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寫在《天氣之子》之後:來自古今氣候變遷的呼喊

嚴融怡_96
・2019/11/15 ・5330字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

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編按:本文有動畫電影《天氣之子》劇情。

「晴女」源頭背後的世界:所有人都為大雨所苦的古老時代

source:IMDB

「這個屋頂上是八百年前的畫了,天氣巫女的使命是治療天氣。她們可以看到天上的龍;上達天聽,讓人間的天氣回歸正常。」天氣巫女活躍的八百年前左右,這個世界的天氣是什麼樣子呢?

西元 1315 年,復活節結束不滿一個月的歐洲,被長達四個月的傾盆大雨侵襲,無論城市、農田都未能倖免於難。這場雨令許多地方農作減產,甚至開始有書籍將這場天災解釋為「天主的復仇」。

然而接下來的 1316 年並沒有帶來新年新希望,而是在春天再度降下大雨,更糟的是,西歐地區刮起了強風。這下不僅秧苗全被淹死;畜產也蒙受大量損失,再加上去年的陰霾,全歐洲都陷入了漫長的絕望。這樣的嚴峻氣候與環境一直持續到了 1321 年,造成全歐 150 萬人死於饑荒與瘟疫。屍體與被拋棄、毀壞的聖物遍佈的慘狀,令過去因職業、宗教對立的人們無暇紛爭,看不到盡頭的清運工作使他們都逐漸相信:這是上帝對人間長年戰爭降下的懲罰。

不過,後世的科學家們發現這為期 7 年的豪雨循環,其實只是長達 6 個世紀小冰河時期轉變期的其中一角。遠在地球另一端的日本,早在 13 世紀就面臨了氣候惡化,比歐洲更慘的是,飢荒、瘟疫之外,農民與武士發起的民變頻傳,甚至當時的皇城京都,也飽嚐物資缺乏之苦。

天氣巫女與從 13 世紀開始的惡劣氣候

「這是只有我和她才知道的,世界的秘密。」

一道微光從雲層中照向地面,一個女孩從醫院病房走出去,走進微光祈禱,瞬間,她和周邊的一切一起飄向天空。電影從驚人的美景與奇蹟開始,預示了男女主角的相遇,也將帶來晴天,無論外在內在。

在雨天抵達東京,卻無從謀生、飢寒交迫的帆高,幸運遇見女服務生陽菜救濟他一個漢堡(這可能成為了他十六年來最美味的一餐)。不只如此,陽菜還以 100% 晴女的能力使陽光重現,從此,兩人改變了彼此的生命。

source:IMDB

《天氣之子》之所以讓不分世代的日本人都感受深刻,是因為今年東京才剛剛經歷史上少見的漫長梅雨季1,從六月下旬開始東京就幾乎沒有出現過晴天,可想而知,人們多少隨天氣沾上了一抹陰鬱。

13 世紀的古代日本人面對的不只是心情上的陰鬱,還包括隨雨水而來的各種天災人禍。

「這個屋頂上是八百年前的畫了,天氣巫女的使命是治療天氣。她們可以看到天上的龍;上達天聽,讓人間的天氣回歸正常。但是她們的結局是悲慘的,因為她們是活祭品。」—— 2019 年,氣象神社的老爺爺如是說。

日本巫女文化大致在平安時代後期到室町時代(約西元 11 世紀到 16 世紀)達到最興盛期,爺爺所說,天氣巫女活躍的八百年前,正好非常接近日本氣候劣變的 13 世紀。

13 世紀以後小冰河時期開始的多變氣候,讓人們經常得面臨寒冷、多雨、日照量不足等氣候景況的歲月。並且世紀阿爾卑斯山冰帽越過高原地帶進入到落葉松樹林區,英法海峽到北海一帶低氣壓發達,暴風雨頻繁,從荷蘭到日耳曼地方沿海有數萬人因此溺斃。緊接著,1315 年引起前文所說的歐洲大饑荒(Great Famine),14 世紀全球氣候不穩加劇,查士丁尼瘟疫、黑死病接二連三席捲歐亞非區域。

