不應繼續破壞他,讓他雪上加霜。更遑論現在還更有人無視地地拼命持續排放CO2,拼命砍伐森林哩..

誠如WT所言,大自然氣候變動的頻率常常要多達幾十年以上(30年都可能太短,做頻譜分析只有幾個點,我想最好有50年.. XD)的積累,才能看到比較明顯的變異,十幾年的「平盤」或冷卻,也很有可能是為了下一波愈烈增溫做準備,我到覺得反而更應謹慎地看待這樣的轉變。

最後,我問兩位博士在學術圈會不會因為暖化的「主流說法」感到壓力,或是有沒有聽聞持相反意見者在學界被打壓(這是懷疑論者的常見說詞)?

WT說:

我完全不覺得有受到什麼壓力,(可能因為我還有身邊認識的人都不是懷疑論者 ?! XD)

論文投稿本要就有peer review的機制,能不能說服reviewer、editor、跟研究方法,證據論點強弱的關係比較大,這個不管做什麼題目都一樣,不過要挑戰或顛覆一個多數專家都接受的理論,會受到比較多目光詳細檢視或要求嚴謹,我覺得是很自然的人性吧。而且在比較high profile的期刊,審核討論的過程也許critical,但仍然是civilized and fair 。

至於conference,我曾經在AGU(美國地球物理學會)年會上看過幾次質疑暖化的poster (比例是幾千張裡面才有一張,沒有oral是很正常的因為參加人太多,大概10%的人能上台)。其內容與研究方法粗糙到不知所云的程度,但至少它的投稿被接受又順利貼出來了,只是沒有人去看,主要也是因為品質的關係。

氣候學界當然也會有「黑暗面」,但是跟其它領域黑的方法沒太大差別:搶經費、搶題目、老闆壓榨學生、資深排擠資淺等事情偶爾也是會聽到,但是我沒聽過有人因為對於暖化的立場不同而經歷這些事(除了那些媒體寫出來的以外)。

其實現在熱門的氣候研究題目並不是單純在吵暖化或沒有暖化,大家都在努力改進模式或研究那些複雜的feedback;只要把研究方向focus在這些地方,根本不需要在論文中爭論暖化與否也可以發表(當然還是有競爭有論證這些正常的過程要經歷)。所謂的「主流」科學家大部份也都是埋首在這樣子的研究中,不會去參與那些媒體網路上的大戰,有些比較outspoken的「主流」人士,要不就是經歷過共和黨主政時被打壓的時期,所以一直走倡議運動路線(如Jim Hansen),要不就是自己的研究被懷疑論者當箭靶只好跳出來戰(Michael Mann), 有些是看身邊的人被戰或覺得懷疑論的觀點太扯實在看不下去(Gavin Schmidt/Real Climate)。大部份的人都只想好好做自己的研究,閒暇之餘也許幫忙貢獻一點科學教育,只有在媒體戰得火熱或發生像氣候門事件的時侯,才會考慮表態一下來盡盡科學良知;這種狀態下,即使是懷疑論者,除非是很愛戰的,同事上司根本無從得知 =.=

最後我想說,全球暖化的科學討論很重要,一直在這上面打轉卻很浪費時間。我們永遠無法百分之一百確認全球暖化的因果關係,而科學不確定性不應該是拖延政策的藉口,很多節能減碳的政策對社會有益,例如減少高排碳高污染的火力發電改用清潔能源,又例如改用更清潔更有效率的交通工具,無論二氧化碳如何影響氣候,都應該是社會進步的方向。

文章很長,感謝看到這裡的讀者,我要特別感謝兩位朋友幫我上了很多課,也希望大家繼續就這個議題理性地討論,如果聽到身邊有人對全球暖化有疑義,請把這篇文章轉給他看喔。如果我有空,還要針對懷疑論多寫幾篇文章,敬請期待。

