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四種水龍頭確保新加坡用水安全

李柏昱
・2014/08/28 ・1489字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 510 ・六年級

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2014年,台灣原本逐漸吃緊的用水危機,靠著6月準時報到的梅雨獲得緩解。但是一旦遭遇空梅或晚梅,如何解決用水問題將會是攸關民生與經濟發展的重要問題。

問題的解答或許就在新加坡─這個缺乏天然含水層與湖泊的小島國家,在過去五十年來利用各種創新手法來解決水資源不足的問題,並已經解決國家的用水安全威脅。

新加坡的國家水務機構在過去五十年來,利用各種創新手法來解決水資源不足的問題,解決國家的用水安全威脅(圖片來源:Wikimedia Commons 作者:Merlion444)。
新加坡的國家水務機構在過去五十年來,利用各種創新手法來解決水資源不足的問題,解決國家的用水安全威脅(圖片來源:Wikimedia Commons 作者:Merlion444)。

在這場用水戰爭前線打頭陣的,正是新加坡的國家水務機構(Singapore’s national water agency, PUB),PUB負責蒐集、生產、分配與開發新加坡的水資源,監督管理新加坡多樣化的用水來源。

新加坡的用水來自「國家的四個水龍頭」,包含在地水源(local catchment water)、高度淨化回收水(highly-purified reclaimed water, 又稱NEWater)、淡化水(desalinated water)以及輸入水(imported water)。

在地水源(local catchment water)

新加坡透過有效蒐集本地的降水成功提高水源供給,PUB想盡辦法在有限的國土內,利用各種渠道、運河、河流、池塘以及水庫,並結合推動世界上少見的大規模雨水回收計畫,將雨水儲存起來,之後再將這些水淨化到可以飲用的水準。自2011年起,蒐集雨水的面積已經從國土的一半提升到三分之二,並完成三座水庫,PUB將在地水源形容為「新加坡永續用水的支柱」。

高度淨化回收水(highly-purified reclaimed water, NEWater)

淨化回收水是另一個新加坡用水的主要來源,能滿足新加坡用水需求的30%,PUB計畫在2060年以前將淨化回收水的容量提升三倍,能滿足未來用水需求的55%。藉由RO逆滲透以及紫外線消毒,淨化後的水質能安全給人們飲用,不過其主要用途仍然是用於生產製程以及冷卻用水,以及透過回收水的使用讓其他更乾淨的飲用水源更為寬裕。新加坡的第一座回收水淨化廠於2003年開始運作,至今已經有四座營運中的廠址。

淡化水(desalinated water)

新加坡擁有亞洲最大的RO逆滲透海水淡化廠,目前每天能提供三千萬加侖的乾淨用水,能滿足10%的用水需求。在2013年,第二座海水淡化廠動工,預計產能將能擴展到每天一億加侖,相當於新加坡目前用水需求的25%,並預計在2061年以前都維持這樣的產量。

輸入水(imported water)

由於先天環境上的限制,過去新加坡高度仰賴由鄰國馬來西亞輸入用水。目前兩國之間簽訂多個水資源交易協定,最久的協定將維持到2061年。然而,馬來西亞近年遭逢嚴重乾旱使該國的水資源提供能力下降,兩國之間對於水資源交易費用也一直談不攏,目前馬來西亞政府並不保證在2061年後還會持續供應用水給新加坡。因此,PUB正試圖透過上述的其他三種方法,減少新加坡對於輸入水的依賴,並希望在最後一個水資源交易過期之前讓新加坡達到用水自給。

台灣也是座四面環海的海島型國家,每年春季亦經常發生缺水危機。目前水利署已經在離島設置海水淡化廠解決離島用水問題,惟本島除了特別供應核三廠的海水淡化廠,並無其他大規模海水淡化廠的計畫。工業局也正推動公共汙水處理廠放流水回收計畫,希望透過汙水回收再利用,將再生水作為部分替代水源。

新加坡的水資源開拓方式當然不能照搬到台灣,必須考慮台灣的社會與自然環境,不過新加坡的水資源取得方式對台灣而言也是值得參考的借鏡。(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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・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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IPCC最新氣候變遷報告說了什麼?更熱的地球與更脆弱的人類
台灣科技媒體中心_96
・2022/03/03 ・3926字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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氣候變遷衝擊面向更廣,台灣準備好了嗎?

