0

0
0

文字

分享

0
0
0

當寒暑成災(三):常通勤增蚊害?

陳 慈忻
・2014/06/19 ・2450字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 570 ・九年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

5cb6ea828802927fbf8c6612cd5bf062
2007年登革熱病例的時空分析中,溫在弘以核密度圖呈現出通勤族和非通勤族的差異。(圖片來源:溫在弘2012年研究)

氣候變遷的加劇同時,也推動傳染病的擴張和轉變,究竟推動傳染病空間擴散的機制為何?未來在空間分布上又呈現什麼趨勢?是世界各國面對傳染病風險管理的挑戰。台大地理系溫在弘教授是計量科學的專家,也致力於傳染疾病的空間流行病學研究,本專題以「如何驗證通勤與登革熱傳播關係」為題,看看溫在弘如何藉由一篇精彩的學術研究解答這個問題。

蟲媒傳染病為何讓城市淪陷?

登革熱自日治時期就發生大規模流行,到了二十一世紀仍歷久不衰,這兩年登革熱的新聞似乎不頻繁,事實上,2014年的第一個月還沒過完,國內發病的案例已有九名了。登革熱(dengue)是由埃及斑蚊(Aedes aegypti)或白線斑蚊(Aedes albopictus)傳播的急性病毒性熱疾,發病後會有頭部、肌肉、骨頭、關節的疼痛及後眼窩起疹等主要症狀,目前沒有疫苗和抗病毒藥物,只能透過身體本身的免疫逐漸痊癒,但也可能造成生命危險。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

衛生署疾病管制局將登革熱分為地方性(endemic)和流行性(epidemic)兩種發生形態。地方性型態主要發生在熱帶地區的國家,亞洲國家如印度、孟加拉、緬甸、泰國、寮國、越南、菲律賓即是長期都有登革熱案例的特定地區,而台灣則是在某地區出現案例後,疫情在該地區擴大,但隨後又可能因環境因素受到控制,而漸漸在該地消失,例如1981年屏東琉球、1987年屏東東港、2001年高雄前鎮、2002年澎湖等地區都發生過流行性登革熱,因此要如何避免流行爆發是台灣防範登革熱的重要問題。

如何避免流行性登革熱爆發?一般認為登革熱是一種「環境病」,因此公共衛生學界介入登革熱防治的觀點,主要是以「環境治理」為主,當環境衛生良好,就沒有足以支撐大量蚊蟲孳生的條件,疫情理應不會爆發。但是環境治理的觀點無法解釋一件事情,「如果一隻帶有登革熱的蚊子,一生中飛行範圍在250公尺以內,為什麼A地出現登革熱案例後,1,000公尺以外的B地也會有人感染登革熱?」

溫在弘2012年的研究《Population Movement and Vector-Borne Disease Transmission: Differentiating Spatial–Temporal Diffusion Patterns of Commuting and Noncommuting Dengue Cases》便是在尋找這個問題背後的關鍵因素。登革熱屬於蟲媒傳染疾病,也就是說這種病毒的傳播須經由蚊蟲叮咬,人不會直接傳染給人。在登革熱病人血液中存有登革病毒的潛伏期中,稱為「病毒血症期」,是病毒是最容易傳染的時候,儘管該病毒不會由病人直接傳染給其他人,但是蟲媒傳染病可以透過人傳蟲、蟲再傳人的間接方式,由病人觸發另一地點的流行。

時空分析 找出通勤族和非通勤族差異

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

溫在弘假因而設這個問題的背後,現代人生活中的「通勤」是一個關鍵,藉由人的通勤移動,在A地感染登革熱的通勤族,在工作上班的B地被另一隻沒有登革熱的蚊子叮咬,B地發生人傳蟲後,也開始出現具有感染能力的使的登革熱病媒蚊。

