防災2.0專題（四）：運籌帷幄 決策系統力

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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本文轉載自「研之有物」，為「中研院廣告」。

• 採訪撰文｜田偲妤、王怡蓁
• 責任編輯｜田偲妤
• 美術設計｜蔡宛潔

震盪整個台灣的巨響

1999 年 9 月 21 日凌晨 1 點 47 分，一場芮氏規模 7.3 強震將眾人從睡夢中驚醒。震央位於南投縣集集鎮，主因是車籠埔斷層逆向抬升導致全臺多處災情慘重，史稱九二一大地震。

中央研究院「研之有物」專訪院內社會學研究所林宗弘研究員，他與國家地震工程研究中心、國內外學者攜手合著《巨震創生：九二一震災的風險分析與制度韌性》統整臺灣 20 年來地震科學研究成果，記錄受災社區的重生故事。一起了解這場世紀強震，如何促使臺灣災害科學與政策改革向前跨出一大步！

地震災害中隱藏的風險

地震可說是最致命的天災，1989 至 2019 年間，全球前 25 起死亡人數最多的災難，地震就佔了半數以上。而臺灣更是好發地震的高風險區，根據全球地震模型估計，臺灣幾乎全島都有地震風險，在全球地震危害度排行上名列前茅。

其中，九二一地震是臺灣二戰後最嚴重的震災，導致 2444 人不幸罹難、近 11 萬戶房屋全倒或半倒，財產損失超過新臺幣 3 千億。

難以預測的地震造成生命財產的一夕損失，如再加上人為缺失、制度不健全，以及社會本身的貧富差距、階級與族群不平等因素，將加劇災害的嚴重程度。

為防範悲劇再度發生，中研院社會學研究所研究員林宗弘，與國家地震工程研究中心劉季宇博士、國家災害防救科技中心前主任陳亮全教授、師大環境教育研究所林冠慧教授等共同作者，參考聯合國政府間氣候變遷專門委員會（IPCC）多篇文獻，採用包含以下 4 組風險因子的「風險函數」來評估震災隱藏的各種風險。

風險＝

f (危害度 (hazard,+), 暴露度 (exposure,+), 脆弱度 (vulnerability,+), 韌性 (resilience,-),…)

究竟臺灣面臨哪些受災風險與制度缺失？人們如何走出地震陰霾？面對災難我們還可以做什麼？讓我們從 4 組風險因子出發，深入發掘問題癥結！

傷亡主因：無法承受地震的建築物倒塌

地震發生時，我們最先感受到的通常是房屋的晃動。如房屋無法承受震度而倒塌，還是地震引發火災、山崩或土壤液化等災害，都將導致民眾生命財產的損失。

「危害度」與「暴露度」是從地震造成的各種災害，探討如何減緩災害對生命財產的衝擊程度。

九二一地震發生後，全臺的死亡與重傷案例高達 87% 至 96% 是建築物倒塌所致，其中又以「集合住宅」的死傷最為嚴重。

以臺北東星大樓為例，雖然離震央遙遠，卻傳出房屋全倒，造成 73 死、138 傷、14 失蹤的嚴重災情。為何集合住宅會發生大量死傷？這跟臺灣長期落後的法規有關。

「很多制度改革都是被災難推著走的」，林宗弘指出問題癥結。1970 年代以前的建築規範主要沿用日治時期的法規，落後的法規趕不上日新月異的建築技術，更難以規範黑心建商，直到 1964 年白河地震發生後，才刺激政府推出新的建築規範。

然而，70、80 年代正好是臺灣經濟起飛的時期，大量湧入城市的移居人口有高度的居住需求，許多倉促興建的公寓大樓在法規不健全的情況下相對脆弱。

此外，民間還存在許多故意或無心的違法情事，例如黑心建商偷工減料、民眾因風水或生意需求而打掉樑柱等，建築結構的破壞升高了受災風險。

不幸的是，根據國家地震工程研究中心等機構的初步調查，至 2022 年第 2 季，臺灣興建達 30 年以上的老屋數量已超過 460 萬戶，其中隱藏不少危老集合住宅，但礙於產權複雜、都更不易，是防災工作中急待解決卻也最棘手的問題！