正當全球關注俄羅斯與烏克蘭的戰事發展時,昨(2/28)日聯合國氣候變遷專門委員會(IPCC)發布了最新氣候變遷第六次評估報告第二冊《衝擊、調適與脆弱度》(AR6 Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability),再次呼籲各界積極應對氣候變遷衝擊,並立即展開應對政策與調適行動。

該重量級報告指出,人類活動引起的氣候變遷現象,已在世界各地造成極大負面衝擊與不可逆的環境危機,危及大量的陸地與海洋物種生存,目前已有多達 33~36 億人口生存在易受氣候變遷衝擊的脆弱環境中,且氣候變遷影響不僅止於生態物種,更危及人類社會的糧食、水資源、都市及健康問題。

台灣多位專家隨之呼籲,許多過去未被注意到的風險,如心理健康、土木工程都可能遭受衝擊,台灣應重新盤點、反思各領域可能的衝擊與調適策略,以因應不斷變動的氣候變遷衝擊。近年當紅的「自然解決方案(Nature-based Solutions, NbS)」,也首次被納入 IPCC 科學報告,值得相關當局關注。

為協助台灣社會掌握最新氣候發展脈動,台灣科技媒體中心偕同財團法人台達電子文教基金會,於報告發表隔日公開本次報告完整的決策者摘要(SPM)中文翻譯,以及台灣專家回應觀點,協助相關單位制訂更適切的氣候變遷調適策略。

這份重量級報告指出,人類引起的氣候變遷,已在世界各地造成極大負面衝擊與不可逆的環境危機。圖/envato elements

第六次報告強調的重點為何?

台灣科技媒體中心舉辦記者會,邀請台灣大學生物環境系統工程學系教授童慶斌、中央大學水文與海洋科學研究所教授李明旭、銘傳大學都市規劃與防災學系副教授石婉瑜解析這份重量級報告。這份報告是整個第六次評估報告(AR6)中的第二份,關注氣候變遷造成的衝擊、風險與人類的調適發展。

IPCC 再次呼籲,應對日益增加的氣候變遷風險應即時行動。相較於第五次評估報告,本次更強調,只要升溫超過攝氏 1.5 度,對生態或是人類系統的風險將大幅升高;而且升溫越多,人類將越無法調適。

童慶斌回應報告提到的風險,指出我們應該找出具有一致性與標準性的國家評估方法、建立可靠的科學證據;並根據 AR6 氣候情境,來評估台灣未來氣候變遷下的危害地圖,才能依此做出好的調適。同時標準化的評估方法,有助於不同層級、部門一起協力,建立夥伴關係,應對個別部門很難單一處理的跨領域風險。進一步形成跨部會、跨層級的公私協力夥伴關係,並考量永續發展目標。

童慶斌也提醒「衝擊與調適」在不同部門之間可能互斥,也可能互利。例如農業部門、民生部門、工業部門都會同時面對缺水問題,目前遇到這個問題,台灣是將農業用水調給民生工業部門,但這會與糧食安全互斥。另一面向,當我們面對淹水的問題,處理好淹水也會同時減少病媒蚊滋生的環境,與公共衛生領域共利。

李明旭則指出,這次報告與第五次評估報告的最大差異,是強調全球暖化超過攝氏 1.5 度將產生的額外嚴酷風險。報告特別提醒調適與減緩之間,需要更好的權衡,並避免導致「不適當的調適」,而不適當的調適可能在解決一個氣候風險問題之後,產生新的衝擊問題,甚至進入高脆弱度、暴露與風險的困境。

這次報告強調全球暖化超過攝氏 1.5 度將產生的額外嚴酷風險。圖/envato elements

6個氣候變遷即將帶來的衝擊

1. 從氣候變遷觀察到的衝擊:

人為引起的氣候變遷,包括更頻繁、劇烈的極端天氣事件,對自然和人類造成廣泛的負面影響,且其造成的衝擊,可能超過人類與自然可調適的範圍。

a.     生態方面

全球評估大約一半的物種已經向極地或更高海拔的地區移動。極端高溫造成數以百計的物種損失,以及陸地及海洋大規模生物死亡的事件。有些生態損失是不可逆的,例如已滅絕的物種;有些衝擊接近不可逆的狀態,例如冰河退縮導致的水文變化。

