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還記得今年那超火熱的五月天?難得一遇的特例或是氣候變遷下的慣例

  • 文/孫天祥

恭喜大家一同見證臺北測站三項 122 年來的 5 月新紀錄:月最高溫紀錄、最高月平均溫度紀錄與極端高溫天數。

「已經夏天了嗎?不是才五月嗎?怎麼還沒有端午節就這麼熱?」這大概是許多人今年五月的心聲。以臺北為例,2018 年 5 月 27 日上午 11 時 17 分,中央氣象局臺北測站量測到氣溫 38.2℃,不僅一舉打破了自 1991 年起高懸 27 年的五月最高溫紀錄,也寫下臺北測站自 1897 年開站以來,122 年間五月的最高溫紀錄(見下圖 1)[1]。且今年五月均溫來到 28.2℃ 也是歷史新高(下圖 2)[1]。

在極端高溫天數方面:2018 年五月臺北測站出現 8 天,也打破了原 2016 年的紀錄(5 天)。筆者在此恭喜大家,一同見證這歷史的一刻;但又不得不納悶:難道,臺灣的五月已經算夏天了嗎?

臺北測站 1897-2018 年歷年五月最高溫紀錄。(點圖放大)資料來源:中央氣象局,TCCIP重繪製

春夏秋冬、四季分明是臺灣的氣候特色,然而 2018 年的五月天似乎已悄悄發出求救訊號。

在回答這個問題之前,筆者想先問問大家:「你覺得春天何時結束?夏天又是何時開始呢?」你的答案決定了你是哪一種人!

  • 老一輩的人喜歡用二十四節氣來劃分:以立夏(5 月 5 日)這天象徵夏季的到來,一直到立秋(8 月 7 日)結束。
  • 天文學家對夏季的定義則是則是從夏至(6 月 21 日)到秋分(9 月 23 日)之間,長度一樣,均為94天。
  • 務農人家行事以農曆為基準,春季是農曆正月到三月;夏季始於農曆四月初一(2018/5 /15),終於農曆六月廿九(2018/08/10),歷時約 87 天。

然而,臺灣民眾大多使用國曆,普遍認為春季是國曆三、四、五月;夏季則是六、七、八月。

倘若使用一般民眾普遍認知的標準,今年五月明明熱到像夏天,還熱到破紀錄,卻被歸類在春天,怎麼說都好像有點不合理呀,到底 2018 年的五月是不是單一年度的個案例外呢?

為了解決這個問題,我們必須回顧過去一百多年五月的月均溫紀錄[1]。透過臺北測站自 1897 年起的五月均溫度觀測資料暨趨勢線(圖 2),我們可以看出:

臺北測站過去 122 年來,五月平均氣溫有逐漸上升的趨勢,升溫趨勢約為每年0.016℃。隨著時間越近,從過去長期 122 年增溫趨勢:每年 0.016℃;50 年增溫趨勢:每年 0.037℃,到近十年增溫趨勢:每年 0.233℃。可見增溫趨勢有明顯加快的現象。

看到這裡,大家心裡所想的應該與筆者同:原來臺北五月平均氣溫已經慢慢地成長這麼多,那麼季節分佈是否會有所改變?而這些高溫紀錄會不會也是一個臺灣氣候變遷的求救訊號呢?

臺北測站歷年五月平均溫度紀錄暨升溫趨勢圖。資料來源:中央氣象局,TCCIP重繪製)

以多年溫度資料計算「氣候季節」

氣候變遷的其中一個變化是平均溫度升高,那你可曾想過:溫度的變化是否會對季節的時序造成影響呢?科學家與專家們通常並非使用上述「固定日期」的方式來定義季節的起始,他們使用的是「氣候季節」[2],這是一種以多年溫度資料的年循環週期作為基礎的分季方法,通常依照下列四個步驟來定義氣候季節(夏季與冬季)。

步驟一:計算出長週期(週期一年以上)的每日均溫資料。

步驟二:將日均溫資料以總體經驗模態分解,得到一組濾波後的長期日均溫資料,波峰(最高溫)與波谷(最低溫)分別代表夏季峰值與冬季峰值。以長期日均溫資料中溫度最高的連續 90 日,其頭尾兩日的平均溫度作為夏季閥值;反之,溫度最低的連續 90 日,頭尾兩日的平均即為冬季閥值。

步驟三:以 1961-1990 年為氣候基期,將其平均值定為氣候季節之夏季與冬季的閥值。

步驟四:透過夏(冬)季閥值的給定,以閥值與長期日均溫資料所交會之點,便可決定夏季起始、夏季結束、冬季起始與冬季結束等四個時間點。

以溫度定義冬夏兩季的方法與步驟。(點圖放大)圖/作者提供

透過「氣候季節」一窺臺灣的季節時序變化

臺灣研究氣候變遷的學者專家們,整理了臺北、臺中、臺南、恆春、臺東以及花蓮等六個具有 100 年觀測資料的氣象局溫度測站長期變遷資料(表 1),以氣候季節的定義方式,分析六個測站在 1957 至 2006 年約 50 年期間的冬季與夏季日期與峰值溫度[3]。發現除恆春站較無明顯變化,其他各測站均有夏季日數增加的情形。此現象以臺中站最為明顯(每十年增加 8.41 天),其餘四站約每十年增加 5~6天。冬季日數方面:仍是恆春站較無明顯變化,其他站則是以每十年 5~8 天的速率減少。看到這裡不得不說:恆春真不愧是恆春,果然是「四季恆春」。

