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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

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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

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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。

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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

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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PanSci_96
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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

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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

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本文轉自新北市政府環境保護局網站

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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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

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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。 

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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。 

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更多詳細內容及國際 CCUS 案例,歡迎觀看影片解惑! 

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