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透過花粉考古認識古代氣候!——宜蘭 2 千年前的豪雨,竟和聖嬰現象有關?

科技大觀園_96
・2021/12/13 ・3861字 ・閱讀時間約 8 分鐘
宜蘭梅花湖,林淑芬採樣沉積物的地點之一。圖/林淑芬

用花粉認識古代氣候

人類從古至今都受到氣候影響,想認識古代人類,勢必要了解當時當地的環境條件。考古領域中,擅長古代氣候的專家也有一席之地,中央研究院歷史語言研究所的研究副技師林淑芬,就扮演這樣的角色。

林淑芬在臺灣大學地質科學系就讀碩士班時,專注的題材是土壤。後來因緣際會進入中研院史語所工作,接觸到考古學,因此就讀博士班時改以花粉為主題,調查宜蘭近 4,200 年來的花粉紀錄,藉此探討古代的環境及氣候,與宜蘭史前文化發展的關係。這些工作令她成為臺灣罕見以花粉研究考古的專家。

植物是環境中重要的一部分,但是植物的組織幾乎難以留存;所幸小小的花粉不但輕、數量多,而且結構堅固,有機會長期保存。花粉專家只需要普通的光學顯微鏡,多半能識別到植物「屬」的層級,再加上電子顯微鏡,可以進一步分辨出「物種」。 

電子顯微鏡下的蒿屬花粉。圖/林淑芬

然而,環境中每種植物花粉留存下來的機率不一,光憑花粉不足以重建當時的地貌;不過比較各種植物花粉組成在不同年代間的變化,推論氣候、環境在不同年代的改變,倒是十分合適的分析策略。

林淑芬主要研究宜蘭的古代花粉,她從梅花湖、龍潭湖等地點採樣,分析地層中不同年代留下的沉積物,推測當時的氣候與環境。在取得豐富成果的過程中,她曾經犯下推論錯誤,卻意外成為目前新方向的突破契機,還連結到反聖嬰現象對臺灣史前文化的影響。這其中的曲折是怎麼回事呢?

茵陳蒿的誤會:耐旱植物,反而是豪雨指標

距今約 800 年前,宜蘭有大量茵陳蒿的花粉留下。一般認為茵陳蒿是長在沙地的耐旱植物,所以沉積物中見到大量茵陳蒿花粉,表示那時氣候乾燥,有利於耐旱植物大量生長。當時的考古紀錄也出現超過百年的中斷,即沒有人類活動的紀錄,林淑芬推論那時大環境乾旱,不利於人類生存。

然而,其他資訊令林淑芬懷疑自己早期的推論。詳細考察茵陳蒿在宜蘭的生長模式以後,林淑芬驚覺真相其實完全相反:耐旱的茵陳蒿,事實上是暴雨頻繁的指標!

羅東溪上游河床上的茵陳蒿。(圖/林淑芬)

宜蘭有些河流,在雨量少的季節地表水量不足,河水往往潛入地下成為伏流。乾涸的河床佈滿礫石,不利植物生長,只有如茵陳蒿一類的耐旱植物可以生存。在雨季或颱風帶來大雨時,河床恢復為流水的河道,乾季時生長在河床的植物會被沖走;等到再度進入乾季,茵陳蒿又會再次長滿河床。

上述狀況若是一再反覆發生,花粉記錄中茵陳蒿的出現數量就會大增。假如古代狀況一樣,意謂茵陳蒿大量生長的年代,其實是豪雨頻繁發生的時期;因此當時考古紀錄中斷,其實和降雨過多有關,而非氣候乾燥。

宜蘭的環境與考古記錄

藉由花粉及其他資訊,可以重建宜蘭古代的環境、氣候變化。宜蘭地形如同口袋般,三面被高山圍繞,一面朝向太平洋。冰河時期結束後,海平面上升。距今約 14,000 年前,海水逐漸湧入宜蘭平原地區;8,000 多年前,淹沒面積達到最大,當時宜蘭平原只有現在一半大。接著,海水漸漸後退,距今 3,000 年前,海水退到距離目前海岸線西方 2 到 3 公里處。 

丸山遺址。圖/蘭陽博物館提供

宜蘭最早的考古遺址可能距今達 5,000 年。在新石器時代早期、中期,整體上遺址數量稀少,位置接近海邊;到了新石器時代晚期(以丸山文化為代表),遺址數量增加;距今 2,400 到 3,600 年間,遺址幾乎都位於內陸的丘陵地帶,或許和平原被海水入侵有關。

有趣的是,宜蘭在距今 2,000 多年前之後,幾乎不再有人類活動的記錄,要等到 1,300 年前才恢復。距今 800 到 1,300 年間,宜蘭進入鐵器時代早期(以十三行文化普洛灣類型為代表),遺址分佈於海岸附近,接著便是上述提到超過百年的中斷期。直到距今 600 年前的鐵器時代晚期開始(以十三行文化舊社類型為代表),宜蘭平原上再度留下大量遺址。

宜蘭地區史前遺址分布圖。圖/林淑芬

宜蘭 2000 年前頻繁豪雨,竟然和聖嬰現象有關?