如果民眾無法接受拆除危老房屋，還有其他替代方案嗎？國家地震工程研究中心邱聰智博士等研究發現，「危老補強」是大樓管委會、多數民眾較能接受的折衷方案，可在房屋既有結構下進行耐震補強，費用比重建便宜許多。

可惜在建築師簽證、檢驗或補強成本無人願意承擔的情況下，立意良善且成本低廉的危老建築補強政策，尚缺乏激勵民眾參與的制度創新，是目前防災制度上相對弱勢、值得持續思索對策的一環。

創傷心靈的重建

地震不僅震垮房產，還揭露人心脆弱無助的一面，對於社會弱勢族群來說更是雪上加霜。

風險因子之中的「脆弱度」、「韌性」帶我們檢視災民所處的社會、經濟與身心條件，探討如何發揮人際網絡相互扶持的力量，緩解社會不平等加劇的受災風險。

其中，災後的心理復健長期遭到漠視，面對親友驟逝、身體傷痛、家園破滅且頓失經濟依靠等變故，災民得承受排山倒海的身心壓力，需要專業人士適時伸出援手。

臺大心理系吳英璋與陳淑惠等教授看見九二一災民的需求，成立「臺大 921 心理復健小組」，並號召其他院校的心理學家、臨床醫師與社工人員積極投入救災。

1999 年的臺灣社會仍對「災難與創傷心理學」相當陌生，小組成員抱持從做中學的精神累積經驗，開啟了臺灣災難心理衛生元年。

主要服務據點位於受災最嚴重的臺中東勢，由多位臨床心理博士開設「東勢 921 災後身心聯合門診」，也投入在地種子教師的培訓工作，傳授篩檢高危險族群、輔導孩童因應災難創傷的方法。

許多心理輔導人員更陪伴失依孤兒成長，參加孩子們的畢業典禮、婚禮，建立如同親人般堅定的情誼。

災民最常諮商的主題中，有 72% 是因震災而產生的身心症狀、家庭經濟困境，屬於創傷後壓力疾患之一。國際上對於災後心理復原有 5 項介入原則：安、靜、能、繫、望，如今已成為國內因應疫情、公安災難的主要介入策略。

在 5 項心理介入原則中，「能」指的是「促進效能感」，引導災民重新察覺自己有調節情緒、處理人際關係、修復財產與接受職業訓練等能力，有助災民逐步重返正常生活。

而「繫」則是指「促進聯繫感」，協助災民獲得與所愛者、社交族群的聯繫，從中找到解決問題、接納情緒、分享創傷經驗等支持管道。

研究團隊分析九二一震災村里追蹤資料後發現，東勢在震災後 20 多年間，是災區自殺率最低的鄉鎮，證實社區緊密的人際網絡、專業的心理諮商與陪伴，有助降低社會脆弱度、強化災後復原韌性。

災後重建——社區營造的集體力量

社區營造也是災民展現生命韌性的案例之一。過去有人質疑社區營造對災區重建的效益，但林宗弘等學者實際比較南投埔里 33 個里 1999 至 2012 年的家庭平均所得後發現，農村重建和社區營造補助同時投入的里，平均家戶所得明顯提升。

社區營造的目標在於發掘地方資源、發現新價值，提升社區的自信與自主性，為災後重建注入活水。而農村聚落的重建補助主要用來修復硬體設施，缺乏創造新產業價值的作為，也無法留住青壯年人口。

南投縣埔里鎮的桃米社區即是經典的災後創生案例。在九二一地震前，桃米社區是埔里鎮最窮的村里之一，震災重建後卻成為當地 33 個里中，平均家庭所得排行前 5 名的村里，擁有著名的紙教堂與生態園區，吸引每年多達 40 萬遊客造訪。