為了要證實這個假說,溫在弘蒐集2007年1月至2008年1月台南市確定感染登革熱的1,017位病患資料,由於傳染病經醫院確認感染後,會進行例行的問診,包含住址、工作地點等資訊,溫在弘將這些病例分成兩類,第一類有548個案例,為居住地和上班地點位於同里的「非通勤族」,第二類則有469個案例,是要到戶籍地里以外地區上班的「通勤族」。

為了要對兩類病例進行時空分析(Space-Time Analysis),以發掘這兩類病患在各自的類別中,案例間的空間距離、發病時間是否具有明顯不同的型態,因此溫在弘採用英國學者Knox於1964年提出的「Knox統計法」,並應用資料處理軟體MATLAB進行運算。

Knox統計法是一種時空分析方法,先將兩類分開來,再於同類中將病例兩兩分成一組(pair),每一病例可以重複分組,直到各種分組可能都被列出。例如通勤者類有10個案例,該組內便可經排列組合分成45對資料,整理出每一對資料兩病例間的居住空間距離、發病時間間隔,以空間距離作為X座標、時間間隔作為Y座標,將同類的每一對資料繪製成散佈圖及核密度圖(Kernel Density)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

核密度圖的結果顯示,非通勤族的組時空分布集中在距離小,集中在1公里的距離內,發病時間近,大部分病例間的發病時距在10天以內;通勤族的組空間分布則集中在2公里至4公里間,發病時距相較非通勤組長,最長達70天,證實通勤與非通勤病例存在特性上的差異。

網絡分析 找出致病關鍵區位

在第一步證實了通勤族與非通勤族在病例的時空距離分布有明顯的差異,第二步溫在弘希望可以進一步知道,這兩種群體在台南市的空間分布位置有什麼不同?他運用「網絡拓撲(Network topology)」,分別將通勤族與非通勤族病例的位置點在兩張台南市地圖上,並將點兩兩連線,產生初步的網絡分布圖。這兩張圖只能看出通勤族的網絡分布範圍明顯較大,但是因為案例數多、網絡的連線密集,不容易看出不同地理位置的網絡密度,因此再次繪製密度圖,將網絡的密度以顏色深淺呈現,發現非通勤族的病例網絡最密集處在台南市的南邊區域,而通勤族的病例網絡最密集處則分布在市中心。

此外,溫在弘針對每一台南市的里進行統計,計算每一里出現第一個通勤族或非通勤族的登革熱案例後,在該里出現第二個案例的機率大小,進而推論通勤族和非通勤族病例觸發疫情擴大的可能性。結果顯示,某一地出現第一則通勤族登革熱案例後,長時間後引發第二則案例的機率比非通勤族案例更高。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

除了證實通勤較非通勤更需要注意外,為了確認通勤相較於其他環境因素更是否具有更高的影響性,溫在弘從文獻中蒐集可能影響登革熱疫情擴大的因素,主要是公共場所或衛生品質較難控制空間的數量,包括公園、學校、廢墟、市場、空地,以及人口密度,他統計每個台南市各里的上述因子,並將通勤人口與上述因子分別與各里的登革熱病例數進行「統計迴歸分析」,在百分之九十五的信心水準下,發現通勤因素的危險比值是其他因素的三倍。

溫在弘的研究不以開拓複雜的研究方法來引人注目,對於時事的關懷和想法的創新是他的研究亮點。作為地理學者,研究的突破不一定在於方法論的鑽研,而在於既有的方法或理論,如何透過研究者的創新思維,以更有效的方式應用在社會、自然環境的課題上。(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

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
陳 慈忻
55 篇文章 ・ 1 位粉絲
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。

0

2
0

文字

分享

0
2
0
末日模擬!從氣候變遷到核戰爭,人類未來將走向哪個結局?
PanSci_96
・2024/11/19 ・1957字 ・閱讀時間約 4 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

科學家模擬的末日場景

隨著二氧化碳排放持續增加,全球的政治局勢日益緊張,世界上各國的承諾屢屢在國際會議中被辜負,戰爭的結束也似乎遙遙無期。警示世界末日的「末日鐘」越來越接近午夜,人類與地球的未來變得越來越悲觀。

這並非一種刻意的悲觀,而是基於氣候變遷和人類衝突升溫的現實。許多人或許和我一樣好奇,末日會不會真的臨近?如果會,那又會是什麼樣的場景?是氣候徹底失控的《明天過後》?還是生態浩劫後的全面沙漠化,需要武力生存的《沙丘》和《瘋狂麥斯》?或者是核戰之後,所有人生存在廢墟中的《異塵餘生》?