在日本,這一波氣候振盪更持續蔓延到 15 世紀,戰亂也隨之繼續肆虐。偏偏江戶時代又繼承了中世紀晚期的氣候劣變情勢,時有大風暴與低溫的席捲。17 世紀的平均溫度甚至曾降到過去兩千年以來最低,日本亦因此發生過六次嚴重饑荒。(與日本相鄰的台灣,也在同一時期荷蘭東印度公司的在台紀錄中,留下「台灣北風強勁」的文字記載。)如果真的曾有過天氣巫女犧牲自己而去換得天氣恢復正常,在這長達幾百年的時間中,更顯得偉大與值得傳頌。

回到近現代的日本,天氣信仰與傳說自然也不斷圍繞著氣象的災變深化。根據文獻記載,直到江戶時代末,日本都仍流傳著大量和天氣有關的神怪傳說故事,像是可以預測天氣的小孩波小僧;在積雪的地方出現的冰柱姬;流傳在岐阜縣和愛知縣的木曾川流域,會在颱風天和豪雨天引起大洪水的遺水;在颱風旺季司掌暴風雨的獨眼龍一目連;擅長景氣和疾病預言,長有鳥喙的人魚狀妖怪天日子等等。這些神怪都是科學發展之前,人們對天氣異變的解釋與想像。

同樣面對氣候異常,有些人選擇了科學,有些人選擇了神靈。哪一邊才是扭轉劣勢的方向呢? source:IMDB

然而儘管天氣巫女神話跨越了時空,無私精神令人敬佩,現代人卻早已有了不同的氣候認知,氣象神社老爺爺向都市文明人須賀先生、夏美小姐解說故事的同時,也隱隱透露了古老文化觀與現代科學衝突:浩瀚天地始終運行,而渺小的人類似乎是用科學自顧自地解釋天地的樣貌。氣候變遷是事實,或是人的誤解呢?

近代氣候變遷研究小史:從樂觀看待到發覺大事不妙

20 世紀初瑞典的阿瑞尼士(Svante August Arrhenius)是首批注意到氣候變遷並預言今日全球暖化的科學家之一。他首次針對大氣中二氧化碳含量增加對地球氣候影響進行量化評估。他當時的估計是,工業革命後大氣中的二氧化碳含量加倍,可以使地球平均溫度上升約攝氏 4 至 6 度,這個數字與 21 世紀聯合國跨政府氣候變遷專門委員會(IPCC)評估報告推估的相距不遠。不過阿瑞尼士那時並未考慮海洋酸化、海平面上升、永凍土釋放微生物、與區域極端天氣等問題,純粹以自己身處的中高緯度農業區樂觀地認為,氣候增暖將有利於中高緯度地區農作物的生產。

到了 1939 年,地質學家法蘭索瓦.馬隆斯(Francois E. Matthes)在提交美國地球物理學會冰河委員會的報告書當中,首次提出了「小冰河時期(little ice age)」的概念,開啟我們對於氣候變遷週期的全新研究方向。而我們今日已知造成小冰河時期氣候寒冷化的原因包括:太陽黑子減少、火山爆發頻仍、地球軌道與傾角變率等等,氣候變遷、全球暖化更成為人人皆知的氣象研究顯學。

在人類古代歷史當中所見到的氣候變遷,多半是受到天氣變冷(小冰期)所造成的災難,但是當我們放大地質年代的軸線,卻可以發現許多重要的生物滅絕事件與極端氣候暖化的關係卻比較密切。像是泥盆紀後期滅絕事件(Late Devonian extinction)、二疊紀-三疊紀滅絕事件(Permian – Triassic extinction event)、古始新世極熱事件(PETM)等等。其中古始新世極熱事件發生在大約 5600 萬年前,對地球歷史尺度來講是極快的全球變暖時期,當時大量的碳釋放與溫度峰值極大改變了地球氣候,並使得深海生物體系徹底改變。

必須警惕的是,地球生物自己把自己消滅掉的案例不是沒有發生過。5 億年前,第一批類蠕蟲生物在海底演化時,牠們恣意在海床沉積物當中鑽洞,增進了水下沉積物的分解速度;加劇氧氣消耗與二氧化碳釋放,最終使全球暖化,自取滅亡。殷鑑不遠,偏偏人類近代持續向大氣中排放二氧化碳的速度,竟是古始新世極熱事件期間所釋放溫室氣體的 9 至 10 倍,若再加上其他的環境破壞與污染,是超速拉近我們與滅絕漩渦的距離啊!