究竟桃米社區如何成功翻身？關鍵在於社區營造帶起的三層面連結：

內部組織由下而上動員、外部組織跨區交流合作、國際資源跨國援助

桃米社區在災後，由行政院勞工委員會「以工代賑」計畫支付基本工資，鼓勵居民投入家園重建與社區營造工作。

長期與社區合作的新故鄉基金會，也與特有生物研究保育中心、世新大學觀光系合組區域活化運籌團隊，協助居民學習當地生態知識、發展生態旅遊，並於 2001 年啟動生態旅遊試營運，讓「桃米生態村」日漸廣為人知。

2008 年，在新故鄉基金會廖嘉展先生等人的牽線下，日本鷹取紙教堂落腳桃米社區。這座教堂是日本名建築師坂茂為阪神大地震災民所建的精神地標，而神戶災區也在九二一地震後捐贈近千戶組合屋給南投縣。

紙教堂的移地重建不僅展現了人性普世的友愛光輝，新成立的紙教堂新故鄉見學園區，更是結合軟硬體綜效的社會基礎建設，在五年內為社區創造 1.3 億產值、近 200 個就業機會，成為九二一災後復興的象徵。

社會互救！強化韌性應對未來的災難

從 4 組風險因子綜合歸納出潛在的震災風險後，再從歷史制度論分析國家與社會關係對防災制度演化的影響可知：

如果國家與公民社會皆具備動員能力，且願意化解利益分歧、共同投入防救災，將可強化制度韌性，減少下一次震災的風險。

例如在九二一地震後，政府與民間在撤離與搶救政策改革、公有基礎設施與建築補強重建方面，展現較強的制度韌性，從而推動《災害防救法》的立法，在災害發生後能較有系統、有法源依據地實施緊急應變措施，包含動員軍隊、徵用民間機具等。

林宗弘對於震災搶救過程記憶猶新，九二一地震發生時他剛好在成功嶺服役，從事救災物資的運輸補給工作。當時消防署的救災分工尚不完備，再加上許多消防單位也被震垮，屋漏偏逢連夜雨，導致最初的救災工作不是很系統化地進行。

九二一地震讓救災工作獲得重視，後來的桃芝颱風、莫拉克颱風也強化了風災與水災的救災經驗，臺灣現在的救災工作已提升到國際水準。國家及民間力量能在短時間內投入撤離與搶救作業，並提供緊急醫療、臨時安置、心理重建等服務。

然而，還是有一些問題是目前國家與民間都難以解決的，例如危老建築存在很高的暴露度風險，如不進行都市更新或建築補強，難保不會成為下個災難現場。

雖然中央政府有推動國土規劃政策，但都市更新是地方政府職權，需要地方行政單位的積極介入，否則將陷入民間業主與營建財團的利益衝突，使都更停頓或變質。

四面環海的臺灣位處地震帶、颱風必經路徑上，也是全球貿易與交通要衝，導致我們難逃地震、颱風、疫情三大災難的襲擊。惟有掌握各種潛在風險、了解當前的強項與弱勢，才能從國家政策與公民網絡著手，做好面對下一場災難的萬全準備！

延伸閱讀

• 林宗弘、劉季宇、陳亮全等著（2022）。巨震創生：九二一震災的風險分析與制度韌性。臺大出版中心。
• 【研之有物】災前改善社會不公，更是真正地救人一命
• IPCC. 2012. Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation. New York: Cambridge University Press. 
• Turner, B. L. II et al. 2003. A Framework for Vulnerability Analysis in Sustainability Science. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 100(14): 8074-8079.
• Lei, Yongdenget al. 2014. Rethinking the Relationships of Vulnerability, Resilience, and Adaptation from A Disaster Risk Perspective. Natural Hazards 70: 609-627.
• Hobfoll, Steven E. et al. 2007. Five Essential Elements of Immediate and Mid-Term Mass Trauma Intervention: Empirical Evidence. Psychiatry: Interpersonal and Biological Processes 70(4): 283-315.
• 私有建築物耐震階段性補強資訊網

