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魚兒也看天吃飯?

陳 慈忻
・2014/02/18 ・1660字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

寒害來臨時魚群並非因為結凍而死,而是因溫度抑制食慾的生理機制,使魚群餓死。(圖片來源:Flickr作者澎湖小雲雀)
寒害來臨時魚群並非因為結凍而死,而是因溫度抑制食慾的生理機制,使魚群餓死。(圖片來源:Flickr作者澎湖小雲雀)

寒害不單純是寒流造成的,「寒」是冷的意思,在海洋地理上所牽涉到的事情很廣,當然也不會只在冬天才發生,中央研究院生物多樣性研究中心的研究員鄭明修指出,颱風也有可能造成海底世界的寒害。

颱風如何導致海水溫度降低?

2013年11月重創菲律賓的海燕颱風就有魚群被凍斃,鄭明修發現,這是因為湧升流(upwelling)的關係。湧升流是指海底洋流因遇到地形變化而上升的現象,因為水體溫度越趨近攝氏4℃密度就越大的關係,一般海洋的溫度會隨著海洋深度遞減,因此來自底層的湧升流竄上海面後會使得該區域的海水溫度降低,一般大家所熟知的如祕魯西岸的湧升流會帶來大量漁獲,因為湧升流會將營養鹽帶上來,浮游生物得以大量生長,進而形成豐富的漁場。

咦,這樣聽起來湧升流應該是對漁業很有幫助,為什麼颱風來的時候會適得其反呢?

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颱風從台灣東方海面靠近,因為地理位置的關係,海底洋流會撞上台灣的東北角,強勁的風速使得風浪極大,低氣壓使得海水表面上升,帶動深層湧升流,淺海溫度迅速降低的情況下,台灣東北角的魚類還是屬於亞熱帶魚種,如果表面海水溫度大約降到6℃到10℃,大量魚群便會被凍死。

此外,天氣造成養殖漁業的災害除了寒害之外,颱風或豪雨造成的淹水也會導致養殖池水滿,魚類溢出。2009年莫拉克風災,屏東地區淹大水,就發生這種養殖漁業的大量損失慘況,鄭明修於莫拉克後前往墾丁潛水,在他的視野範圍內發現上百隻從養殖池溢出的石斑魚,初入海域還不知道該怎麼在海底覓食,一個月後再看才開始學會食物鏈的法則,然而此時已經有許多人用魚槍在狩獵這些石斑魚,被鄭明修依國家公園法制止後才有幾條倖存,四年後潛水攝影家竟然在海底看到當時跑出來的石斑魚,已經長到1公尺了!

魚因為海水結冰被凍死?不,是因為「巴豆腰」

寒害的死魚並不是在冰中結凍而死,大家知道每種生物都有適合生存的溫度,但溫度高低並不會直接決定生物的生存狀態,那寒害究竟是透過那些事件而導致魚群大量死亡呢?

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從基本的生理原理來說,對魚群生存的環境溫度過低會導致食慾下降,大幅降低抵抗力的情況下導致魚類死亡,此外,風浪大的時候海水混濁,能見度低使得魚群難以覓食,最後被餓死。所以在魚群開始出現「懶散」的現象,還可以用人工飼料餵養,等到翻白肚就來不及了。

寒流引發的另類災害

台灣北海岸也曾發生因銅藻而形成的寒害,銅藻也是大家比較常聽到的馬尾藻,適合生長在溫帶地區,隨洋流從緯度較高的大陸沿岸漂過來台灣北部海域時,本來銅藻會因為溫度不適而死亡。

2010年壟罩台灣北部的連續寒流導致銅藻大量生長,海面上看起來只有少許浮出表面的藻類,但海底下其實密佈了好幾十公頃、短時間大量生長的銅藻,魚群被藻類纏繞住而死。更危險的是核一、核二廠抽海水冷卻爐心的進水口被銅藻堵塞,核電廠趕緊派怪手來清除銅藻。

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這個問題最後還是由老天爺解決了,因為寒流走後陽光充足,海水溫度上升後,銅藻就自然死亡了。我們所生處的環境難以將自然和人類社會切割開來,我們在萬物共存的有機、無機環境下,交織出種種意想不到的現象。正好是這些現象危害到我們的生存或是生活需求,而引發了意料之外的天然災害。(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

延伸閱讀:
文章難易度
陳 慈忻
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在丹麥的博士生,專長是用機器學習探索人類生活空間,正在研究都市環境變遷與人類健康的關係。曾擔任防災科普小組編輯、社會創新電子報主編。

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台灣以前下過雪嗎?平地大雪紛飛的太平盛世
艾粒安鈉
・2016/01/27 ・2159字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 509 ・六年級

台灣最近(1月23~26日)的超級寒流不僅造成災害,農漁業損失慘重,還讓低海拔地區甚至平地雪霰紛飛,台北、新竹、嘉義氣象站更是設站以來首度下霰。大家可曾知道,在清朝的太平盛世時代,台灣平地是經常下雪的!

