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在氣候變遷的影響下,更要聰明的與水一起生活──《科學月刊》

科學月刊_96
・2018/05/19 ・2923字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 508 ・六年級

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  • 范賢娟/科普寫作者

氣候變遷是個讓現代人感受深刻的議題,許多人都為此感到憂心。臺灣大學生物環境系統工程學系童慶斌教授則根據研究表示,我們所面對的是過去不曾見過的現象,很難從經驗中去找答案。然而,只要善用科學知識並具分析與整合的能力,說不定可從中找到發展的新契機,甚至開拓新的產業、聰明生活。

今(2018)年 3 月 24 日,童慶斌在高雄科工館舉辦的《健康科學大師在科工講座》跟聽眾分享「在氣候變遷的影響下,我們如何聰明的用水生活」。演講一開始他針對題目「用水生活」一詞更正,覺得或許用「與水生活」會更好,其中深意請讀者慢慢閱讀體會。

圖/pxhere

臺灣獨特的自然環境

臺灣山多且高,河川短急,降水後很快便流到海洋,雖然這在多人眼中是缺點,但從另外一個角度來思考,萬一淹水時就可以快速地排水恢復。在水資源供給上的缺點卻變成在淹水議題的一個優點,這是臺灣地形一個很有特色的地方。

臺灣的天氣是雨季(5~10月)與乾季(11~4月)明顯,尤其南部地區一年約 2500 公釐的降雨量有 90% 是集中在雨季,乾季僅有 10%。因此正常來講,4 月會是臺灣最缺水的時刻。如果 5、6 月適逢乾梅,7、8 月又少颱風,那就會有更嚴重的缺水問題,因此在水資源管理上會是個考驗,因為大量的雨水很快就流掉了,能收集的很有限。而在全球暖化的影響下,極端旱澇交互出現,這些極端的氣候事件規模越來越大、頻率越來越高,的確增加了風險管理的難度。

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猶記得 2009 年莫拉克颱風來前原本預計會對北部帶來較大的風雨,南部則希望能給極度乾渴的水庫帶點水,原本 8 月 7 日水利單位還召開抗旱會議,沒料到 8 月 8 日南部受到旺盛西南氣流影響帶來大量的雨水,留下許多歷史紀錄。想看看:

一個水庫管理者,從極度乾涸的低水位,看到幾個小時內水庫水位不斷上升,他怎麼知道未來流入的水量是水庫可以容受,還是要即早洩洪?

石門水庫。圖/wikimedia

災難處理雖不完美,但恢復很快

2001 年的納莉颱風曾在 9 月 17 日造成臺北大淹水,當初捷運的擋水閘門以百年回歸頻率洪峰的規模設計,沒想到輕易被超越,大量泥水進入包括臺北火車站的捷運地下空間,雖讓許多機具受損,但也及時成為蓄水池使得地表淹水不至於更嚴重。臺北捷運當時有 10 多個站體空間都淹水,但經過 3 個月的搶修,最後在該年 12 月 15 日全線恢復通車,這樣的復原速度相當快。

童慶斌強調,世界上很少有地區像臺灣一樣雨量那麼大、那麼集中,臺灣的都市防洪設計標準是每個小時排水量大約 70 公釐,不過近年來的降雨常常超過此數字,自然會淹水。不過,國外有些區域時雨量 20 公釐就開始淹水,所以臺灣現有的排水設施絕對比多數地方還好,雖然在面對越來越多的短時大量降水,現有設施還是稍嫌不足。

圖/wikimedia

因此,應思考還能如何進行輔助,而非全然否定掉現有的方式,否則將會越改越糟。童慶斌建議,不要光靠一個中央集中方式來處理,例如可以讓建築物在降水時都可吸收儲存部份的水量。納莉風災時的水淹捷運站雖是個諷刺,代價太昂貴,但也的確可考慮建造人工溼地、蓄水池等方式,這些積少成多的做法,多少可以緩衝大雨來時的傷害。