本文編輯自作者部落格兩篇文章「I」、「II

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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熱穹所壟罩的世界!——熱浪對全球造成的衝擊
科學月刊_96
・2022/11/26 ・4035字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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  • 駱世豪/中研院環境變遷研究中心博士後研究學者。

Take Home Message

  • 歐美熱浪的主因是噴流增強了熱穹的下沉,造成熱空氣北移和累積。臺灣的熱浪則是受到副熱帶高壓的影響。
  • 熱浪發生頻率變頻繁且強度變強,與溫室氣體排放造成的全球暖化效應增加有很大的關係。
  • 熱浪事件對生態、糧食、經濟和健康等面向都造成威脅,全球與臺灣熱浪的持續天數和強度都有增加的趨勢。

古代傳說中,后羿射下九個太陽讓地上的氣候適宜、萬物得以生長,古代的預言已經告訴我們,炎熱的氣候條件不利於萬物的生長。而在現今全球暖化的情況下,另外九個太陽會復活嗎?以上雖是玩笑話,但今(2022)年歐洲國家就受到熱浪(heatwave)嚴重影響,葡萄牙與西班牙最高溫度達到 45℃ 以上;英國更出現 54℃ 以上的極端高溫,發布有史以來第一個紅色高溫預警,並進入緊急狀態。

據統計,歐洲各國在 6 月因熱浪死亡的人數高達 2468 人。中國的溫度也突破近 62 年的歷史同期最高夏季平均氣溫,有 23 個省分出現 40℃ 以上高溫,許多地方都出現因熱浪致死的案例。臺灣也在 7 月中出現接近 40℃ 的溫度,並在多地出現 35℃ 左右、維持數天的極端高溫。近年來熱浪的強度和發生頻率不斷提高,造成人員經濟的損傷也愈來愈多,而究竟什麼是熱浪?它形成的背後機制為何?

熱浪是什麼?

「熱浪」是夏季主要造成災害的極端事件之一,根據世界氣象組織(World Meteorological Organization, WMO)的定義:「熱浪現象是指一個地區超過該地區的歷年最高溫度平均值 5℃ 以上,並且持續 5 天以上。」一個地區能維持極端高溫並持續一段時間,背後一定有些天氣系統所導致。

如近年歐洲、北美熱浪頻傳,主要因素就是噴流(jet stream)與熱穹(heat dome)所造成;東亞主要受太平洋副熱帶高壓(subtropical high)影響;印度和亞馬遜等熱帶區域則主要是受到降雨的影響。各區域因為氣候背景與緯度位置不同,造成熱浪的成因也有所不同,接下來我們會依序介紹世界各地氣候與緯度間的相互關係。

高空之龍所環抱的氣團

當北半球夏季中高緯地區噴流向北蜿蜒形成一個像 Ω(omega)的形狀時,就有可能形成熱浪(圖一),或因為它的特殊形狀而被稱為阻塞高壓(omega blocking)。噴流是一股由西往東的氣流,通常位於對流層頂,它的水平長度達上萬公里、寬數百公里,中心風速有時可達每小時 200~300 公里。

而噴流就像一個在地上亂甩的水管,蜿蜒的波動有時往北有時往南,當噴流在北美或歐洲地區蜿蜒向北時,會形成一個 Ω 的形狀,也會造成反氣旋(順時針)式風切,進而讓大氣產生下沉運動。在此區域內不易形成對流,造成穩定且乾燥的環境,也就是所謂的熱穹,或是阻塞高壓。噴流和熱穹是相輔相成的關係,噴流增強熱穹的下沉機制,將南邊的暖空氣往北傳送,並將熱空氣累積,所以才形成熱浪。

圖一:熱浪形成原理與機制
(資料來源:AFPgraphics)

而在東亞的夏季,氣溫主要受太平洋副熱帶高壓(subtropical high,以下簡稱副高)影響。副高中心約位於太平洋(東經 160 度、北緯 30 度左右),在它的增強過程中會向西伸擴張至中國東南沿岸,而當副高處於增強的狀態時,副高系統會再向西延伸且壟罩整個臺灣。