我們的未來走向尚未確定,但科學家已經率先模擬了不同的可能結局,讓我們可以一窺未來的模樣。這些模擬告訴我們,如果人類繼續走某些路徑,地球的結局將是如何。至於我們是否能避免這些結果,就得由全體人類共同決定。

歡迎訂閱 Pansci Youtube 頻道 獲取更多深入淺出的科學知識!

如何模擬出整顆星球的氣候變化?

要模擬整顆星球的大氣變化是一項龐大的任務,至少需要三大要素:理論、資料、和計算資源。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

首先,人類對氣候系統的物理和化學模式需要有足夠的了解,也就是大氣理論必須足夠完備。其次,需要足夠多的資料來模擬整個行星。這些資料包括地球半徑、自轉速度、海洋分布、太陽輻射、大氣成分等等,甚至是地表的狀況與地形。台灣的中央山脈就能影響到西太平洋的颱風走向,進而影響整個東亞的氣候。如果希望盡可能還原地球的真實情況,還需考量海洋的垂直溫度分布、植物分布導致的生物地球化學反應等。

最後,還需要強大的計算資源,也就是超級電腦。由於資料量龐大,每個參數的小誤差都可能引發蝴蝶效應,影響到預測結果。因此,科學家通常會微調各項參數,並對每組參數進行多次計算,這些都需要大量的運算能力。

模擬沙丘中的荒漠星球

科幻小說《沙丘》中的厄拉科斯,經布里斯托大學模擬,揭示未來氣候可能。圖/wikimedia

科幻小說《沙丘》中的厄拉科斯(Arrakis)是一顆完全荒漠化的星球,英國布里斯托大學的亞歷山大·法恩沃斯等人曾對這顆星球進行了模擬。他們使用在研究地球氣候變遷時使用的氣候模型,並結合小說中的設定,如大氣中的二氧化碳濃度和臭氧含量等,模擬了 500 年後的厄拉科斯氣候。

模擬結果顯示,厄拉科斯的赤道和熱帶地區夏季高溫達 45 度,冬季不低於 15 度。而高緯度地區則更為極端,夏季高溫可達 70 度,冬季最低可達 -75 度。由於大氣濕度和雲層的存在,極地反而比赤道更溫暖。此外,儘管小說中描述厄拉科斯幾乎沒有降雨,但模擬顯示高緯度和山區仍會有少量降雨。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這些結果顯示,科學家不僅愛科幻,也樂於用科學方法來驗證科幻中的設定。這些模擬能讓我們更了解地球的氣候系統,並讓我們警惕荒漠化的危機。

核戰後的世界:核冬天的可怕景象

如果人類全面爆發核戰爭,戰後的世界會是什麼樣子?研究顯示,大規模的核武攻擊將產生大量的輻射塵和煙灰,進入大氣層並遮蔽陽光,導致「核冬天」的到來。

2019 年的一篇研究模擬了美俄之間的全面核戰爭,結果顯示,爆發後的第一年,全球氣溫將大幅下降,北半球的夏季溫度將下降 25 度,冬季氣溫則會降至零下,植物生長期縮短至僅剩 25 天。煙灰遮蔽陽光,導致全球糧食供應崩潰,第二年可能有 50 億人面臨飢餓。

這些模擬結果告訴我們,全面核戰將帶來毀滅性的後果,核冬天將使人類無法正常生活,這是真正的末日場景。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
核戰模擬顯示,氣溫驟降與糧食崩潰將致全球大饑荒。圖/envato

地球的未來會是如何?