新海誠，對大家來說是這五年高品質動畫電影的代表，不管是《你的名字》、《天氣之子》，都讓大家耳熟能詳，而其中的災害主題則扣住了他的愛情主題，不論隕石來時的避難，或是氣候異常的降雨，都是非常值得討論的主題。

筆者做為大氣科學從業人員，本篇文章，想要從《天氣之子》來討論極端氣候，因為極端氣候不僅是聯合國《永續發展目標 (Sustainable Development Goals)》的主要議題，也在近年來深深地影響人們生活。

天氣之子的氣候狀況

這次新海誠用了一個很大膽的主題，也就是主角再也不是為了地球飛去宇宙深處作戰的女高中生（《星之聲》），也不是挽救過去將被隕石毀滅的村子的男高中生（《你的名字》），而是在犯罪邊緣的少年少女，而他們並未為了日本跟地球，而犧牲自己成為人柱。

從某個角度來說，人都有年輕不懂事過，為了愛犧牲理性也非意想不到，但是主角在「拯救世界」與「拯救戀人」之間，選擇戀人而放棄世界，也算是少有的故事情節，因此開映之後，的確造成了一些話題性。

不過，筆者比較有興趣的，是其中的降雨情節。日本降雨從 2021 年持續到 2024 年，的確是不可能的，除了要有足夠的水氣，以及足夠的對流將氣團推往較冷的高空外，還須要足夠的氣溶膠來形成足夠大的水滴，才有機會造成降雨。

如果電影中的「神」希望靠物理作用，讓日本持續下雨三年，那我想這不會是對流造成的雨：因為在連續降雨而缺乏晴天的日本，潛熱（單純的水蒸發與植物的發散作用）與顯熱（因為地表與空氣溫差造成的熱量傳播）都將成歷史。在夏天時，缺乏地面形成低氣壓的情況下，也無法產生梅雨所需要的對流作用。

所以最有可能的，就是在太平洋上，生成一個熱帶性低氣壓造成的風暴，但又因為氣壓帶的影響，讓此風暴持續盤旋在日本外海，替日本帶來大量的水氣。

這樣的風暴若持續一整年不停歇，即使粗估每小時不到 2mm 的降雨量，一年下來也會帶給日本超過 10000mm 的降雨。日本年均降雨約在 1500mm 到 1800mm 左右，此風暴將造成四到五倍的年降雨量，這可能會對日本造成破壞力僅次於《日本沉沒》的最大自然災害。也就是說，光是一直下雨，的確有可能淹沒整個日本的都會區。實際上，2021 年的夏天，德國西部與比利時東部大小城鎮，就在低氣壓氣旋 Bernd^[1] 帶來的豪雨下，受到了重大的打擊。

但可惜的是新海誠對於日本淹沒這個概念有點誇大，在影片結尾，日本的「彩虹大橋」被淹沒，彩虹大橋塔高 126 公尺^[2]，動畫中大約被淹沒超過一半，這邊就先估僅 63 公尺高。

這應該是天氣之子的Bug，因為要淹到 63 公尺的高度，唯一合理的解釋只有全球氣候異常，造成冰河融解。在《自然》科學期刊中，Gregory & Oerlemans (1998) 估算在全球暖化的影響下，考量到冰河區的融化量，海平面到 2100 年將會上升「數公尺」；而美國地理調查所( USGS) 在網頁簡略提到，如果全球冰層溶解，大約會是 76 公尺高^[3]。

也就是說，在《天氣之子》中，全球極度暖化，導致海平面上升 63 公尺，這已經是勘比《2012》的世紀災難了。

另外一點，兩年半中經歷氣候變化（真的如主角講的：「我們改變了世界」）後的日本，在海平面上升 63 公尺的情況下，造成將近有 17.41% 的國土面積喪失，而情況最嚴重的則在大東京都地區。