b.    人類社會

(a)  糧食與水的安全首當其衝。中低緯度地區受到較大的負面衝擊,致使數百萬人面臨嚴重糧食不安全。水產養殖與漁業也受到負面影響。

(b)  人類身體與心理健康的不利影響。例如:極端高溫導致人類死亡、提升發病率;擴大病媒蚊傳播範圍;極端天氣事件造成心理創傷等。

(c)   在城市中,主要的衝擊集中在經濟與社會弱勢的居民。此外關鍵基礎設施,如交通、水、能源系統,也正在受到極端天氣事件的影響。

報告中觀察到,全球評估大約一半的物種已經向極地或更高海拔的地區移動。圖/envato elements

2. 生態系統與人類的脆弱度和暴露:

a.     生態

全球僅不到 15% 的土地、21% 的淡水、8% 的海洋屬於保護區,且多數保護區缺乏降低氣候變遷影響的管理制度。預計世界上大部分的森林、珊瑚礁和低窪沿海地區,會受氣候影響而退化或損失。

b.    人類社會

大約 33-36 億人生活在極易受到氣候變遷影響的環境中。西非、中非、東非、南亞、中南美洲、小島嶼國家、北極地區是人類高度脆弱的熱點。

大約 33-36 億人生活在極易受到氣候變遷影響的環境中。圖/envato elements

3. 近期(2021-2040)風險:

在近期全球升溫就可能達攝氏 1.5 度,將會造成多種氣候災害增加。在近期自然和人類系統的氣候風險,取決於脆弱度與暴露程度,而非排放情境。與暖化加劇的情境相比,將升溫限制在1.5度可以大幅減少自然和人類的損失,但不能完全消除。

4. 中長期(2041-2100)風險:

2040 年後,氣候變遷的風險與全球暖化的程度高度相關。

a.     生態

估計在全球升溫攝氏 1.5-2 度間,生物多樣性熱點地區的特有物種的滅絕風險至少翻倍;如果升溫幅度為攝氏 1.5-3 度,則至少增加 10 倍。

b.    人類社會

在中長期所有評估中,暖化程度越高,可使用的水資源風險及水有關的危害程度越大;糧食生產和取得的壓力增加;熱浪的暴露人口持續增加;城市、關鍵基礎設施的風險增加,預計如果全球平均海平面相較於 2020 年上升 0.15 公尺,遭受百年一遇洪災的人口會增加 20%。

5. 氣候變遷的衝擊與風險越來越複雜、越來越難以管理。

多種氣候災害同時發生,且氣候與非氣候的風險交互作用,將導致新的衝擊與風險。

6. 暫時超出攝氏 1.5 度的風險:

目前的推估模型對於這個路徑的評估有限。但暫時超過攝氏 1.5 度仍會造成部分低恢復力的生態系統,如極地、山區、沿海生態系不可逆的影響。

我們該如何提高氣候韌性?

報告中,針對氣候韌性提出四大重點:

  1. 各個國家地區基於資源、脆弱度、文化價值的差異,選擇不同的排放情境,導致實現氣候韌性發展的機會之窗正在迅速縮小。
  2. 當政府、民間社會和私部門做出以減少風險、公平和正義為優先的發展選擇,且決策過程與資金都有跨部門的合作,最可能實現氣候韌性發展。
  3. 鑑於氣候變遷對生態系統與生物多樣性的威脅,保護生物多樣性與生態系統,是發展氣候韌性的基礎。
  4. 毫無疑問,氣候變遷已經擾亂自然與人類系統。未來十年採取的社會選擇與行動,決定了在中長期路徑上氣候韌性的高低。重要的是,如果當前不迅速減少溫室氣體排放,特別當升溫超過攝氏1.5度,氣候韌性發展的前景,將會越來越有限。

李明旭認為,這份報告不斷提到「包容式的治理過程」,強調資訊公開、決策透明。同時需建立夥伴關係、減少調適的軟性限制,透過政策工具與組織制度,建立促進調適發展的重要基礎。同時這次的報告強調「未來十年,人類的行動將會決定未來我們要面對多少風險」,且與 2030 永續發展的目標緊密扣連。

石婉瑜提到與過去相比,AR6 採用新的框架評估與討論氣候風險。從人類社會、自然生態與氣候,三個系統的依存關係與交互作用,尋求達成氣候韌性的方法。石婉瑜指出,傳統的系統經常造成「不永續」與「氣候變遷」,因此這份報告強調人類與生態系統的永續、公正轉型,以及各種系統的創新轉變。