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然而,實際執行會遭遇許多困難,例如若利用建築短暫的滯留降雨,就牽涉到建築法規的修改,故需要跨層級、跨領域、跨部會的溝通,這在現行體制下很不容易完成。童慶斌還建議大家心態上不要奢求大雨時完全不淹水,要達到這樣的成本太大;反之該抱持著如果雨量太大太急就能接受淹水事件,但要有良好的預警系統保護人命安全,而災後也可快速復原。

圖/flickr

善用知識與資訊,防災更聰明

這些應變策略不該只是憑著個人經驗來思考,童慶斌建議要參考現在各部門既有的各項資料,然後根據「政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)」對氣候變遷風險的架構考慮三個面向作系統性的分析:一是危害(hazard),例如強降雨、乾旱等;二是脆弱度(vulnerability)用來表示我們所關心人事物的本身特質,例如在強降雨下是否容易淹水或坡地崩塌等;三是暴露(exposure),指的是在空間上的分布,也就是所關心的人事物是否會於該處出現。

藉由指標分析與空間分布,可呈現氣候變遷下的熱點區域及各地區可能遭受特定災害的風險程度。藉由風險圖的等級區分及展示,了解風險區位相對分布,即可提供政府單位決策者參考。

圖說:IPCC氣候變遷風險。(IPCC第五次評估報告)圖/永續發展研究室

在童慶斌的分析架構當中,這不光是政府的事情,也要邀請利害關係人(包括決策者、科學家、民眾等)針對關鍵議題來討論,公私協力一起製作出危害地圖與風險地圖,進一步擬定策略。目前政府各單位已經建置許多資訊雲,但如何讓這些既有的「雲」凝結成「雨」降落下來,使其功用發揮,則似乎仍有段距離。或許從政府角度來說要思考該如何做不容易,但可以考慮放手讓資訊公開透明且正確,鼓勵有興趣的軟體開發者想辦法去開發相關的資訊服務應用,這說不定是最容易水到渠成的事情。

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而這些應用也不光用在防災,也可讓我們擁有更好的生活。例如你想去哪邊旅遊後,帶點名產回家烹煮,有個 APP 參考當地氣象、農產菜價之後,能提供一些建議。這些訊息的整合,可以讓我們更積極地迎向知天、順天、樂天的生活。然而,也有人會擔心有些資訊公開後會有重大影響,譬如知道哪些地段常淹水,說不定水災風險高的地方房價低靡,造成現行屋主抱怨。

不過換個角度來看,過去汐止常淹水,房價曾經低靡許久,但後來政府意識到淹水嚴重性,推動員山子分洪道工程,2005 年完工之後多次啟用分洪,汐止淹水的問題就徹底解決,房價也水漲船高。因此,不須過度擔心資訊公開後短暫的衝擊,而該放長時間去看這樣才有助於讓大家正視問題,一起尋求解法。

哪些區域在那些情況下可能會淹水,這些都應該可以運用資訊來表明。圖/wikimedia

順應自然、掌握知識運用創意

童慶斌不斷提醒大家,臺灣特殊的環境讓我們所面臨的危機比其他地區還大,而國人在其中應變調適很快,恢復能力很強,因此在國際上跟別人分享臺灣經驗是很有價值的。未來就看國人在順應自然的時候,能不能掌握知識並用更富有創意的眼光去設想未來情景,結合臺灣產業在軟體、製造業的專長,譬如說設想水下生活、城市梯田等方式,用系統的方法與知識服務來支援發展調適路徑,以達成有品質的永續未來。

 

〈本文選自《科學月刊》2018年5月號〉

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什麼?!你還不知道《科學月刊》,我們48歲囉!

入不惑之年還是可以當個科青

 

 

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文與  益福生醫 合作,泛科學企劃執行

昨晚,你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎?這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾,甚至在腦海中數了幾百隻羊,大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程,讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇:你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠,我們得先認識身體的一套精密防衛系統:下視丘-垂體-腎上腺軸(HPA axis) 。這套系統原本是演化給我們的禮物,讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時,能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動,腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙),這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性,讓我們在危機中保持清醒 。

然而,現代人的「劍齒虎」不再是野獸,而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

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在理想的狀態下,人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後,身體會進入「修復模式」,此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點,讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素(Melatonin)接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號,它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素(Orexin)神經元,幫助大腦順利關閉覺醒開關。

對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說,身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態 / 圖片來源:envato

然而,當壓力介入時,這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出,長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化,使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌,更會讓食慾素在深夜裡持續活化,強迫大腦維持在「高覺醒狀態(Hyperarousal)」。 這種令人崩潰的狀態就是,明明你已經累到不行,但大腦卻像停不下來的發電機!