這場寒流的陽明山雪景。來源:Flickr/Chi-Hung Lin (CC BY-SA 2.0)
這場寒流的陽明山雪景。來源:Flickr/Chi-Hung Lin (CC BY-SA 2.0)

小冰河期

清康熙35年(1696年)出版的《台灣府志》中,雞籠積雪為台灣八景之一。雞籠在當時大部分為尚未開發的蠻荒之地,位於當時的諸羅縣,除了現今的基隆之外,也泛指台灣北部台北、淡水等地區。

根據《台陽見聞錄》:

「雞籠山在基隆廳治。台地氣候,南北迥殊。北境冬寒,與內地無大異。茲山為北境盡處,山大而高,下逼巨海,名為大雞籠。至冬常有積雪,台人取以列郡治八景焉。」

因此雞籠積雪的確切地點,可能是現在的基隆山(海拔588m),或者海拔超過一千公尺的七星山、大屯山一帶,至今無確切說法。同治年間《淡水廳志》的「淡北八景」也提到「屯山積雪」,可以推知陽明山以及台北其他沿海山區,在清治時代是經常下雪、積雪的!

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1654年荷蘭人繪製的大台北古地圖,即淡水與雞籠一帶。來源:維基百科。
1654年荷蘭人繪製的大台北古地圖,即淡水與雞籠一帶。來源:維基百科

原來,約在16世紀至19世紀,也就是明清時代,全球氣溫明顯下降的現象,稱為小冰期或小冰河期。氣溫最低時正巧是清朝地康熙、雍正、乾隆盛世。不僅雞籠山白雪皚皚,許多史書也都記載台灣西部平地下雪。

康熙22年(1683年)十一月,《台陽聞見錄》提到「是冬,北路降大雪,寒甚」、《諸羅縣志》記載「雨雪,冰堅厚寸餘」。乾隆53年(1788年)二月,《淡水廳志》表示「大雨雪,饑,斗米千錢」,顯見寒害對農作物收成的負面影響。咸豐7年(1857年)一月,《淡水廳志》和《苗栗縣志》都有大雪的記錄。1892至1893年的冬天台灣更是嚴寒,地方史料記載不僅澎湖「奇寒」,雲林崙背「大雪,五穀、豬羊多凍死」、嘉義新港「雪下數寸,六畜凍死」,北部的新竹竹東更是「大雪連下三日,平地高丈餘」。

西元元年到2000年全球氣溫變化。來源:維基百科。
西元元年到2000年全球氣溫變化,其中明顯的低溫時期即為小冰河期。來源:維基百科

馬偕博士(George Leslie Mackay)在1872至1901年旅台期間,也留下許多台北地區的天氣記錄。馬偕於日記裡也記載1893年1/17-18日,大廳裡只有華氏42度(攝氏6度),連觀音山(海拔616m)都下雪,他甚至還上觀音山裝滿兩大桶的雪,帶回平地給孩子看。1892-93年的冬天,可能是台灣有史以來最冷的一個冬天!由此可見,雖然雞籠山、大屯山積雪景色優美,但小冰河期的低溫造成糧食作物生長季縮短、產量降低,農牧業損失慘重,造成全球各地饑荒連年,死亡率上升,造成的災害不可小覷。

台灣近代降雪記錄

全球氣溫在進入20世紀後逐漸恢復正常,日治時期以及民國時期平地幾無降雪記錄,但當時的台灣氣溫依然比現代低,台北大屯山(海拔1093m)降雪依然是稀鬆平常的事情。日治時期比較可觀的記錄,包括《臺北縣志大事紀》中記載1917/1/8 「大屯山降雪為歷年來罕見,淡水線火車開賞雪加班車」、1919/3/2大屯山春雪、及1934/1/29 「天氣驟寒,七星郡大屯山降雪盈尺」。1896年2月,日本在台灣設立台北、台中、台南、恆春、澎湖五個氣象測站,台灣氣候才開始有正式的科學記錄。