如上述所說,高壓壟罩的狀況下屬於對流穩定的晴朗天氣,配合上夏季的西南季風,將暖濕空氣往北傳送並堆積在副高所壟罩的區域上,最後在此區域形成熱浪現象。相較於北美、歐洲區域的乾熱浪,臺灣的熱浪屬於濕熱浪(wet heatwave)。除了極端高溫外,還有著高濕度的影響,悶熱的環境對人體有更大的傷害和影響。

另外,印度和亞馬遜熱帶區域雖屬於終年偏高溫的地區,但仍有熱浪現象產生,主要原因是降雨。熱帶地區主要氣候分為乾季與溼季,溼季通常為該地區的夏天,下雨能有助於該地區降溫,所以當降雨系統未出現、延遲或偏移,就很有可能會造成嚴重的熱浪。

熱浪造成的嚴重影響

熱浪事件對生態、糧食、經濟、健康等面向都造成諸多影響,以下將分為四類說明:

生態浩劫

根據聯合國(United Nations, UN)底下的政府間氣候變遷專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)第六次評估報告預測,如果到了 2100 年全球的溫度升高達到 2℃,陸地上大約 18% 的物種將面臨滅絕的高風險;如果升溫至 4.5℃,在我們有紀錄的所有動植物物種中約有一半將受到威脅。臺灣也面臨相同的狀況,當熱浪發生的頻率愈來愈高,持續時間和強度也都增加的狀況下,將發生物種多樣性減少、物種的分布改變、增加外來物種入侵機會等情況,對整體生態系平衡或農業生產造成衝擊。

糧食危機

IPCC 於 2019 年報告中指出,全球主要農產品(如玉米、小麥、大豆)產量都會受到全球暖化影響減產 1.8~4.5%。若情況持續惡化,到 21 世紀中則可能導致產量下降 5~30%。

經濟損害

美國報導指出熱浪會造成極端高溫,進而對人體產生危害,所以對於生產力(gross domestic product, GDP)也有影響。在高於平均水平的夏季氣溫下,每升高 1℃,美國各州的 GDP 就會下降 0.25%。國際信評機構標普全球(S&P Global)的報告預測,氣候變遷恐導致 2050 年前全球每年經濟產出損失 4%,臺灣位處的東亞區域則會有 1% 左右的損失(圖二)。

圖二:全球GDP損失分布預測
預估全球於 2050 年在中度暖化情境(RCP4.5)下,GDP 因水災、自然災害以及熱浪所造成的損失分布。
(資料來源:S&P Global Ratings, Trucost, 2022)

人體危害

對於人體而言,熱浪最嚴重的傷害為熱衰竭(heat exhaustion)。根據臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平臺計畫(TCCIP)的報告指出,2003 年的歐洲熱浪估計已造成七萬多人死亡;2010 年俄羅斯熱浪則導致超過 5 萬 6000 人死亡。科學家警告:「如果各國家和企業不採取激烈行動來削減溫室氣體排放,2050 年時的英國與高溫相關的死亡人數預計將增加兩倍,而且世界將經歷更頻繁、更強烈、更危險的熱浪危機。」

越來越熱的台灣——極端高溫天氣的頻率增加

熱浪發生頻率變頻繁且強度變強,主要與溫室氣體排放造成全球暖化效應增加有很大的關係。更進一步使用溫度發生機率圖解釋(圖三),若峰值愈接近右邊,代表高溫事件發生的機率愈高;反之,若峰值愈接近左邊,低溫事件發生的機率愈高。當全球暖化效應增強時,就如同圖三所顯示的新氣候,整體機率分布相較於舊氣候來說會往右偏移,往更高溫度的地方移動,造成熱浪事件的發生機率更高。