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升,而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸,分泌更多皮質醇來試圖消炎,高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期(REM),導致睡眠品質變得低弱又破碎,最終形成「壓力-發炎-失眠」的惡行循環。也就是說,你不是在跟睡眠上的意志力作對,而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關:PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局,科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系:腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」,而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便,更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話,直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」(Psychobiotics)。

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腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路,這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」/圖片來源:益福生醫

在眾多研究菌株中,發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發,累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」(First Night Effect, FNE),也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難,俗稱認床。科學家在進行實驗時發現,補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期(NREM)的睡眠長度,且入睡更快,起床後也更容易清醒。更重要的是,不同於常見的藥物助眠手段(如抗組織胺藥物 DIPH)容易造成快速動眼期(REM)剝奪或導致睡眠破碎化,PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力,它能有效縮短入睡所需的時間,並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現,即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理(Heat-treated),轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」(Postbiotics),其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點,讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中,科學家觀察到一個耐人尋味的現象:當詢問受試者的主觀感受時,往往會遇到強大的「安慰劑效應」,無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人,主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相,讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而,客觀的生理數據(Biomarkers)卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後,實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人(84.6%)出現了夜間褪黑激素分泌增加,且壓力荷爾蒙(皮質醇)顯著下降,這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統,而不僅僅是心理安慰。

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最值得關注的是,對於那些失眠指數較高(ISI ≧ 8)的族群,這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後,不僅生理標記改善,連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間,以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌:https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠:構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息,而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠,關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石,始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境,到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統,並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現,身體便能更順暢地啟動睡眠開關,回歸自然的運作節律。

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與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持,每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始,為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

與其將失眠視為意志力的抗爭,不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通 / 圖片來源 : envato

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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作,泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡,乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生;但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視,那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」(IPF),其預後往往不太樂觀,確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先,我們得先破解一個迷思:肺纖維化並不是單一疾病,而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」,腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象,患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕,像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是,IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化,是兩種完全不同的概念。

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IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性,一旦形成就很難逆轉 / 圖示來源:shutterstock

肺部為何會變成「菜瓜布」?

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布?這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織,就是肺部間質組織(interstitium)的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍,包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下,肺部損傷後會啟動修復機制,並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內,這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號,導致負責修復工作的「纖維母細胞」(fibroblasts)被過度活化,進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織,最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現,這個過程之所以棘手,在於它是一個「惡性循環」,肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ,它們相互加乘,演變成難以阻斷的強大破壞力。

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雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸,特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外,患有自體免疫疾病(如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎,)的患者,他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人,必須特別警覺。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ,但已知某些特定族群的風險更高。/ 圖示來源:shutterstock

打斷惡性循環的挑戰,為何只對抗「纖維化」還不夠?

面對這個不可逆的疾病,醫學界長年束手無策,直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥:Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺,首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而,這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望,卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看,這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題:既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊,那麼,我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略,從而更有效地打斷這個惡性循環?

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找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題,科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素:磷酸二酯酶 4B(PDE4B)

為什麼鎖定它?讓我們看看它的「雙重作用」機制:

  1. 關鍵位置: PDE4B 同時存在於免疫細胞(與發炎有關)與纖維母細胞(與纖維化有關)當中。
  2. 作用機制: PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP(環磷酸腺苷) 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
  3. 雙重抑制: 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性,細胞內的 cAMP 就不會被分解,濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞,同時產生抗發炎抗纖維化的雙重效應。

簡單來說,鎖定並抑制 PDE4B,就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程,有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來,全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗,我們相信,在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後,期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