圖/envato elements

石婉瑜強調都市化是全球的趨勢,全球大部分的人口居住在都市中,而越來越多的城市暴露在高氣候風險之下,因此「城市」的氣候科學與調適已經是 IPCC 的關注焦點。石婉瑜認為報告中所指不當調適、災害風險不均、氣候正義問題,值得決策者重視,且須納入各類知識與族群參與規劃。此外以生態系統為基礎的「自然解方」,首次被納入 IPCC 報告的城市調適策略,未來台灣規劃調適策略與氣候韌性路徑時,也應列為核心考量。

延伸閱讀

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就是韌性——有機農業對水逆境的調適力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/08/06 ・3282字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文由 中興大學有機農業推動中心 委託,泛科學企劃執行

近年來,氣候變遷成為人類面臨的最大挑戰之一,當氣候異常的狀況層出不窮,嚴重影響經濟、生態等層面,各類型產業皆遭受不同程度的損失。

氣候變遷已然成為現在進行式,備受自然條件限制的有機農業可以怎麼做呢?

根據美國有機貿易協會(Organic Trade Association, OTA)報告( Knuth et al., 2020),有機農業可以透過栽培管理,減少溫室氣體排放、儲存大量的碳,幫助緩解及應對氣候變遷所造成的影響。而有機栽培管理的調適策略到底是什麼?

氣候變遷成為人類面臨的最大挑戰之一。圖/Pixabay

利用大數據找出「天時地利人和」的作物

首先,在資訊日漸發達的時代,有機栽培管理也須仰賴新技術支持,其中 Big Data 便是一大重點,隨著氣候快速變遷,靠天吃飯的農業與氣象的關係也越來越密切。利用中央及各地區的農業資料,例如可耕地面積、主要作物及產量等,結合氣象、水資源等數據,相互整合後便能夠建立預測模型,提供監測及預警機制,應變未來可能發生的氣象災害,降低生產風險。此外,也可以藉由了解當地的土壤狀況、水資源灌溉情形,與過去累積的農業氣象數據相輔相成,並考慮市場供需及農民技術,找出「天時、地利、人和」的最適栽種作物。

把草留下來,就能把水留下來?

今年(2021)前半年,臺灣遭遇號稱百年最大乾旱,中南部連續好幾天不下雨,其實從去年開始,2020 年夏秋兩季便沒有颱風登陸,水庫進帳甚少,而看老天爺臉色吃飯的農業更是直接受到強烈衝擊。據之前中央研究院環境變遷中心的乾旱研究指出,在氣候變遷之下,直到本世紀中,未來臺灣北部河川供水能力降低,甚至,北部地區的農業用水缺水率可能超過 40%。

2021前半年,臺灣遭遇號稱百年最大乾旱,中南部連續好幾天不下雨 。圖/Pixabay

在面臨乾旱逆境時,作物生理機制會因應環境產生改變,產量跟生長速度也會下降,而各種作物的需水量也不盡相同,因此「如何將有限的水使用地更有效率」成了氣候調適策略的一大課題。除了運用前述的 Big Data,以科學數據為基底精算作物需水量外,田間操作也有把水分留在土壤裡的絕招,例如以稻稈、玉米桿等覆蓋土表,減少水分散失;或者採用「不整地栽培」,因為不整地可保有土壤中的有機質,而有機質的保水能力比土壤強;而對於長期作物,把草留下來,也就是所謂的「草生栽培」,根據實驗結果,草生栽培有助於減少地面水分蒸發,草長大後將其割下留著,也可以拿來覆蓋土表,增加土壤有機質含量,當然,還是要依據作物選擇適合的草種並適度管理,對於土壤保水力以及增進地力都有相當的效益。

「減肥」還能減緩溫室氣體排放?

農業生產所釋放的溫室氣體,大多來自土壤施肥所釋出的 CH4、N2O,總量比其他產業還多,因此我們若能夠減少施肥,便能減緩溫室氣體排放對氣候變遷造成的影響。而重視環境友善的有機農業,在使用有機農業允用的肥料前提下,要如何施肥才不會過量呢?