地球未來的命運取決於我們今天的選擇。如果我們對氣候變遷置之不理,兩極冰帽將完全融化,海平面上升,許多沿海地區將被淹沒。雖然不至於像《水世界》中那樣極端,但低地區域的居民將面臨嚴重的生存挑戰。

如果人類選擇繼續衝突,甚至爆發毀滅性戰爭,我們的未來將如《瘋狂麥斯》或《異塵餘生》般,生存在廢墟中,面對乾旱、糧食短缺與持續的環境破壞。

歡迎訂閱 Pansci Youtube 頻道 鎖定每一個科學大事件!

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

PanSci_96
1262 篇文章 ・ 2406 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
新北「氣候行動徵件」活動總獎金 8 萬元 號召青年展開行動成為氣候領袖
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/23 ・1247字 ・閱讀時間約 2 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

全球正面臨急遽的氣候變遷,世界公民必須共同面對,環保局發布「新北 2024 國際青年氣候行動論壇——氣候行動團隊創意徵件」,鼓勵臺灣青年從校園或社區出發,針對觀察到的環境問題提出行動方案,入選隊伍將獲得專業導師指導並帶領實踐提案內容,最終勝出者不只可獲新臺幣 4 萬元獎勵金,更有機會放眼國際,於年底的紐約荒野中心青年氣候高峰會上展現成果。環保局將於 5 月 24 日下午辦理線上說明會,徵件日期至 6 月 24 日截止,歡迎有興趣參與的學生及老師報名參與!

報名網址:https://reurl.cc/Ke0gQn

環保局表示,新北市已連續 3 年辦理青年氣候論壇,建立與青年交流對話的平台,今(113)年更持續與紐約荒野中心(The Wild Center)攜手,號召青年以行動應對氣候變遷,培養青年成為氣候領袖。實踐淨零永續的道路上,青年的角色非常重要,去年新北市青年氣候論壇邀請到荒野中心氣候行動主任 Jen Kretser,分享了許多紐約青年行動案例,像是大學生於學院頂樓設置太陽能板,實現「上課教室自主發電」的校園計畫,又如同學自發建立校園田園、自主提出畢業晚會減塑需求等,引起與會臺灣青年們的廣大迴響,提出許多問題進行討論。

新北市環保局「2023 新北青年氣候論壇」,邀請到美國紐約荒野中心氣候行動主任 Jen Kretser(左 3),分享了許多紐約青年行動案例

環保局長期關注青年行動力,辦理「環保小局長計畫」、「永續未來學院」、「青年氣候論壇」等活動,致力推動全齡化的環境教育,今發布的「氣候行動團隊創意徵件」,進一步鼓勵臺灣「青」世代成為行動發起者,提出自己的問題觀察與創意解方,並真正落實行動,由青年自己決定從何處開始改變,即使是日常生活中觀察到看似微小的行動,都有可能在實踐後擴大影響到整個校園、社區,甚至整座城市。

環保局說明,氣候行動徵件邀請全臺高中職及大專院校學生,透過影像紀錄、實體行動、循環設計、社群媒體傳播等多元方式呈現創意永續行動提案,徵件至 6 月 24 日止,經初選後 4 組入選隊伍將在新北市展開為期一個月的短期氣候行動實踐,同時由環保局媒合專業導師進行線上課程,最後於 8 月「新北 2024 國際青年氣候行動論壇」進行決選,優勝的隊伍除可獲得獎勵金外,更能持續推展氣候行動並製成行動影片,影片有機會在年底紐約荒野中心青年氣候高峰會上進行分享,讓青年氣候行動與國際接軌。

環保局將於 5 月 24 日下午辦理線上說明會,歡迎有興趣參與的學生及老師報名參與,徵件簡章及更多相關資訊可至環保局官網或「新北 2024 氣候行動團隊創意徵件」活動網站查詢。

※ 5/24 徵件線上說明會報名網址:https://reurl.cc/Ke0gQn
※ 環保局官網簡章:https://www.epd.ntpc.gov.tw/Article/Info?ID=11254
※ 「新北 2024 氣候行動團隊創意徵件」活動網站:https://greenage2024.com