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最後,我們必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手,雖然現有的治療手段能延緩惡化,但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織,因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

必須再次提醒,特發性肺纖維化(IPF)與漸進性肺纖維化(PPF)是極具破壞性、且不可逆的疾病。/ 圖示來源:


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氣候變遷讓缺水、淹水更嚴重,臺灣做好準備了嗎?——專訪水利署賴建信署長
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/10/31 ・3262字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 經濟部水利署 委託,泛科學企劃執行。

「30年後,我們將面對更嚴峻的缺水考驗。」水利署署長賴建信接受我們採訪時坦承地說。

水利署署長賴建信

近年,全臺西部地區都曾遇過「供五停二」的停水措施,,缺水問題更早已是全球問題。根據 2021 年發表在 Nature Communication 上的論文,2016 年全球有 9.33 億的城市人口面臨缺水問題,約為總人口的 12 %;依據過往趨勢推測,至 2050 年,全球將有 16.93-23.73 億的城市人口面臨缺水問題,相當於 2050 年總人口的 17%-24%。

為什麼全球缺水問題會如此嚴重呢?賴建信署長認為首要是「氣候變遷」改變了降雨強度與頻率,並舉生活中的經驗來說明氣候變遷:

「生活在臺灣地區的我們,會感覺到最近好像很久都不會下雨,然後不下雨的時候很熱,但一下雨,雨滴大到打在身上都會痛。」而近期紐約暴雨造成地鐵淹水癱瘓,也是氣候變遷造成的。

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氣候變遷讓降雨更加極端

賴署長說:「可以說以後的降雨會非常集中在特定某幾天。就像剛剛講的,就是突然暴雨,然後接下來一個大乾旱。 」

無論是缺水還是淹水,氣候變遷造成的影響都不容忽視,賴署長表示,不只是降雨頻率會更低,降雨地區也會更加不平均,降雨的強度也會有所提升。

依照聯合國政府間氣候變化專門委員會最糟糕的預測(SSP5-8.5),到了這個世紀中,臺灣暴雨強度會比世紀初提升 20%,世紀末會提升 40%,即便是最優預測(SSP1-2.6),也會在世紀中提升 15.7%。

據上所述,氣候變遷讓全人類無法迴避「降雨不均造成的地區性缺水」,以及「降雨強度提升造成的地區性水災」這兩個問題。雖然個人、企業與政府都為了減緩氣候變遷有所作為,但賴署長也表示,我們該「從科學擁抱殘酷現實,對未來做最壞打算」。

簡單來說,若所有締約國都遵守聯合國氣候變遷大會(COP)的決議完成減碳工作,那氣候變遷也只是不再加劇,並不會立刻恢復到過去的型態,而只要有其中幾項沒有達成,那全世界就得面對更嚴峻的情況。

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回到開頭賴署長所說的 30 年,我們還有時間做好基礎建設,降低氣候變遷對人民造成的影響。「從2016年開始,我們就思考這些問題,思考說臺灣未來面對的自然環境,我們應該如何因應、構築一個怎麼樣的未來。所以當時我們就開始思考包括區域調度、多元水源等相關計畫。」

賴署長提到的「區域調度」相關計畫,即是目前正在進行的「珍珠串計畫」。

地區性缺水解決方案—「珍珠串計畫」

「珍珠串計畫」預計把台灣西部像珍珠一樣珍貴的水源,用聯通管線串聯起來,讓珍貴的水資源可以妥為應用。

臺灣降雨時間和空間差異極大,桃園至屏東等西部地區,在 5 月至 10 月是豐水期,11 月到隔年 4 月是枯水期,然而北北基與宜蘭等東北地區,卻是完全相反,10 月至隔年 4 月有東北季風帶來的豐沛雨量,此時若能將東北地區的水調度至西部地區,將能緩解西部地區缺水。而未來面對更加極端的降雨情況,也能提供一定的支援。