而實際上全球的變化也是如此,根據科技部、中央研究院環境變遷中心以及國家防災中心的報告,比較全球早期(1951~1980 年)和近期(1981~2010 年)的日最高溫資料(圖四左),在機率分布圖上可以看到往右偏移的情形,表示極端高溫事件的頻率與溫度都有增加的趨勢。

臺灣的夏季日最高溫度也有相同的趨勢變化,以臺北的資料為例,比對早期(1960~1990 年)和近期(2006~2017 年)的夏季日最高溫度,能發現近期的頻率分布向右偏移,夏季日最高溫度的發生機率增加,平均值也增加近 1℃(圖四右)。全球與臺灣的平均氣溫或極端溫度發生頻率皆有增加的趨勢。

圖三:全球溫度發生機率變化分布圖
若峰值愈接近右邊,代表高溫事件發生的機率愈高;愈接近左邊,低溫事件發生的機率愈高。當全球暖化效應增強時(新氣候),整體機率分布會往右偏移,造成熱浪事件機率增加。而實際上全球的變化也是如此。(資料來源:Matt 科學Taylor, BBC Weather)
圖四:日最高溫與日最低溫觀測頻率分布圖
(資料來源:《臺灣氣候變遷科學報告2017-物理現象與機制報告》)

在未來(21 世紀中後期)趨勢的變化中,研究學者利用模式推估,指出以現在的熱浪門檻為標準,未來若是能將全球暖化程度控制在低暖化情境(RCP2.6),則臺灣地區的熱浪不管是在頻率、持續時間或強度上,和現今的差異不大。相反的,在高暖化情境(RCP8.5)情境下,21 世紀末臺灣整個夏季都可能處於熱浪狀態。未來若暖化情況持續增長,熱浪的發生將成為常態,而且持續天數和強度也有增加的趨勢。

TCCIP 計畫依據 IPCC 所設定的溫室氣體排放情境,進行臺灣地區的溫度模擬:在高暖化情境(RCP8.5)推估下,世紀末可能增溫超過 4℃,而北部地區增溫較南部嚴重,高溫有可能影響農作物生長與收成。臺灣在未來將面臨更嚴重的熱浪衝擊,對於能源使用、公共衛生健康等都可能帶來前所未有的考驗,而這急迫性的問題,就像電影《普羅米修斯》(Prometheus)裡女主角說的:

「如果不阻止它,我們就會無家可歸!」(If we don’t stop it, there won’t be any home to go back to!)

溫室氣體排放情境假設:「RCP」

IPCC 的報告中長使用到的濃度路徑「RCP」為 representative concentration pathways 的英文縮寫,代表不同程度暖化路徑的人為溫室氣體排放量的「情境假設」,其中假設四種不同暖化情境,由輕微到最嚴重分別為 RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5,分別代表的意義如下:

  • RCP2.6:增溫最小且緩慢的情境,輻射強迫力先在 21 世紀中期達到最大值 3 Wm-2,大約和二氧化碳濃度 490 ppm 相似,然後再緩慢下降到 21 世紀末。
  • RCP4.5:輻射強迫力會在 21 世紀末達到一個穩定狀態的情境,約為 4.5Wm-2,和二氧化碳濃度 650 ppm 相似,代表世界各國會想盡辦法做到溫室氣體減量的目標。
  • RCP6.0:和 RCP4.5 相似,但輻射強迫力為 6 Wm-2,約為二氧化碳濃度 850 ppm,代表世界各國並沒有盡全力積極做到溫室氣體減量的目標。
  • RCP8.5:輻射強迫力持續的增加到大於 8.5 Wm-2,即二氧化碳濃度會大於 1370 ppm,代表世界各國並無任何減量的動作。
圖五:輻射強迫力隨時間的變化圖
(資料來源:TCCIP; Representative Concentration Pathway, GRID-Arendal/Studio Atlantis, 2021)
  • 〈本文選自《科學月刊》2022 年 11 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。
科學月刊_96
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靠天吃飯行不通,氣候變遷下的「進擊農業」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/12 ・2354字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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根據聯合國政府間氣候變遷專門委員會在 2022 年發布的第二工作小組「衝擊、調適與脆弱度」報告 (AR6 WII) ,人為導致的氣候變遷包含更頻繁、強度更強的極端天氣事件,以及在升溫情境下人類和自然都將面臨各種風險。