豪雨造成的問題

豪雨可以說是地球上最容易觸發災難的關鍵氣象要素。相較於需要板塊交界的地震、需要大氣運動才能造成的颱風／颶風，以及只有高緯度地區才有的雪災，任何地方只要「會下雨」，就有可能豪雨成災。對土木界而言，水一直是問題也是重點防治對象之一。

所以，撇除不合理的海平面上升之外，這邊還可以再淺談一些《天氣之子》中可能會出現的豪雨災害。

在豪雨的侵害下，日本平地的地下水位應該會保持在地面，而山區的地下水水位也可能會偏高，土壤含水量偏高後，不僅會造成土壤重量上升，亦導致側向土壓上升，再加上日本與台灣一樣，是造山運動強烈的地方，所以坡沙土堆積淺，土石流、泥石流的情況將會十分強烈。

在日本持續降水期間，山區會有許多因為崩坍造成的堰塞湖，山區居民應全數徹離以保全生命安全。

山區道路除了會因為坍方造成道路中斷，高水位也會超過道路上擋土牆的設計。擋土牆原本就是根據地區水位做估算與設計，但是在連年降雨下，水位高度將超過一般設計的強度，所以道路上的擋土牆也會有坍塌的危險。

而岩層區也會因為岩隙間的水壓上升、破壞岩體，導致挖穿山間的隧道開始因為水壓，而坍塌阻塞。

由於山區的降水無法被土壤吸收保留，所以大多數的水將會匯流到平地，平地的淹水狀況將比往常更嚴重，都市內的排洪系統將完全失效；而河道的防洪牆雖然阻擋了河道暴漲，但都市內的淹水也將難以排除。

都市中的高樓雖然提供了居民可用的居住環境，但是因為大多數的高樓機房都設在地下層，所以樓房機能將損失殆盡，除了電梯無法使用，污水與糞水也將漂滿都市內部，好在連年下雨，所以這些污水早已成為龐大水體的分子，所以也不是真的很「污染」（但感性上不能接受），另外從山區湧入的人口，可能會因為人口擁擠，造成更大的社會與治安問題。

除此之外，伴隨降雨而來的，還有厚重的雲層。雲層阻擋了陽光，也阻擋了植物進行光合作用，可想而知，日本的農業也會隨之被破壞，菌類養植可以繼續，也就是日本在沒有被核戰爭攻擊的情況下，卻可能必須過著有如《地鐵 (Metro2033)》的生活。

同時，在缺乏陽光的基礎下，人類無法自然產生維他命 D，兒童也將因此生長不良，更惶論因為長期陰天導至人們憂鬱症比例上升。

在豪雨不斷的氣候異常下，原本就存在的極端天氣狀況只會更甚，日本連年降雨，就有可能是某處連年乾旱。在動畫中，日本的異常降雨，代表人類的世界可能只是將更快速地步向滅亡。畢竟現今為了減低溫室效應造成的危機，各國正在提出方法來淨零，但《天氣之子》一口氣就造成了更嚴重的氣候影響。

總而言之，《天氣之子》與其說是放棄日本拯救少女，其實更有可能是放棄全世界整救少女。

當德國遇上「天氣之子」

近年最大的洪災，便發生在 2021 年，從美洲到歐亞洲，各國都遭遇到了前所未見的洪災。

2021 年，當德國還正因為 COVID-19 感染人數下降，逐步微解封之時，七月發生的大水災，造成了人命與財物^[4]的重大損失。除了高達 70 億歐元的保險賠償外，德國西部的 Ahweiler、Erftstadt、Hagen 等城鎮被淹沒、房屋被沖毀，許多河道旁的居民，也在雨災過後丟出許多被洪水泡毀的家具電器，損失慘重。

雖然部份民眾將炮火轉向預警系統的失敗^[5]，但預警系統並非毫無作用。在德國可以裝 NINA app 做為推播使用，某些城市也會有警報廣播系統，但即便已發出手機 app 的警報，以及俗稱 Siren 的警報，民眾不一定會意識到災難的到來並進行疏散，也有民眾忽略警報選擇不避災，甚至有民眾說從未能想像德國發生「有如第三世界」的洪災，但事實上，德國大河（如萊茵河、易北河）在近 10 年內，就有過類似洪災的紀錄。