珍珠串計畫的聯通管線預計將在 2028 年全數完成,而在 2021 年旱災中搶先開通的「桃園—新竹備援管線」,從桃園每日調度 20 萬噸的水給新竹,在旱災期間總計調度 2300 萬噸,約是 0.6 座寶山第二水庫的蓄水量,不僅讓新竹地區免於限水所苦,也讓新竹科學園區的科技業能維持生產。

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寶山第二水庫。圖/Wikipedia

不僅管線串聯,更要開創「多元水源」

有了聯通管串聯,就能解決缺水問題嗎?賴署長給出否定答案:「如果只有一種供水方式,突然有意外就完了。當然要有多股水源,多條管線。」

過往開發新水源,直覺想到的是蓋水庫,不過蓋水庫不僅要謹慎評估該地是否有充足水源,考慮安全性及經濟性是否合理,更要謹慎評估對環境生態的影響,通常一座水庫從規劃到興建完成,需耗時數十年的時間。

為了因應氣候變遷與逐步增加的用水量,水利署目前已朝「多元水源」的方式來尋找新水源,像是南化與寶山第二水庫藉由「溢流堰加高」擴增蓄水量,臺中水楠經貿園區淨化污水再利用的「再生水」,以及以及高屏溪的「伏流水」與新竹的「海淡水」,這些多元水源將與水庫水、川流水及地下水等傳統水源共同支撐起全臺用水。

此外,水利署也正想辦法讓洪水資源化,臺灣山高水急,大雨過後的洪水大部分都流向大海,只有少部分可被水庫收集,像是「河槽人工湖」就能增加收集水量,來供應日常使用,或補注超抽的地下水。

地區性強降雨解決方案—從「不淹水」轉變為「耐災韌性」

受氣候變遷影響,近年臺灣短延時強降雨頻率提高,低窪地區或排水系統也時常發生淹水,顯現目前臺灣防洪工程的不足。

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過去臺灣由於預算有限,治水策略多以建護岸、堤防或下水道為主,然而這種作法有其極限,即便已完成防洪工程的區域,也未必能面對未來極端降雨的情況,為此,水利署改變過往治水策略,從「不淹水」轉變為「耐災韌性、與水共生」,而在多年來中央與地方政府的聯合推動下,各地開始邁向「逕流分攤」的方式來治理水患。

「逕流」是指下雨時地表土壤無法吸收的水份,在地表形成的水流。「逕流分攤」是在淹水較為嚴重的河段,於新建(或改建)公共設施時,以不妨礙設施功能,建設洪水期間可收集逕流的滯洪池。此外,為提升土地耐淹能力,「出流管制」政策也要求開發單位,必須提升建築物的透水、保水與滯洪能力。

以日本東京鶴見川為例,由於東京市的發展,導致土地保水、滲透能力降低,洪水尖峰流量增加,更容易發生淹水。為此日本將橫濱日產體育館建置成兼具滯洪功能的公共設施,來應對鶴見川的洪峰流量,館場下方的滯洪池高度高達五公尺,平日則作為停車場使用。

橫濱日產體育館。圖/Wikipedia

「我們希望所有的土地都能更有效地利用,例如我們學校的操場,如果下面是一個蓄水池,那大雨下來是不是就不容易淹水了?」賴署長表示,近期開工的鹿港洛津國小的地下停車場兼滯洪池工程,正是「逕流分攤」的案例。

風暴將至,我們能做好準備嗎?

賴署長略為嚴肅地說:「我不期待氣候型態會回到 30 年前。」並重提了在 IPCC 的最優預測(SSP1-2.6)下,臺灣仍必須在 2050 年面對暴雨強度提高 15.7% 的情況。

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無論我們怎麼做,風暴已確定到來,那麼我們能事先做好準備嗎?賴署長說:「我認為我們能做到的,是使用適當的方法趨吉避凶。」隨著科學進步,模擬變得越來越精準,但終究還是預測,存在不確定性,雖然 2050 年最優預測是暴雨強度提高 15.7%,但上限呢?真的就只有前面提到的 20% 嗎?賴署長提醒我們要面對氣候變遷的現實,並在面臨風暴來臨之前做好準備,這個準備不只要能面對預估強度,更要有足夠的韌性,來面對超越預期的情況。