虛構與現實互相輝映的無奈

陽菜竭盡全力扭轉天氣的樣子,與奮力應對氣候變遷的一些學界或生態人士為很相似——充滿無私精神。然而現實是,他們對抗災難,往往必須犧牲自己。

陽菜為了拯救東京,不得不犧牲與帆高的生命羈絆,甚至是自己。科學家和氣候工作者則必須走在最危險的氣候工作前線,面對來自四方的政治、經濟巨頭威脅。而帆高以及科學家、氣候工作者背後的家人,僅管不希望自身的愛人走在最危險的氣候工作前線,卻往往只能默默守候。

此外,在整部電影當中,帆高和陽菜在社會的最邊緣過著飄零的生活,雖然當中有須賀和夏美這些善心的大人給予溫暖義助,更多的卻是警察、告密者、冷漠商家的傷害。這些或許可以看成在氣候變遷的大時空當中,與先知先覺者拉扯的負面力量:可能是像川普這樣無視氣候變遷的政治人物;也可能是完全不相信氣候日趨嚴峻的市井小民。《天氣之子》當中最令人感動的是人——那些溫暖人士所帶來的小確幸,但是最讓人悲傷的也是人——大人們名為社會現實的無情枷鎖。

面對天地氣候的變遷,人類能扭轉局面,還是只能順應命運?

在《天氣之子》的結尾,須賀曾對帆高不屑地說:「你們還以為你們改變了世界?省省吧。自戀也要有個限度。」雖然須賀應該隱約猜測到男女主角確實曾經短暫地改變了東京的天氣,但是少數人的努力和那大千世界的混亂相比真的相當渺小,如果人類繼續沉淪下去,就算犧牲再多晴女也無法挽救世界。

正如同老奶奶對帆高所說的話:「東京在 200 年前也曾是一片海灣。如果真的變回一片海灣只是恢復原狀而已。」新海誠對於這個現代童話的處理相當地另類——沒有好萊塢式的壯烈犧牲挽救全世界,陽菜被勇闖天界的帆高救了回來,而東京繼續被極端豪雨所壟罩,甚至有大半被大水淹沒了。自然環境的改變下人類依舊渺小,毫無插手改變的餘地。

很多時候,我們說拯救環境,其實是「拯救我們原本所適應的環境」。畢竟,當環境的劣變達到人們所無法忍受的地步時,輕則中世紀氣候災難的重演,重則也許是人類滅絕。新海誠在《天氣之子》蘊含的,其實是更深層的氣候警世寓言吧!

後話:在現實世界也充滿特色的《天氣之子》場景

浮世繪裡的素戔鳴尊形象。 Source:wikipedia 

動畫中的氣象神社其實是「高圓寺冰川神社」——日本唯一供奉氣象之神的神社,除了天氣之子,過去也有許多日本電影、動畫以之作為故事場景。冰川神社的主祭神是素戔鳴尊,在這裡被視為掌理海洋與暴風雨的神明。2現在除了想要往氣象科學發展的學生會到此地來參拜,一些希望擺脫雨男、雨女身份;或是希望自己和家人的重要行程不會被雨打亂的人,也會來這個神社祈求天晴。緊扣氣象主軸,冰川神社還有販賣可愛晴天娃娃的造型御守;木屐形狀繪馬供人購買留念。(日本最久遠的占卜氣象方式,是以木屐拋擲落下的正反面作為判定依據(和台灣的擲筊類似),因此冰川神社才有這樣特殊造型的繪馬。)

表面上是祈求晴天,但每個繪馬上的願望背後都是祈禱者所重視的人生時刻。    source:IMDB

讓陽菜變成晴女的廢棄大樓頂樓神社,原型則是隱匿於銀座車站附近大廈中的小神社「朝日稻荷神社」。在日本傳統文化當中,高天原是天上眾神所住的地方,而在日本各地相傳是高天原;或與高天原相連的地方多為險峻的山岳地帶。動畫將高樓之上的神社當作人間和天界交會的邊界,這樣的場景設定也與傳說的有部分吻合。(祈求「生意興隆」的朝日稻荷神社因為《天氣之子》一夕成名,真是有趣的現象呢!)