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台北測站在1900/2/13測得零下0.2 °C,戰後的1963/1/28測得零下0.1 °C、前一天台中最低溫更達零下0.7 °C,各地普遍結霜,但以上幾次都沒有降雪記錄。1962-63年台灣冬天在近代大概是數一數二的嚴寒,其中1963年一月的台北市,有28天達到寒流標準(最低氣溫10度以下)!但當時天氣多為乾冷,也沒有下雪。倒是1958/2/13台北氣溫低達2.6 °C,空軍氣象官李富城先生(現為氣象主播)回憶:

我跟一個老長官,我們倆一起出空軍總部大門,我們倆一出,下雪了,台北市天空有飄了幾片雪,我說:「啊,下雪了。」

那天陽明山大雪紛飛,景象跟前幾天的寒流相當雷同,但當天氣象局在台北市並沒有正式降雪記錄。

現代受全球暖化以及都市熱島效應的影響,台灣氣溫節節上升,但全球暖化的後果,不僅僅是氣溫上升而已,更可能造成極端氣候頻率增加。這場讓台灣遍地下雪的超級寒流,是否表示著未來包括寒流在內的極端氣候會更加頻繁呢?是值得大家省思的一個問題。

參考文獻

艾粒安鈉
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主修有機合成。對化學、天文、幾何學、地理、氣候、統計學、語言學、心理學、社會學、音樂和烹飪都有興趣。不願一生為學術研究爆肝,而熱愛為感興趣的學科認真寫科普文章,並用創意比喻和爛梗讓大家喜歡科學。多元性別,最高心跳210,海豚音到重低音一手包辦。

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超級低溫的科學啟示錄
Y博士
・2016/01/25 ・1305字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

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拍攝於司馬庫斯。圖片提供者:黃儀倩。

這個週末,相信大家都有一個很難忘的回憶,台灣各地的氣象測站,都測到破紀錄的低溫。很多海拔高度較低的地方,也下起了雪來。一時間,整個台灣的新聞台焦點已經從蔡英文要不要提前組閣,整個轉移到白雪紛飛的歡樂世界。一位在新聞台任職的新聞主管還打趣的說:「今天最大的新聞,應該是台北哪裡沒下雪?」

媒體的報導多著重現象,缺乏事件背後的剖析。

台灣的媒體競爭很激烈,為了收視率只能用力拼下去。然而各家電視台的人力畢竟有限,別家電視台有下雪的畫面,自家怎麼可以沒有。別人出了SNG車,輸人也不能輸陣。資源投注在最血淋淋新聞戰,自然就無法空出人力開闢戰場,只能跟隨別家的議題。在我看來,除了「何處下雪?雪積多深?賞雪人潮?車陣多長?」之外,寒流背後的成因更值得探討。少數有新聞媒體深入解釋了「北極震盪」讓大家知道為什麼會有這一波寒流。但是,很抱歉,如果以科學家的標準,我還會在多問一句,「北極震盪」年年發生,怎麼今年會有如此嚴重的寒流。如果我的資訊沒錯,台灣自1897年有氣象記錄已來,還沒有平地下雪的紀錄發生。很可惜,真正深入的資訊,大多來自外電報導,實在是一大遺憾。

不該發生的事情,卻有不一樣的處理標準

台灣地處副熱帶和熱帶,依照常理來判斷,低海拔地區下雪,其實是「反常」的事件。這就跟十幾年來不該淹水的地方淹水,一月不該有颱風侵襲台灣,小林村不該滅村一樣,都是反常的天氣(或災害)事件。然而,台灣的民眾似乎對下雪有追求的熱情。於是輿論風向變得相當歡樂,開始討論起日本、台灣哪個氣象預報比較準,氣象主播之間的舌戰。這些資訊無疑增添了八卦的氣氛。但是,容我多嘴,當我們覺得日本的播報很準確的時候,是不是想過日本投注多少的人力物力在基礎科學的研究上面。氣象是一門科學,而科學的進步沒有捷徑,就是找到一群稱職的科學家,給他們需要的資源。

下雪是天氣現象,平地下雪是天氣災害現象

相對於其他高緯度地區,台灣對於寒害幾乎是沒有準備的。舉例來說,一般辦公大樓不一定有暖氣設備,有些建築為了通風,連冬天也只能開啟冷氣。一般超過20年以上的住宅大樓,更不會裝設暖氣,只能靠住戶自己購置,如此低溫對壯年人來說已經接近體力負荷的邊緣,更何況是老年人與小孩。如此寒害,對心血管疾病的病人都是嚴峻的考驗。可以想見,凍死的案例一定會上升,而接下來,台灣的民眾就要面對過年前的農產品漲價。說實話,這波寒流帶來的雪,不是瑞雪,是災害啊!瑞凡!