最後,賴署長說:「每個巨大的改變,一定是從一個微小的生活習慣,比如說開始固定運動,或是固定減少能源浪費。」也許現在看來微不足道的小動作,都將是未來的「重要一步」,就像蝴蝶效應一樣。

相信科學數據,擁抱不確定性,積極做出因應,這不僅是賴署長個人的想法,也是水利署全體的信念,唯有如此,才能在超乎預期的「風暴」來臨之前,做出最好的選擇。

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在氣候變遷的影響下,更要聰明的與水一起生活──《科學月刊》
科學月刊_96
・2018/05/19 ・2923字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 508 ・六年級

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  • 范賢娟/科普寫作者

氣候變遷是個讓現代人感受深刻的議題,許多人都為此感到憂心。臺灣大學生物環境系統工程學系童慶斌教授則根據研究表示,我們所面對的是過去不曾見過的現象,很難從經驗中去找答案。然而,只要善用科學知識並具分析與整合的能力,說不定可從中找到發展的新契機,甚至開拓新的產業、聰明生活。

今(2018)年 3 月 24 日,童慶斌在高雄科工館舉辦的《健康科學大師在科工講座》跟聽眾分享「在氣候變遷的影響下,我們如何聰明的用水生活」。演講一開始他針對題目「用水生活」一詞更正,覺得或許用「與水生活」會更好,其中深意請讀者慢慢閱讀體會。

圖/pxhere

臺灣獨特的自然環境

臺灣山多且高,河川短急,降水後很快便流到海洋,雖然這在多人眼中是缺點,但從另外一個角度來思考,萬一淹水時就可以快速地排水恢復。在水資源供給上的缺點卻變成在淹水議題的一個優點,這是臺灣地形一個很有特色的地方。

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臺灣的天氣是雨季(5~10月)與乾季(11~4月)明顯,尤其南部地區一年約 2500 公釐的降雨量有 90% 是集中在雨季,乾季僅有 10%。因此正常來講,4 月會是臺灣最缺水的時刻。如果 5、6 月適逢乾梅,7、8 月又少颱風,那就會有更嚴重的缺水問題,因此在水資源管理上會是個考驗,因為大量的雨水很快就流掉了,能收集的很有限。而在全球暖化的影響下,極端旱澇交互出現,這些極端的氣候事件規模越來越大、頻率越來越高,的確增加了風險管理的難度。

猶記得 2009 年莫拉克颱風來前原本預計會對北部帶來較大的風雨,南部則希望能給極度乾渴的水庫帶點水,原本 8 月 7 日水利單位還召開抗旱會議,沒料到 8 月 8 日南部受到旺盛西南氣流影響帶來大量的雨水,留下許多歷史紀錄。想看看:

一個水庫管理者,從極度乾涸的低水位,看到幾個小時內水庫水位不斷上升,他怎麼知道未來流入的水量是水庫可以容受,還是要即早洩洪?

石門水庫。圖/wikimedia

災難處理雖不完美,但恢復很快

2001 年的納莉颱風曾在 9 月 17 日造成臺北大淹水,當初捷運的擋水閘門以百年回歸頻率洪峰的規模設計,沒想到輕易被超越,大量泥水進入包括臺北火車站的捷運地下空間,雖讓許多機具受損,但也及時成為蓄水池使得地表淹水不至於更嚴重。臺北捷運當時有 10 多個站體空間都淹水,但經過 3 個月的搶修,最後在該年 12 月 15 日全線恢復通車,這樣的復原速度相當快。

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童慶斌強調,世界上很少有地區像臺灣一樣雨量那麼大、那麼集中,臺灣的都市防洪設計標準是每個小時排水量大約 70 公釐,不過近年來的降雨常常超過此數字,自然會淹水。不過,國外有些區域時雨量 20 公釐就開始淹水,所以臺灣現有的排水設施絕對比多數地方還好,雖然在面對越來越多的短時大量降水,現有設施還是稍嫌不足。