傳統的水稻耕作法在插秧時需要使用大量的水。(圖/envato)

去年 (2021) 年斯德哥爾摩研究所的報告指出,農業是受氣候變遷衝擊最大的產業之一, 不論是極端天氣或長期氣候模式轉變,農業所承受的風險是其他產業的好幾倍。

過去一年,臺灣各地經歷了大大小小的淹水和乾旱,我們常說農業是「靠天吃飯」,在氣候變遷之下,臺灣農業會遭受什麼衝擊呢?

靠天吃飯的農業

由於臺灣農作大多露天生產,更容易受溫度和雨量影響。暖化趨勢可能會使作物產期提前或延後,進而影響到品質與產量,以稻米為例,溫度上升的情境下,全臺稻米產量呈減少趨勢,二期稻作又比一期減產程度更大。

至於爲什麼稻作會分成一期和二期?主要因為臺灣介於熱帶、亞熱帶氣候之間,氣溫溫暖且雨量豐沛,一年內適合種植水稻的月份達十個月,因此每年可以種植兩期水稻,第一期通常在冬末春初時插秧,夏季收成,期間約在每年二月至六月;而第二期在七月至十一月,由於氣候條件不同,第二期的單位面積產量通常比第一期低,氣候變遷的升溫情境下,二期產量下降又更為明顯。

極端氣候的影響下,降雨分布也呈現兩極化,乾旱或是暴雨成為常態。(圖/envato)

此外,當降雨型態轉變,雨量太少時造成農作物缺水、強度過大則破壞外觀及品質;而大氣中的二氧化碳濃度提高,會導致植物體碳氮比上升,使農作物更容易遭受病蟲害感染。

雖然「靠天吃飯」的農業受到許多氣候變遷下的衝擊,但其實還有一句俗諺説:「只靠雙手不靠天,修得水利萬年甜。」

臺灣農業究竟如何要克服這些困難呢?一起來看看這些調適策略吧!

水資源不夠「旱田直播」行不行

這邊的直播可不是指在田梗間架手機鏡頭,現場 Live 給大家看作物生長,而是一種直接將水稻種子播在土裡的種植方式。但為什麼要採用旱田直播,而非插秧灌溉這種大家熟悉的方法呢?

水稻種植需要許多水,尤其在插秧時更需要長達三個月的「淹田」,也就是將插滿秧苗的田灌滿水,才可以讓秧苗好好長大。

而故事就要從新竹縣新豐鄉說起,新豐是新竹縣稻米產量最大的產區,然而卻是位於俗稱「風頭水尾」的地區,由於地理位置在石門水庫最尾端,灌溉時搶水搶不過上游的農田。

前面有提過,臺灣水稻一年中可以分兩期栽種,在一期稻作的淹田工作期間大約是一月至四月底,恰好落在臺灣十一月至四月的枯水期,正需要水的時候卻沒有水,使在地的青農開始思考,若未來水情更緊張時,新豐還能繼續種植水稻嗎?因此,必須找出能永續種植的解方。

於是,他們便開始嘗試「旱田直播」的種植方式,直播與傳統種植最大的不同在於,初期不插秧、不淹田,省去這兩個步驟便可以減少大量的灌溉用水。

旱田直播的前三步驟便是關鍵,首先為種子處理,就像是打電動時,在對戰前要先把裝備穿好以防止被攻擊,由於直播不會經過育苗,種子會直接在土壤裡發芽,必須先將種子消毒、裹上藥劑,避免感染水稻在發芽過程的常見疾病;接著是整地,透過整田機具打破犁底層,未來水稻種子發芽時,根系可以更深入土壤表層生長,即便在水分不充足時,秧苗也可以自己在土壤裡找水份;最後為播種,將種子直接播種至土上,再覆上一層土壤保水,給種子適合發芽的環境。