想要減少施肥,我們需要先思考如何讓土壤「保肥」,當土壤能夠有效率地將養分留住,當然就能夠「減肥」。其中,增加土壤膠體(soil colloids)便是一個方法,土壤膠體可分為無機和有機,無機膠體為黏土礦物,除非刻意換土或施加,否則不容易改變,而有機膠體是「土壤有機質」,概略來說,就是土壤中含碳的、從生物來的物質,則是可以人為添加的。土壤有機質不僅能夠提供植物養分,也讓許多土壤裡的生物能夠賴以維生,在田間建立活絡的食物網,同時這些生物也能夠間接將農夫施加的氮素固定在生物體,不會流失得太快,藉由這些消費者的參與,產生固氮、固碳的正向循環,而這些生物死後的殘骸也繼續為土壤提供有機質,讓土壤中的養分生生不息,進而降低用肥量。

土壤中的生物能夠間接將農夫施加的氮素固定在生物體,讓養分不會流失得太快。 圖/ pexels

地球上的所有生物,都是「互相」的

以上這些的有機農業調適策略,其實在臺灣就有成功的例子,就是獲選為聯合國里山社會生產地景案例的——臺中市「公老坪社區」。社區的農業以果樹栽植為主,果園主要種植柑橘、柿子,最需要水的季節便是冬季,但果園前的溪一到冬天就乾涸,水資源不足的情況下,在過去只好不斷抽取地下水,但地下水屬於公共財,這也造成了水分配不均的問題。後來,透過中興大學、農試所等各機構與地區合作,運用生態工法及里山的自然資本經營模式,共同創造經濟及社會價值。

他們建立生態農塘,提供水生昆蟲、蝴蝶等物種棲息,並以太陽能作為抽水站的動力來源,社區建立了一套機制決定水資源的分配。而在水質檢測方面,除了監測導電度、溶氧量和 BOD 值外,而在河川裡也有一些指標物種,例如臺灣特有種的臺灣石「𩼧」(Acrossocheilus paradoxus),只要水裡的 BOD 值過高,或者有農藥、肥料等便無法存活。

另外,他們也運用平腹小蜂作為害蟲荔枝椿象的生物防治方法,並推廣草生栽培,以種植紫花藿香薊防治蟲害,目前草生栽培的面積占已達總體的 90%,增加土地自然涵養水源能力。後來社區更是開發出自己的有機產品,除了原本的水果外,因為使用有機農法,他們可以將柿子的葉製成「柿葉茶」,將有瑕疵的柑橘果類,加工作成果乾以及柑橘軟糖,為有機農業的成果加值。除了提高生物多樣性以及產業價值外,社區也開始發展觀光及舉辦工作坊,希望將友善環境的主張和他們的經驗傳遞給更多人。

左圖為公老坪生態水池改善前,灌溉用蓄水池及周邊環境狀況。圖/臺中市公老坪產業發展協會
右圖為改善後,優化蓄水池與生態及友善環境空間地景適性經營。圖/行政院農業委員會水土保持局

在氣候環境日漸嚴峻的今天,隨著各產業技術越來越發達,善用這項優勢並學會與環境共榮共存,是這個時代重要的趨勢,畢竟地球上沒有任何一個物種能夠獨立於其他生物生存,在生態系統為我們服務的同時,人類也應該作出改變,為生態服務,而倡導友善環境的有機農業便實踐了這個概念。

【2021有機農業促進論壇8/18日登場

主題:就是韌性-有機農業對水逆境的調適力

活動詳情:https://lihi1.cc/mEgDT

報名連結:https://reurl.cc/MA59yL

* 將於活動前寄發線上直播連結
* 主辦單位保留活動內容調整之權利
* 本活動為免費參加
* 若有其他疑問,請電04-22840145#22洽詢,或寄信至 info@oapc.org.tw

參考資料

  1. 臺灣未來的乾旱問題與因應。「臺灣乾旱研究:變遷、水資源衝擊、風險認知與溝通計畫」,中研院永續科學研究計畫(2016-2018)。
  2. Knuth, B., DeBates, M., Mirenda, J, & Shade, J. (2020). Advancing Organic to Mitigate Climate Change. Washington, DC: Organic Trade Association.
  3. 56年來最大乾旱03》不犁田更保水!如何把有限的水,送到最需要的作物?│ 上下游
  4. 大旱來襲農業氣象的big data在那裡?
  5. 未來氣候情境模擬,考驗農業韌性- 農業知識入口網
  6. 科學家種田實驗給你看 王巧萍:土壤要大減肥 讓生物幫你固氮才是王道│上下游
  7. 過了這次乾旱還有下次!臺灣不容樂觀的水資源困境──專訪許晃雄
  8. 郭雅紋. (2014). 草生栽培對粘板岩沖積土壤碳匯和葡萄調適極端天氣之影響. 臺中區農業改良場特刊, 135-139.
  9. 臺中市公老坪 獲選為聯合國里山地景社區
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