為什麼距今 2,000 多年前開始,人類在宜蘭消失那麼久?氣候應該是重要因素。不論河流沖積扇或湖泊沉積物,都見證當時頻繁的豪雨,而且比距今 800 年前的規模更大。那段時期出現不少赤楊屬植物的花粉,赤楊是所謂的先驅植物,通常在植被匱乏的地區搶先生長,若它們能留下大量花粉,意謂那個時期原本的植被遭到消滅。

不過數百年的龐大雨量也改變了宜蘭的地貌,創造出更平坦、肥沃的沖積平原,彷彿「都更」一般,令宜蘭平原成為更適合人類居住的地區,才有隨後鐵器時代的興旺。

非常有趣的是,宜蘭最近數千年來降雨量最高的兩個時段,距今 800 和 2,000 多年前之後一段時期,剛好都是聖嬰—南方震盪(El Niño-Southern Oscillation,簡稱 ENSO)最頻繁發生的時候。這令林淑芬想到:莫非太平洋遠方發生的 ENSO,也影響到遙遠的宜蘭? 

宜蘭梅花湖沉積物的氾濫砂層,可與熱帶東太平洋自距今 2,000 年前開始,ENSO 活動頻繁發生的時期相對應。上方為加拉巴哥群島 El Junco 湖泊的砂級沉積物百分比,中間為宜蘭梅花湖(MHL-5A 岩心)中的砂級沉積物百分比,下方為宜蘭梅花湖(MHL-5A 岩心)中的沉積物性質變化。圖/林淑芬

東北季風與颱風,共伴效應帶來豪雨

颱風以外,宜蘭降雨主要來自秋冬季的東北季風。假如颱風經過臺灣南方,當時又有東北季風同時出現,颱風的外圍環流與東北季風交互作用,便可能導致豪雨,稱為「共伴效應」。由於牽涉東北季風,共伴效應往往在 9、10、11 月上演。此時路過的颱風有機會變成共伴颱風,即使颱風沒有靠近臺灣,仍可能引發共伴效應。

林淑芬由蘇澳、宜蘭、竹子湖氣象站取得 1982 到 2016 年的降雨數據,和颱風等資訊比較,判斷這 35 年間至少出現過 18 次共伴颱風。有些颱風距離臺灣數百公里遠,臺灣甚至沒有發佈颱風警報,但是它們導致的共伴效應,仍帶給宜蘭龐大雨量。

反聖嬰年,共伴颱風數目最多

ENSO 發生的地點位於太平洋東部赤道一帶,卻可能帶來世界性的影響,使某些地區出現極端氣候。根據海洋聖嬰指標的定義,假如區域內的海洋表面溫度(SSTA)連 5 個月比平均高出 0.5 度,便定義作異常溫暖的「聖嬰年」;反之,則為異常寒冷的「反聖嬰年」。1982 到 2016 年期間有 13 年為正常年,聖嬰、反聖嬰年各 11 年。

18 次共伴颱風中,13 個正常年出現 2 次,11 個聖嬰年出現 5 次,反聖嬰年最多,11 年出現 11 次。研究鎖定的 35 年間,共伴颱風在反聖嬰年出現的數量、比例都最高。例如 2010 年的梅姬颱風,就是反聖嬰年在宜蘭帶來豪雨的共伴颱風。

熱帶太平洋地區 1982-2016 年 Nino 3.4 海洋聖嬰指標(Oceanic Niño Index, ONI)隨時間變化圖。黃色菱形符號為宜蘭地區的秋季共伴颱風事件;位於紅色區塊為聖嬰年,發生 5 次,藍色區塊為反聖嬰年,發生 11 次,未填色區塊為正常年,發生 2 次。圖/修改自林淑芬,2018,《大氣科學》。

反聖嬰年為什麼有更多共伴颱風?一個可能是反聖嬰年颱風生成的位置距離臺灣比較近,路過臺灣的機率更大;另一個可能是反聖嬰年的東北季風比較強,不過仍需要更多證據。ENSO 會不會、如何影響臺灣,至今仍沒有定論。假如推論正確,表示儘管臺灣距離遙遠,至少在擁有獨特口袋地形,能突顯共伴效應的宜蘭,仍然會受到 ENSO 的影響。 