Source:IMDB

注解:

  1. 日本氣象廳已釋出令和元年的夏季天氣報告,詳情請見〈夏(6~8 月)の天候
  2. 實際上素戔鳴尊在《日本書紀》、《先代舊事本紀》、《古事記》等古籍中也相當有名,比起作為氣象之神,他在出雲國的事蹟可能更廣為人知:身為葦原中國統治者的素戔鳴尊,因斬殺八岐大蛇挽救出雲國;並迎娶出雲國神么女奇稻田姬,從此成為出雲國守護者。近日蔚為話題的歷代天皇信物之一——天叢雲劍,傳說便是素戔鳴尊斬殺八岐大蛇時,在蛇尾當中發現的。

參考資料:

  1. 小松和彦、飯倉義之著,黃昱翔譯。2015。《日本妖怪完全圖解事典》(日本の妖怪完全ビジュアルガイド)。楓樹林出版社。
  2. 山口敏太郎著,涂紋凰翻譯。2019。《日本妖怪大百科詭祕檔案3:大迫力!世界の妖怪大百科》。楓樹林出版社。
  3. 田家康著,歐凱寧翻譯。2012。《氣候文明史:改變世界的攻防八萬年》。臉譜出版。
  4. 平藤喜久子著,陳家恩翻譯。2019。《日本神樣解剖圖鑑》。楓書坊文化出版社。
  5. 多田克己著,歐凱寧翻譯。2009。《日本神妖博物誌》(GENSO SEKAI NO JUNINTACHI4-NIHON HEN)。商周出版。
  6. 村上健司著,蘇暐婷翻譯。2018。《日本妖怪物語》(怪しくゆかいな妖怪穴)。麥浩斯出版。
  7. Brian Fagan 著,黃煜文翻譯。《漫長的夏天:氣候如何改變人類文明》(The Long Summer: How Climate Changed Civilization)。麥田出版。
  8. Gale E. Christianson 著,達娃翻譯。2017。《全球暖化文明史:從 18 世紀首度發現溫室效應開始,回溯 200 年來影響人類文明大變化的 19 個關鍵時刻》(GREENHOUSE: The 200-year story of Gloabal Warming)。野人出版。
  9. Mark Lynas 著,譚家瑜翻譯。2010。《改變世界的 6℃》(SIX DEGREES:Our Future on A Hotter Planet)。天下雜誌出版。
  10. 「東京・高圓寺」壞天氣快快遠離! 天氣之子聖地巡禮・氣象神社〉,《蹦蹦走跳東京的小日子》。
  11. 維基百科〈素戔嗚尊
  12. 維基百科〈八岐大蛇
  13. 研究發現首批促成全球暖化並自取滅亡的動物〉,環境資訊中心
  14. 新海誠《天氣之子》5 個「隱藏彩蛋」揭密!粉絲狂找《你的名字》主角在哪〉,柯夢波丹
  15. 蓮華胎藏院(Padma-garbha-avasani・きよきあかきはなむすびのみや)
  16. 新海誠《天氣之子》聖地巡禮地圖:新宿歌舞伎町、六本木展望台、台場 6 大必朝聖景點!〉,樂吃購!日本
  17. Earth may be 140 years away from reaching carbon levels not seen in 56 million years , ScienceDaily
  18. Review: “Weathering With You” Is a Giant Allegory for Climate Change , CINEMA ESCAPIST
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嚴融怡_96
12 篇文章 ・ 60 位粉絲
曾就讀中興大學土壤環境科學系,曾在中央研究院地球科學研究所擔任助理,長期作為台北鳥會的生態解說志工,並曾在多個學校社團擔任過講師;喜歡生態學、環境科學、地球科學、生物學、與科學史等領域,對科普教育和環境教育都有著很大的熱情。居里夫人曾說:『我們應該不虛度一生,應該能夠說我已經做了我能做的事。』希望一生都徜徉在科學的星河當中。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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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〉
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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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