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回歸科學面來說,根據科學家的研究證實,在可以預見的未來,人類必定要面對這一類型的「極端氣候」。尤其是位於海島的台灣,暴雨、暖冬、寒流、強颱,以後都會成為我們生活的一部分。媒體的力量,就跟水一樣,水能載舟,也能煮粥(咳~~),對不起,是亦能覆舟。當輿論能夠喚起大家對這類極端氣候的重視,就會發現這些現象多少肇因於全球暖化。簡單來說,地球已經存在超過45億年,什麼樣的大風大浪沒見過。相對的,人類只有短短一百萬年左右的歷史。地球系統的失衡,不會讓地球消失,反而會是人類這個族群存亡的關鍵。

Y博士
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天文學家。

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當寒暑成災(二):減溫差救漁獲?
陳 慈忻
・2014/06/19 ・2382字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 519 ・六年級

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

鄭明修在2009年澎湖發生寒害後,與其他學者一同前往第一線勘查。(圖片來源:鄭明修)
鄭明修在2009年澎湖發生寒害後,與其他學者一同前往第一線勘查。(圖片來源:鄭明修)

陳慈忻 | 國立臺灣大學 地理環境資源學系

一個澎湖子弟,57歲還是很喜歡上山下海,颱風過後他總是第一位潛到海底看珊瑚礁的人,「讀萬卷書不如行萬里路」、「眼見為憑」是他嚮往博學所身體力行的座右銘,這位是鄭明修,中央研究院生物多樣性研究中心的研究員,也是現任台灣珊瑚礁學會理事長。本篇專題邀請鄭明修博士向大家介紹台灣漁民如何防範寒害,並提出促進海洋保育的防災治本之道。

「越冬溝」防範寒害 抽地下水漁民成本提高

寒潮指極地冷高壓在中高緯度的源地發展、增強,透過環流因素向南侵襲,在這段期間冷空氣沿冷高壓外圍向低緯度地區潰流,造成當地氣溫驟降地現象。若是大陸冷氣團南移,寒冷的氣流使氣溫急速下降,當預測到台北的日最低溫會降到10℃或以下,就稱為「寒流」,中央氣象局還會發布「低溫特報」。

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在溫度驟降的情況下,影響農作物及漁業生物之生理反應,甚至導致生物死亡及經濟損失,就是人們所熟悉的寒害。

台灣最大宗的養殖魚類之一是虱目魚,然而虱目魚的原生種來自熱帶地區,因此其水溫不能太低,否則養殖業的漁民得承擔經濟損失。虱目魚的養殖已有百年歷史,一般漁民早已知道如何防範寒害,包括搭棚子、抽地下水、鑿越冬溝等方式,來維持池水溫度。

當寒流來時,大氣的溫度迅速降低,在海風的吹拂下,加速平衡海水表面溫度與大氣溫度,因此搭棚子可以協助海水「保溫」;虱目魚屬於廣鹽性魚類,亦即其適應的鹽度範圍比較廣,因此漁民可以抽屬於淡水的地下水來加注在海水養殖池當中,養殖漁業俗稱用來防寒的「越冬溝」就是為了讓魚群渡過寒流,雖然一般海水越深、水溫越低,但是寒流來的時候表面海水因靠近低溫空氣,溫度反而較低,加上如果海底有地熱資源,溫暖的底部海水就可以協助魚群避寒,例如澎湖在2008年2月初曾出現的海水溫度監測結果,表面溫度10.8℃的情況下,20公尺深的水溫竟能溫暖到20℃。

儘管水產養殖業可以透過一些方法來防範寒災,但抽地下水的電費也是漁民的成本負擔,因此鄭明修建議,漁民可以先了解養殖生物種類的適合水溫、寒流和地理位置三者的特性,才能選擇適時適地的養殖魚類。