林淑芬認為,在反聖嬰年,東北季風與颱風發生共伴效應的事件較多,帶給宜蘭龐大雨量。圖/何庭劭繪

不過上述研究對象是現代,該如何應用於千百年前的考古?古代 ENSO 事件沒有這麼詳細的逐年解析度,只能估計一段時間內發生的頻率;對照之下,發現古代宜蘭降雨量高的時期,ENSO 的頻率也高。假如 ENSO 透過共伴效應影響臺灣,可以想像宜蘭受到的影響最大,而考古上宜蘭人類消失的時候,周圍的臺北、新北、花蓮仍持續有人居住。 

宜蘭平原。圖/林淑芬

上百年頻繁豪雨,應該不會只有單一成因;人類活動除了氣候之外,也還受到許多因素影響。不過透過古代花粉、最近的氣象記錄,林淑芬依然找到一條很有價值的線索。倘若歷史上 ENSO 真的影響過臺灣,或許不只限於宜蘭,也在臺灣其他地區造成過不一樣的影響——這也是林淑芬接下來希望回答的問題。

即使如今科技水準遠勝古代,現代人依舊受到氣候影響。研究現在能找到認識古代的線索,了解古代也能替現在帶來指引,這是考古學研究過去,對現在的一大意義。

參考資料

  • 林淑芬,2008,聚落發展與自然環境變遷——以宜蘭地區史前為例,《臺灣史前史專論》
  • 林淑芬,2018,宜蘭地區秋季共伴豪雨與聖嬰—南方震盪的遙相關,《大氣科學》
  • 林淑芬,2019,大地脈動下的宜蘭史前先民,《地質,38卷,第4期,第66-70頁》

 

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科技大觀園_96
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為妥善保存多年來此類科普活動產出的成果,並使一般大眾能透過網際網路分享科普資源,科技部於2007年完成「科技大觀園」科普網站的建置,並於2008年1月正式上線營運。 「科技大觀園」網站為一數位整合平台,累積了大量的科普影音、科技新知、科普文章、科普演講及各類科普活動訊息,期使科學能扎根於每個人的生活與文化中。


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防酒駕肇事,只能靠重罰?|知識長專欄 ep.2

鄭國威 Portnoy_96
・2022/01/25 ・2625字 ・閱讀時間約 5 分鐘

酒後駕駛肇事,並不是最多人傷亡的交通事故,雖然相關宣導與罰則一直有在加強,但由於「隨機」、「難以預防」、「應報正義難尋」等特性,只要相關消息傳出,總會令人特別難受。新聞媒體也很清楚,為了建構新聞價值,報導通常會極盡所能把肇事者描述成糟糕、邪惡之人。

但事實上,在意外發生的前一秒,這位酒駕者就跟你我一樣,只是個一般人,可能特別失意,或是非常快活,但他並不想傷害誰;可也正因為這樣,不只受害者,乃至於整個社會的合理怒氣,都無處安放。

(延伸閱讀:演員吳慷仁針對酒駕罰則臉書貼文下,Leon Huang 黃致豪 律師的回應、以及李俊宏醫師的文章

酒駕意外發生的前一秒,肇事者就和你我一樣,可能特別失意,或者非常快活,他並不想傷害誰。圖/Pexels

想改變行為,不能只改變行為

我認為要消除酒駕,不能只針對行為本身,因為提高罰則跟事故下降不完全是線性關係。心理學上有一比喻:象、騎象人,以及路徑。象代表我們的直覺衝動,騎象人代表我們的邏輯判斷,路徑則代表行為實現的方向,大部分的時候,我們都任由力大無窮的大象決定要做什麼跟怎麼做。

舉例來說,早上很冷,你心中的大象想繼續睡,但騎象人說得趕快起床上班。若大象贏了,騎象人還會幫忙解釋,例如「還有特休可以請」,「有人可以代班」,「若上班時想睡效率也不彰,不如繼續睡」等等。若對此主題感興趣,請參考《學會改變》一書。

如果你不想當每天早上都遲到或請假的人,就得讓心中的騎象人更有方法地引領跟訓練大象,例如利用《原子習慣》、《彈性習慣》裡的建議,這就不多談了,歡迎大家找書來參考。

讓心中的大象順著路走

我們都知道,大象力量很強。如果你也有在下著冷雨的週一早上賴床遲到,或找藉口請假的經驗,那就不要質疑會有人喝酒開車、打瞌睡開車、吸毒開車……無論我們怎麼針對個人宣導告誡都一樣。