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文轉自新北市政府環境保護局網站

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
222 篇文章 ・ 313 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

3
1

文字

分享

0
3
1
溫室效應有救了?把二氧化碳埋進地底吧!  
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/03/25 ・1389字 ・閱讀時間約 2 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文由 台灣中油股份有限公司 委託,泛科學企劃執行。 

近年全球對於氣候變遷的關注日益增加,各國紛紛宣布淨零排放(Net Zero Emissions)的目標,聯手應對氣候變遷所帶來的挑戰。淨零排放是指將全球人為排放的溫室氣體量和人為移除的量相抵銷後為零。而「碳捕存再利用技術(Carbon Capture Utilization and Storage,簡稱 CCUS)」技術被視為達成淨零重要的措施之一。 

CCUS 示意圖。圖/INPEX CCS and CCUS Business Introduction Video 2022 

「碳捕存再利用技術 CCUS」是什麼? 

CCUS 技術可以有效地將二氧化碳從大氣中捕捉並封存,進而減少溫室氣體的排放。CCUS 包含捕捉、運輸、封存或再利用三個階段,也就是將二氧化碳抓下來,並且存起來或是轉換成其他有價值的化學原料。關於如何捕捉二氧化碳,可以參考我們先前拍的影片《減碳速度太慢?現在已經能主動把二氧化碳抓下來!?抓下來的二氧化碳又去了哪裡?》。 

至於捉下二氧化碳之後,該存放在哪裡呢?科學家們看上一個經過數千萬年驗證、最適合儲存的地方——地底。沒錯,地底可不只有石頭跟蜥蜴人,只要這些石頭中存在孔隙,就可以儲存氣體或液體。最常見的就是天然氣與石油。現在,我們只要將二氧化碳儲存到這些孔隙就好。 

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

封存的地質條件也很簡單,第一,要有一層擁有良好空隙率及滲透性的「儲集層」,通常是砂岩。第二,有一層緻密、不透水且幾乎無孔隙的岩石,用來阻擋儲集層的氣體向上逸散的「蓋層」,常見的是頁岩。只要儲集層在下,蓋層在上,就是一個理想的儲存環境。 

臺灣哪裡適合地質封存? 

臺灣由東往西,從西部麓山帶、西部平原、濱海到臺灣海峽,都有深度達 10 公里的廣大沉積層,並且砂岩與頁岩交替出現,可說是良好的儲氣構造。 

至於臺灣適合封存二氧化碳的地點,有個很直接的作法,就是參考石油、天然氣的儲存場域就好,也就是所謂的「枯竭油氣層」。將開採過的天然氣或石油的空間,重新拿來儲存二氧化碳。而臺灣的油氣田,主要集中在西部的苗栗與臺南一帶,在 1959~2016 年,累計產了 500 億立方公尺的天然氣,和超過 500 萬公秉的凝結油。 

臺灣油氣田位置圖。圖/《科學發展》2017 年 6 月第 534 期
鐵砧山每年封存 10 萬噸二氧化碳(相當於通霄鎮 1/3 人口一年的二氧化碳排放量)。圖/台灣中油

而至今這些枯竭油氣田,適合來做二氧化碳的封存。例如苗栗縣通霄鎮的鐵砧山是臺灣目前陸上發現最大的油氣田,不只是封閉型背斜構造,更擁有厚實緻密的緻密蓋岩層。在原有油氣田枯竭後,從民國 77 年開始轉為天然氣儲氣窖利用原始天然氣儲層調節北部用氣的方式,已持續超過 35 年。因此中油也正規劃在鐵砧山氣田選擇合適的蓋層和鹽水層,進行小規模的二氧化碳注入,作為全國首座碳封存的示範場址。並同時進行多面向的長期監測,驗證二氧化碳封存的可行性與安全性。 

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

更多詳細內容及國際 CCUS 案例,歡迎觀看影片解惑! 

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
222 篇文章 ・ 313 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia