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災後重建─劫後餘生的美國穆爾

李柏昱
・2014/08/28 ・1330字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 526 ・七年級

美國奧克拉荷馬州的穆爾(Moore)對於毀滅並不陌生,該地分別於1998、1999、2003與2010年多次發生劇烈的龍捲風災情,在2013年的5月20日又一場的嚴重龍捲風災情後,這回,穆爾的居民希望能將城市重建的更為堅固。

在2013年的災難中,龍捲風在穆爾一帶肆虐了27公里,摧毀一千多棟建築,除了遍布全城的殘骸瓦礫,居民情感上的衝擊也是重建的一大挑戰。

穆爾市在2013年5月的一場浩劫後,被龍捲風「拜訪」過的社區只剩滿地碎片(圖片來源:Wikipedia 作者:Jocelyn Augustino)
穆爾市在2013年5月的一場浩劫後,被龍捲風「拜訪」過的社區只剩滿地碎片(圖片來源:Wikipedia 作者:Jocelyn Augustino)

對於穆爾的居民而言,災後往往要經歷三個階段:最初48小時的驚恐、過渡時期的緊急處置與短期修護、以及長期的計畫重建過程。當災民們從避難處走出來,望著曾經是家的地方,開始動手撿拾滿地殘骸,希望盡早開始重建,對於某些人而言,移除殘骸往往是最難熬的一步。

2013年5月29日,政府開始進行瓦礫清除工作,整個穆爾市一共清出了17萬3000噸,相當於1萬2000卡車車次的殘骸,直到9月初殘骸清理過程才完成。

穆爾市的社區發展主任伊麗莎白(Elizabeth Jones)表示,殘骸的清除是重建過程重要的第一步,然而清除費所費不貲,「從過去清理殘骸的經驗與數據中,我們已經投入1500萬美元(約合4.52億台幣)在清除殘骸。」伊麗莎白說。

等殘骸清除完,重建工作即可往下一步邁進,不過這次穆爾市決定對建築法規進行變革,採用過去沒有人試過的方式企圖減少殘骸數量。2014年3月,穆爾市市議會無異議通過新的住宅建築標準,要求該地的住宅必須能抵禦更強的強風。按照舊的標準,住宅只需抵禦每秒40公尺的強風,相當於台灣中央氣象局使用的蒲福風級(Beaufort scale)裡的13級風,然而2013年侵襲當地的龍捲風風速高達每秒89公尺,遠超過蒲福風級最強的17級風(每秒56.1~61.2公尺)。

強化住宅建築的另一個好處,在於能大幅減少因龍捲風產生的瓦礫,當地面臨風速每秒60公尺以上的龍捲風侵襲是家常便飯,但全毀跟部分受損的建築所產生的殘骸數量相差很大。

除此之外,新的建築標準要求住宅必須加強車庫大門,從過去龍捲風的受災經驗中,車庫是建築物最先被強風破壞的地方,進而導致整棟建築的崩解。新標準要求車庫門必須能抵抗每秒60公尺以上的強風,以保障建築結構的完整。

在滿目瘡痍的穆爾市,重建工作正如火如荼的進行中。2013年1087棟全毀的建築物中,已有超過一半的549棟取得建築許可,表示它們已經重建完成或是正在建築中。

對台灣而言,穆爾市重建過程有一點值得學習:災後重建並不急進,龍捲風受災戶願意等上100多天,等新的建築法規與完善的都市計劃藍圖都完成後才開始著手興建自己的新家,這對於台灣災後政府與民間團體各自為政、多頭馬車式進行的重建相當不同。此外,防災最重要的一點是從過去的災害經驗中學習,正如穆爾市決定透過制定更嚴格的建築標準進行減災,台灣不論政府或是民間,也迫切需要從過去的災害經驗中,省思面對災害新的適應方式。(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/2014年/7月)

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!

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李柏昱
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成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。


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地球在20年間「亮度」變低了!——地球暖化讓陽光反照率直直落

Mia_96
・2021/10/23 ・2757字 ・閱讀時間約 5 分鐘

地球暖化會造成溫度升高?不稀奇!地球暖化會造成人類生活環境越來越嚴峻?也不稀奇!但你有聽過,因為地球暖化,讓我們的亮度竟然逐年遞減,地球變得越來越暗嗎?

地球亮度的改變並不是近期才出現的新興議題,關於地球亮度的變化,科學家早在 1990 年代前後便提出一種現象「全球黯化」(global dimming)去解釋為何地表獲得的太陽光能量越來越低。

當時透過資料指出,進到地球的太陽能量大幅降低,從 1950 到 1990 年入射至地表的太陽光能量,竟然平均減少 4%! 也就是身處在地球上的人類會覺得地表的亮度似乎逐漸地降低。

但入射地表能量降低的原因並非是太陽發出能量的變化,而是因為近幾年我們最常耳聞的,空污現象! (圖/pixabay

當人類使用石油、煤炭等非再生能源發電時,會在環境中產生許多氣膠微粒,而這些氣膠微粒進入大氣,微粒可以吸收、反射入射到地球的太陽光,使太陽之能量無法進到地球表面,進而造成地球亮度降低。

而全球黯化同時也影響著人們過去對於全球暖化的理解,當全球黯化造成入射到地表的太陽光減少時,代表著地球所獲得的能量並不如過往我們所想像的這麼多。換句話說,全球黯化所造成的冷卻效應竟比不上人們所造成的暖化速度!

知曉地球改變亮度的方法——地照!

近期最新研究更是顯示,1998 年到 2017 年近十年內,地球的反照率逐年下降!除全球黯化造成地表獲得太陽能量減少外,當從外太空看著地球時,地球竟然也越來越暗了!

反照率是一種常用於亮度表示的方式之一,其指的是太陽電磁波段入射至地表的總量質,除以被地表反射的量值所得出的數字。不同的地表特性即有不一樣的反射量質。因此,透過反照率的升降,科學家也可以推估氣候變遷對環境所產生的變化與影響。

計算反照率的方式十分特別,在科學中我們將其稱為「地照」!

地照現象指的為當太陽光照射到地表,地表會反射部分太陽光,而當地表反射太陽光至月球未被太陽照到的地方時,月球又會將地表所反射至月面的光線反射回地球。

看似應該沒有被太陽光照射到的月球表面,其實也會因為地球反射之陽光而產生微弱的光。而最適合觀測地照的時間通常為弦月時分。 (圖/Wikipedia

地照的變化與地表的改變息息相關。例如冰雪的反射率較高,當地表溫度較低,累積較多冰雪時,地照數據便可能會上升;而洋面的反照率較低,當地表溫度較高,造成冰雪融化成海洋,則地照數據便可能會下降。

透過地照反射的光線強弱,可以推測地球反照率的變化,進而推測地表本身變化。 (圖/Wikipedia

除了利用地照觀測地球反照率外,為使觀測更加精確,科學家利用於 2000 年發射的 CERES 儀器(Clouds and the Earth’s Radiant Energy System)觀測大氣至地表的太陽光輻射與地表放出之輻射,並進一步分析對影響地球溫度的重要因子──雲,和太陽輻射的交互關係。

CERES 主要希望可以解答雲在氣候變遷中所扮演的角色與造成的影響,是美國國家航空暨太空總署地球觀測系統(EOS)計畫中的一部分。 圖/Wikipedia

研究結果分析發現,從 2000 年到 2015 年,地球反照率曲線一直維持接近平坦的狀態,但近年,地球反照率的衰退卻日益明顯,如下圖表示:

(圖/參考資料 1

橫軸座標為年度,縱軸座標為地照反照率之異常改變(單位為每瓦/平方公尺),黑色為地照異常之數據,藍色為 CERES 觀測到異常之數據,而灰色陰影區域則為誤差範圍。從圖中可以看出,地照反照率在這幾年下降約 0.5 W/m2,而 CERES 之數據則是下降約 1.5 W/m2

十年一變──太平洋年季震盪

科學家推測,改變反照率的原因,是週期性發生在太平洋的氣候變化──太平洋年季震盪。

太平洋年季震盪指的為太平洋的海水溫度會以十年為週期尺度產生變化:當北太平洋和熱帶太平洋間的海水溫度較高時,稱作暖相位;而當北太平洋和熱帶太平洋間海水溫度較低時,稱作冷相位。

而地球亮度改變的原因,正是因為太平洋年季震盪到了暖相位,造成海面低雲減少,反照率降低!

低雲較為溫暖,其主要成分是由水滴組成,當太陽輻射照射水滴時,較多太陽反射至太空,地球的反照率較高,也造成地表溫度降低;而高雲主要成分由冰晶組成,透光性較佳,再加上高雲通常體積較低雲薄,故太陽輻射可以順利進入地表,地球反照率相對降低。

當北太平洋與熱帶太平洋間海水溫度升高時,洋面上空氣需達到飽和的水氣量相對增加,氣塊達到飽和條件較高,低層雲較難生成。(其實背後原因極其複雜,作者僅是以最簡單的方式嘗試解釋。)當低層雲減少時,反射率降低,造成較少太陽輻射至太空,地球亮度因此變得越來越暗。

雲在地球輻射能量中一直扮演著重要的角色,低雲反射太陽輻射的能力較強,高雲吸收地球輻射的能力較強,因此較多的低雲往往造成地表降溫,而較多的高雲則會造成地表增溫。 (圖/pixabay

交織纏繞的反饋機制

看完整篇文章也別急著下結論!其實地球上的現象不僅環環相扣,影響因素更是族繁不及備載,從海溫改變的原因、高低雲量多寡的變化、反照率升降的主因……,我們都很難用單純或是絕對的一段話去完整解釋自然界的現象。

科學家所能做到的,是透過原因推導、盡力的去解釋現象,所以關於地球反照率下降的趨勢原因,除了太平洋年季震盪、海溫升高、低雲變化等,或許也還有科學家尚未清楚的其他可能性。

但同時,令科學家擔心的事情是,因全球暖化造成地表的反照率降低,代表地表接收到的能量、進到地表之能量相對增加,而吸收的能量又加速全球暖化的速度,地球或許會因為這樣的回饋機制持續升溫,造成更加嚴重的溫室效應。如何去因應溫度上升造成的種種問題,也將會是我們需要不斷去思考問題。

參考資料

  1. AGU AdvancesEarth’s Albedo 1998–2017 as Measured From Earthshine
  2. science alert,《Two Decades of Data Show That Earth Is ‘Dimming’ as The Planet Warms Up
  3. Wikipedia,《Clouds and the Earth’s Radiant Energy System
  4. Wikipedia,《行星照

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Mia_96
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喜歡教育又喜歡地科,最後變成文理科混雜出生的地科老師
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