總和而言,在這 50 年期間,臺灣夏季已經增長近一個月,而冬季則縮短近一個月[3],此結果也顯示臺灣的季節時序已明顯改變。

表 1:臺灣季節變化趨勢,六測站夏冬兩季日數的長期變化趨勢統計。正值表日數增加、反之則代表日數減少(單位:日/十年);以及峰值溫度趨勢(單位:℃/十年),正值表溫度上升。(資料年份:1957~2006 年)

一窺明日世界:未來五月高溫日數恐增加

除了研究過去氣候的變化之外,科學家更使用全球氣候模式推估未來氣候。針對大家關心的「極端高溫」現象,他們使用了德國 Max Plank Institute 發展的 ECHAM5/MPI-OM(以下簡稱 ECHAM5),以及日本氣象廳發展的 MRI-JMA(以下簡稱 MRI)兩種氣候模擬結果進行推估[3],同時比較兩模式模擬 20 世紀末(1979-2003 年)與 21 世紀末(2075~2099 年)的極端高溫天數之差異,藉此了解極端高溫變化趨勢。

首先,在極端高溫日的溫度增幅方面,與 20 世紀末相比,21 世紀末全台極端高溫日的溫度增加可能超過 0.7℃。極端高溫日數改變部分,與 20 世紀末相比,21 世紀末全台可能增加超過 90 日。兩項指標依北中南東等四分區略有不同,但可以發現兩個模式在兩項指標均呈現成長趨勢(圖4)[4]。

臺灣極端高溫未來推估:高溫日的平均溫度改變量(左)與高溫日數改變量(右)。藍色表ECHAM5模式推估;綠色表MRI模式推估。
圖片來源:《臺灣氣候的過去與未來》,TCCIP。

研究團隊亦分析兩個模式對於未來極端高溫日的時間分佈的推估,發現原本在 20 世紀末,極端高溫日多集中在 6、7、8 月,佔全年度高溫事件的九成,這的確符合一般民眾對於夏季時間就是 6 月到 8 月的期望。然而,未來極端高溫日的推估,恐怕就沒這麼樂觀了。推估結果顯示,在 21 世紀末,極端高溫日發生機率將大幅提高,不只是發生在 6、7、8 月,而是從 4 月到 10 月都有機會發生,其中以 5 月與 9 月增加最為明顯,代表高溫五月天有可能成為新常態(圖5)[4]

圖 5:臺灣極端高溫未來推估:月份與天數。藍色為使用 ECHAM5 動力降尺度模式進行推估、右側橘色則是使用 MRI 動力降尺度模式進行推估。 圖片來源/臺灣氣候的過去與未來,TCCIP。

走筆至此,我們可以得到一些結論:在氣候變遷的影響之下,平均溫度與最高溫度皆有增加的趨勢,這也連動影響「季節變遷」。人們傳統對「夏季」的起始時間定義可能已經改變,夏天不但變會得更熱,也將會變得更長,今年五月出現破紀錄的高溫,以及像夏天的天氣型態,並非偶然,未來將可能是常態!

最後置入性行銷一下,文中提到的氣候變遷研究學者,不是別人,正是科技部臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫團隊(Taiwan climate change projection information and adaptation knowledge platform),又簡稱 TCCIP 計畫團隊 [5]。此計畫主要任務在提供可靠、客觀且在地化的氣候變遷資料,因此,除了本文提到的溫度與季節變遷之外,更研究了其他氣候變遷課題,例如:降雨變遷、颱風變遷等等。

 

最後,就用 TCCIP 推出的上面這支短片:《一分鐘看懂臺灣氣候變遷科學報告2017》,來做個結尾。想知道更多、瞭解更多,也歡迎參觀臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台粉絲專頁

參考資料:

  1. 中央氣象局觀測資料查詢系統
  2. Yan, Z., J. Xia, C. Qian, and W. Zhou, 2011: Changes in Seasonal Cycle and Extremes in China during the Period 1960-2008. Adv. Atmos. Sci., 28 (2), 269-283.
  3. 周佳、李明安、許晃雄、洪志誠、盧孟明、陳正達等,2017:《臺灣氣候變遷科學報告2017 第一冊 物理現象與機制》
  4. 國家災害防救科技中心、中央研究院環境變遷研究中心、科技部「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫」,2018:《臺灣氣候的過去與未來》
  5. 臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台
 

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關於作者

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。

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