當然,最重要的還是秧苗長得怎麼樣,與生長時間相同的傳統秧苗單株作比較,旱田直播秧苗根系更長、更茂密;由於不用育苗,整地播種的時間提前至十二月底,地上部的莖、葉也有較充裕的時間生長,更為強健、耐旱,有可能成為未來氣候變遷下水稻產業的永續策略之一。

「好天要存雨來糧」—— 農業調適策略還有這些

這句古諺意思是告訴人們要未雨綢繆,替之後的變化做準備,就像現在的我們面對氣候變遷帶來的衝擊,也需要不同的調適策略,應對未來的挑戰。例如使用分子標記輔助育種,找出與性狀相關的基因後做記號,縮短育種時間,開發出能抵過逆境的品種。

而開發新品種的基礎建立在遺傳資源上,這些是幾萬年來大自然演化之下的結果,因此臺灣作物種原庫就像是一座銀行,保存著珍貴的遺傳資產 —— 作物活體種子。

就如同戰鬥組合技,有時經典能力加上新裝備就能發揮最大效用,過去農業發展過程中,前人便留下許多經驗的傳承,搭配現代科技及資訊,有望在未來走出一條永續的路。

臺灣的農業故事展示廳,介紹臺灣農林漁牧業各面向的新發展。(圖/國立科學工藝博物館)

位於高雄的國立科學工藝博物館「臺灣的農業故事展示廳」,便展示了臺灣農業的多元發展,不僅是氣候變遷的農業調適,從臺灣農業的本土特色到科技成就,例如從博物館級的「植物工坊」了解全人工光源、無土的栽種方式,智慧農業 4.0 又是如何改善畜牧業的生產,以及透過 DNA 互動遊戲理解新品種如何產生等,在參觀的過程中看見臺灣農業的今天和未來。

參考資料

  1. 斯德哥爾摩環境研究所報告
  2. 臺灣氣候變遷推估資訊平台
  3. 氣候變遷對台灣農業生產體系的影響
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淨零碳排 ≠ 不排碳!?  解密 COP26 後的永續關鍵字
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/11 ・1951字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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「2050 淨零碳排」從第二十六屆聯合國氣候變遷大會 (COP26) 後,便成為 2022 年各國政府和產業永續發展的熱門關鍵字。

到底什麼是「淨零碳排」?為什麼需要達到「淨零碳排」?COP 26 又是什麼?為什麼要特別在 2021 年提出來呼籲?

國立科學工藝博物館「氣候變遷展示廳」,模擬平均溫度升高1~6°C全球的改變。
(圖/國立科學工藝博物館)

加加減減的淨零碳排

「淨零碳排 (Net Zero Emission) 」雖然提到「零」這個字,但意思並非我們完全不能排放溫室氣體,而是利用加減法的概念,在特定一段時間內使「人為造成的溫室氣體排放 — 移除溫室氣體 = 0」

因此若要達成淨零碳排的目標,我們需要減少人為溫室氣體排放,其中包括生產能源過程的排放,以及產業排放;而移除溫室氣體的方法可以分為兩大類,一是自然碳匯,像是森林及海洋都能夠吸附、保存溫室氣體,二是人為開發負碳技術,例如碳捕捉、封存等。

至於為什麼要在 2050 年之前達到「淨零碳排」,首先需要先了解聯合國跨政府氣候變遷小組(簡稱 IPCC) 的第六次評估報告 (AR6),在透過過往資料以及氣候模式推估後,預估全球地表溫度將持續上升,至世紀末地表溫度上升將超過 2 ℃,除非在幾十年內大幅減少溫室氣體排放。而若希望將地表增溫控制在一定範圍內,必須要以淨零碳排為目標積極減碳。