2016 年時，德國酒鄉之一的阿爾魏勒（Ahweiler），其周邊的阿爾河（Ahr）就氾濫過一次，當年低氣壓帶來連日的綿綿大雨，造成了小部份地區被水淹沒；但是當 2021 年的洪災再次來臨，居民還是覺得很震驚，可見該地區的居民對洪災是缺乏想像的。

2021 年的這場洪災，德國城鎮的管理層級並非沒有作為，筆者居住的小鎮，在洪峰來臨前十二小時就已封閉橋樑，許多志工開始投入疏散河提居民的工作，將居民安置在大賣場，且有志工開車接送。然而，在河水暴漲的岸邊，不僅有路人無視路障通過，有更多人在岸邊拍照，紀錄淹水狀況。受災區域亦同。

但是話說回來，居民與當地警消的這種反應，可能也是非戰之罪，因為許多的測站都遭遇到破紀錄的水位高，如阿爾魏勒的測站阿爾特納爾（Altenahr）在資料中寫下了「最高紀錄」^[6]，但是因為測站毀損，沒有具體數字；有學者則提出，這是 200 年洪災的規模。但是防災等級的提升，也意謂著公共工程經費的支出。如何在兩者間取得共識，一直是防災工程的大哉問。

德國的氣象預警也並非無作為，但並不是所有的預告都能說服人，歐洲中期天氣預報中心 (ECMWF) 的叢集預策系統 (Ensemble Prediction System)利用了氣象模擬中的不確定性，以多重運行結果進行機率預測，來替代傳統的單一運行的單一結果。然而，即便用上機率預測方法，也只能在極端的機率 (第 99 percentile) 下預測到德國西部會有 122mm/day 的最大降雨，而德國氣象中心 (DWD) 的在當日所量測到的是 144mm/day 最大降雨。

嚴格說來 ，即便使用了叢集系統亦無法補捉到雨量的最大值，實屬可惜。所以氣象預報並非完全有效，加上只有 1% 的機率可以達到四分之一的年均雨量，這個機率很難說服一般人馬上進行避險。

這樣一次性的暴雨時期，德國遭受了超過七十億歐元的保險賠償，並有將近 200 人死亡，可見當災難超過預測時，人類的應對是遠遠不足的。同時，德國因為二戰時期與冷戰的陰影，對政府集權相當的反感，也間接導致無法使用如台灣的細胞簡訊的方法，來廣範地疏導民眾。如何增強防民眾對災難的因應意識，有可能將也是德國接下來的課題了。

在極端氣候之下，要更有防災意識

天氣之子因為對治安黑暗面的描寫，以及主角的選擇，造成了不少的爭議，也造成觀影程度與《你的名字》有所相差，雖然對筆者而言，其氣象的狀況算是超現實，且對社會重建的描寫不夠深入，但是在氣候變遷下，人們必須思考並建立對防災的概念與意識，在降雨強度變強、極端溫度更高的情況下，災難是有可能會更嚴重的。

台灣的讀者可以多參考水土保持局的相關防災宣導與資料，建立與更新相關知識，更重要的，應該是隨時有防災意識，才能保護自己，以及保護別人。

參考資料

• Gregory, J. M., & Oerlemans, J. (1998). Simulated future sea-level rise due to glacier melt based on regionally and seasonally resolved temperature changes. Nature, 391(6666), 474-476.
• [1] 德國Tagesschau 2021-7-14報導:異常困難的狀況(“Außerordentlich schwierige Lage”)
• [2] 日本彩虹橋基本資料
• [3] USGS官網FAQ
• [4] 德國之聲- 德國今夏水災保險損失超預期
• [5] 德國西部洪災嚴重，防災系統哪去了？
• [6] 德國Altenahr水位資料