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連續性寒流 釀成澎湖百年寒害

澎湖群島原本是個適合魚類渡冬的漁場,每年流經台灣的暖流黑潮從南方而來,海水溫度大約25~28℃,除了主流從台灣東側經過,也有支流流經台灣海峽,然而澎湖北邊到台灣西部的雲嘉沿海一帶多淺灘,因此黑潮支流到此就越不過去了,因此澎湖周邊海域的水溫在非寒流來襲的冬天還能達到20℃。

因為寒流沒有維持很久的情況下,經日照後海水溫度漸漸就回升了,即便是一波波的寒流之間有機會出現太陽,便能夠在寒流期間靠前面提到的棚架、地下水、越冬溝減輕寒害。

但是2008年寒災卻有長達一個半月的「連續性寒流」,東北季風增強之下,風速最高達到9級,鄭明修指出,澎湖的海洋地理環境淺坪多、潮差大更是一個致命的環境因子,因為退潮時魚類很可能被困在淺坪,受東北季風吹拂下淺海的水溫反而很低,又無法逃到較深的暖水區。使得澎湖養殖漁業損失慘重,大量魚群死亡,被凍死的魚還是可以吃,只是供過於求,看到澎湖沿岸堆積一箱又一箱的魚貨,漁民們不斷的寄送宅配給親朋好友,就是因為被凍死的魚太多了,根本賣不掉。

澎湖南方四島 建立永續漁業「種源庫」

面對極端氣候,不尋常的連續性寒災發生的頻率可能增加,今年11月台灣就發生寒流也是過去三十多年來都沒見過的。面對氣候變遷,人類以外的生物所受的影響比我們更大,天氣太熱人類會吹冷氣,太冷還可以加衣服,但是其他生物對環境變遷的反應非常明顯。近幾年北歐國家的沿海竟然出現南方海域的魚群。強降雨頻率增加已經受到科學家的注意,寒流持續性增長的現象同樣也不能忽略。

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永續發展這個詞在近幾年是再熟悉不過了,但光說不練可不行,鄭明修感嘆的說,「預防勝於治療」就是他們這些研究生物多樣性的人致力推動環境保育的動機。

1998年,全球因海水溫度上升造成珊瑚大量白化,在當年造成的經濟損失就超過兩千億美金,珊瑚死亡怎麼會有經濟損失?大自然的物種之間其實是息息相關的,少了珊瑚,許多原本依賴珊瑚生存的物種也會連帶受到影響。這件事情引發國際關注氣候變遷議題,IPCC就是在這年成立的,也就是聯合國的政府間氣候變遷委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change)。

身為一個澎湖子弟,在台北做研究的鄭明修經常前往澎湖,不論是地面上還是潛水到海底調查研究,這幾年來他致力推動澎湖南方四島:東吉嶼、西吉嶼、東嶼坪嶼、西嶼坪嶼等海域範圍內成立國家公園,將國家公園作為保育海洋生物的「種源庫」,物種繁衍後代就會散播到國家公園外,也有益於其他地區發展永續漁業。鄭明修提醒,人類的眼中不能只有海鮮,也要思考漁業的永續性。

如果澎湖南方四島成立國家公園,島上的五十幾戶居民怎麼繼續捕魚工作?鄭明修分享了他在印度洋上的小島國家「馬爾地夫」的見聞,一如往常,他出國時總會到當地的市場逛逛,驚訝的看到當地已發展四十多年潛水觀光的海底,竟然到處都是魚群,而且也准許觀光客釣魚,他問潛水導遊:「這裡不是保護區嗎?怎麼可以釣魚呢?」潛導告訴他:「是啊!這裡是可以捕魚,但是不能用網子,只能一線單鉤釣魚。」,這也就是最永續的漁業採捕方法,一線一鈎,只能用大鈎子釣大魚,用小鈎子釣小魚;然而大鈎子釣不到小魚,小鈎子釣不到大魚;在沒有漁網的國家,讓馬爾地夫每年賺進數十億美金的海洋觀光財。永續可以有很多方式,我們需要關注的,不僅僅是了解天氣的劇烈變化,還有面對自然,與自然共存的態度。

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(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

 

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

陳 慈忻
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在丹麥的博士生,專長是用機器學習探索人類生活空間,正在研究都市環境變遷與人類健康的關係。曾擔任防災科普小組編輯、社會創新電子報主編。