一切要從巴黎協定說起 —— COP26 是氣候期中考

而 COP 其實是「締約國會議」的簡稱,是簽署「聯合國氣候變遷綱要公約 (UNFCCC) 」的國家們,一年一度齊聚一堂,共同討論怎麼應對氣候變遷的會議。COP26 是第二十六屆會議的簡稱,由於 2020 年 Covid-19 疫情爆發,實體會議延後至 2021 年在英國舉行。

COP26訂出2050淨零排放的目標。
(圖/ UNclimatechang flickr, CC BY 2.0)

看到這裡是不是不禁有個疑問:既然每年都開會,為什麼特定在 COP26 呼籲各國積極往淨零碳排的目標前進呢?

這就必須將時間倒轉回 2015 年,舉辦在法國巴黎的締約國會議 COP21,當時各國通過《巴黎協定》各締約方協議未來將一起努力控制地球氣溫的上升幅度,與工業化前的水平相比控制在 2 ℃ 以內,最好不要超過 1.5℃ 。要達到這個目標,就必須不以化石燃料作為能源及運輸,停止森林開發、徹底改革糧食生產,並想辦法減少溫室氣體。

但就和大學生作期末報告一樣,一開始就要訂好每個人的進度,寫好分工表後再約定時間一起檢視離完成還有多遠,為了達到目標,各國提出自己的承諾及實現計畫,巴黎協定規定簽署國家須提出「國家自主貢獻 (NDCs) 」,並且每五年或十年提交報告和檢討。

而在 2020 年時因疫情各國透過虛擬集會,來檢視各國是否有達成當初立下的承諾,就像是期中考,根據當年的聯合國報告發現,儘管因為 Covid-19 而造成二氧化碳排放量短期下降,但到本世紀末全球氣溫上升幅度仍可能超過 3℃,超過了巴黎協定的限制目標。

期末考能不能過 —— 關鍵在未來十年

雖然期中考結果有些不盡理想,但還不至於被死當,根據 2021年 IPCC 報告,在本世紀末前我們仍然有機會將地表增溫控制在 1.5℃ 以內,前提是在未來十年內,也就是 2030 年之前,須將全球溫室氣體排放量減半、導入潔淨技術,並在 2050 年達成淨零。

因此,COP26 就如同發出「期中預警」,是全球氣候行動的關鍵峰會,呼籲各國儘快提交淨零碳排策略,蔡總統在今年世界地球日宣布淨零轉型也是臺灣的目標,在追逐目標的過程中,從我們的生活周遭,包括交通、建築、消費等,到能源、產業結構,都將產生劇烈的變化,究竟永續轉型對我們的生活會有什麼影響,到時候地球會變什麼樣子呢?

氣候變遷展示廳「淨零島計畫」互動單元,介紹淨零排放的路徑。
(圖/國立科學工藝博物館)

今年國立科學工藝博物館的「氣候變遷展示廳」與經濟部能源局攜手規劃以「淨零策略」為主軸,由氣候緊急時代談起,介紹什麼是氣候變遷,從科學事實、氣候變遷造成的衝擊等,了解對我們的居住環境、糧食安全有何影響,以及能源轉型怎麼轉,臺灣發展再生能源的優勢在哪裡等。展覽中還有許多有趣的知識,像是豬的糞便竟然可以用來發電,還算是「循環經濟」的一種!

「未來已來-能源技術面面觀」-透過互動了解臺灣再生能源的過去、現在與未來發展。
(圖/國立科學工藝博物館)

想更了解氣候變遷和淨零碳排、能源轉型是怎麼回事,一起到國立科學工藝博物館「氣候變遷展示廳」參觀吧!

參考資料

  1. Emissions Gap Report 2020
  2. IPCC AR6 WGl
  3. Conference of the Parties (COP) – UNFCCC