圖/wikimedia

因此,應思考還能如何進行輔助,而非全然否定掉現有的方式,否則將會越改越糟。童慶斌建議,不要光靠一個中央集中方式來處理,例如可以讓建築物在降水時都可吸收儲存部份的水量。納莉風災時的水淹捷運站雖是個諷刺,代價太昂貴,但也的確可考慮建造人工溼地、蓄水池等方式,這些積少成多的做法,多少可以緩衝大雨來時的傷害。

然而,實際執行會遭遇許多困難,例如若利用建築短暫的滯留降雨,就牽涉到建築法規的修改,故需要跨層級、跨領域、跨部會的溝通,這在現行體制下很不容易完成。童慶斌還建議大家心態上不要奢求大雨時完全不淹水,要達到這樣的成本太大;反之該抱持著如果雨量太大太急就能接受淹水事件,但要有良好的預警系統保護人命安全,而災後也可快速復原。

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圖/flickr

善用知識與資訊,防災更聰明

這些應變策略不該只是憑著個人經驗來思考,童慶斌建議要參考現在各部門既有的各項資料,然後根據「政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)」對氣候變遷風險的架構考慮三個面向作系統性的分析:一是危害(hazard),例如強降雨、乾旱等;二是脆弱度(vulnerability)用來表示我們所關心人事物的本身特質,例如在強降雨下是否容易淹水或坡地崩塌等;三是暴露(exposure),指的是在空間上的分布,也就是所關心的人事物是否會於該處出現。

藉由指標分析與空間分布,可呈現氣候變遷下的熱點區域及各地區可能遭受特定災害的風險程度。藉由風險圖的等級區分及展示,了解風險區位相對分布,即可提供政府單位決策者參考。

圖說:IPCC氣候變遷風險。(IPCC第五次評估報告)圖/永續發展研究室

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在童慶斌的分析架構當中,這不光是政府的事情,也要邀請利害關係人(包括決策者、科學家、民眾等)針對關鍵議題來討論,公私協力一起製作出危害地圖與風險地圖,進一步擬定策略。目前政府各單位已經建置許多資訊雲,但如何讓這些既有的「雲」凝結成「雨」降落下來,使其功用發揮,則似乎仍有段距離。或許從政府角度來說要思考該如何做不容易,但可以考慮放手讓資訊公開透明且正確,鼓勵有興趣的軟體開發者想辦法去開發相關的資訊服務應用,這說不定是最容易水到渠成的事情。

而這些應用也不光用在防災,也可讓我們擁有更好的生活。例如你想去哪邊旅遊後,帶點名產回家烹煮,有個 APP 參考當地氣象、農產菜價之後,能提供一些建議。這些訊息的整合,可以讓我們更積極地迎向知天、順天、樂天的生活。然而,也有人會擔心有些資訊公開後會有重大影響,譬如知道哪些地段常淹水,說不定水災風險高的地方房價低靡,造成現行屋主抱怨。

不過換個角度來看,過去汐止常淹水,房價曾經低靡許久,但後來政府意識到淹水嚴重性,推動員山子分洪道工程,2005 年完工之後多次啟用分洪,汐止淹水的問題就徹底解決,房價也水漲船高。因此,不須過度擔心資訊公開後短暫的衝擊,而該放長時間去看這樣才有助於讓大家正視問題,一起尋求解法。

哪些區域在那些情況下可能會淹水,這些都應該可以運用資訊來表明。圖/wikimedia

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順應自然、掌握知識運用創意

童慶斌不斷提醒大家,臺灣特殊的環境讓我們所面臨的危機比其他地區還大,而國人在其中應變調適很快,恢復能力很強,因此在國際上跟別人分享臺灣經驗是很有價值的。未來就看國人在順應自然的時候,能不能掌握知識並用更富有創意的眼光去設想未來情景,結合臺灣產業在軟體、製造業的專長,譬如說設想水下生活、城市梯田等方式,用系統的方法與知識服務來支援發展調適路徑,以達成有品質的永續未來。

 

〈本文選自《科學月刊》2018年5月號〉

什麼?!你還不知道《科學月刊》,我們48歲囉!

入不惑之年還是可以當個科青

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科學月刊_96
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