因此在個人層次之外,想解決整個社會的問題,政策制定者需要打造一條好走的路徑,創造一個環境,讓聽話的大象或頑皮的大象,都往這條路走。不是因為被鞭斥或威嚇,而是讓人們心中那組騎象人跟大象都覺得,這條路徑很自然、很正常、很好走。

打造一條好走的路徑,讓人們心中的騎象人和大象都覺得,這條路走得很自然。圖/GIPHY

讓販賣者跟製造者負責

在酒駕這個題目上,路徑不外乎「酒」、「車」。就跟美國的槍枝問題一樣,他們沒有辦法禁槍,所以只能強化溯源,讓槍枝販賣者跟製造者負起責任。

同樣的,如果我們沒有打算禁酒跟禁止人類駕駛,那就要溯源,讓酒類製造者跟販賣者,以及車輛製造者跟販賣者,為其產品造成的社會負面外部性負起責任。

社會要有共識,來要求酒跟車的販賣與製造者負起連帶責任。有共識,才有可能立法。這像是現在人們對於排碳跟氣候變遷之間的因果關係有了理解、對於減碳有了共識,立法要求排碳大戶負起責任、用綠電、付碳稅,才言之成理、得到民意支持。而排碳大戶也會為了避免成本不斷提高,積極改良製程、節水節電,做循環經濟。

想像一下:如果我們現在可以接受,為了避免病毒傳播開來,到任何一個地點,都要用手機掃描 QRcode,便於溯源跟控制擴散,那能不能也要求每一個飲酒的人在喝酒之前掃描酒瓶跟場所?

每次查獲酒駕,不管有沒有意外,都要公佈酒駕者喝的酒是哪個牌子的酒、販賣的場所是哪一間、哪個廠牌的車輛、哪家公司賣的車。

然後這些企業才會開始感受到「酒駕造成的外部性」被內部化了,變成自己肩膀上的事情了。企業會比政府更能想出聰明的辦法,讓酒駕數字下降,同時維護自己的營收。

公佈酒駕者喝的酒是哪個牌子的酒、販賣的場所是哪一間,讓販賣者跟製造者負責,使企業感受到「酒駕造成的外部性」被內部化,變成自己肩膀上的事。圖/Pexels

期待企業主動扛責、定規則

其實為了防酒駕,政策已經很多,例如讓指定代駕變成文化、讓計程車業者提供代駕便利服務、鼓勵或要求提供飲酒的場所負起勸導責任、在從小到大的教育場景中不斷灌輸、提高肇事者刑責嚇阻等等……就在本文發布的今天(2022.1.24)立院三讀刑法及道路交通管理處罰條例修正,「再次加重酒駕刑度、增訂併科罰金最高三百萬元。初犯肇事致人重傷或死亡,就沒入車輛。同車共責罰鍰增加、酒駕累犯的年限從五年延長為十年, 酒駕累犯公布姓名照片。」

圖片取自行政院臉書

然而這些措施過去到底有沒有效,以後會不會有效,其實需要研究。例如全球已開發國家都有飲酒吸菸比例下降的情形,主要的原因可能是人們有了更上癮的手機跟遊戲,而且缺乏社交。但同時,新的車禍肇事原因也隨之誕生:邊開車邊用手機。

不同於酒駕,手機跟汽車製造商已經提出許多方式來減少人們開車時用手機而分神的情況,例如你的手機上應該就有「開車模式」。(我的 iPhone 有)我很期待有企業率先提出作為,在被規定限制前,成為規定制定者。

最後,雖然我期望自己理智看待酒駕議題,但身為一個小學生女兒的父親,每次看到肇事新聞,心臟其實跳得特別快。

走在路上提心吊膽,擔憂每一台馬路上的車,是不是由某個神智不清的人在駕駛?因為沒有人行道而被迫走在馬路上的我們,會不會在下一秒就遭殃?想到自己可能永遠沒辦法放心讓她自己上下學,也會笑自己是不是保護過度;但住在台中,只要出門就必然看到好幾起交通事故,也坐實了我的擔憂。

圖/GIPHY

如果我們能夠用集體的智慧跟合作,把這個擁擠且跟疫區比鄰的國家,變成世界上應對疫情最好的國家,我們當然也能夠成為大幅減少酒駕或其他危險駕駛,乃至於把整體交通安全,做得比現在更好許多的國家。我是這樣想啦。

 

鄭國威 Portnoy_96
141 篇文章 ・ 21 位粉絲
是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。