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變身國王 自己決定電要怎麼發

劉珈均
・2015/03/17 ・3518字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 575 ・九年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

英國2050 Calculator網站:「你能將二氧化碳排放量減至1990年代基準的20%,避免劇烈的氣候變遷嗎?」。(圖:截圖自該網站)
英國2050 Calculator網站:「你能將二氧化碳排放量減至1990年代基準的20%,避免劇烈的氣候變遷嗎?」。(圖:截圖自該網站)

「讓一條公路上的汽車都使用生質能源!」

「讓建築大樓用電的10%靠再生能源,自己的用電自己發!」

如果讓你掌管一座城市,擔任呼風喚雨的國王,可以隨心所欲在滑鼠彈指間蓋一座核電廠或廢除它、豎立起幾座離岸風力發電機、多種植幾十公頃生質燃料要用的田──當然各種選擇都必須付出相應的代價,你的大臣、NGO也會叨叨絮絮的告訴你──這是你專屬的城市,你會怎麼選擇生活方式、分配發電組合?

2050能源供需模擬器」(2050 MyCalculator)便由此而生!點入介面,便一腳踏進能源界的模擬城市,自己發想策略,設法維持城市的能源供需。英國「能源及氣候變遷部」(Department of Energy & Climate Change)率先在2009研發能源模擬器,以情境分析為基礎,讓大家身歷其境,自己考量要如何行動。類似RPG遊戲,遊戲中有各種狀況、限制、要付出的代價(能源風險、成本、排碳量、電費),玩家可以任意改變各種發電組合與生活方式,能源模擬器會計算並告知,在該情境之下,能源供需是否達成平衡,同時能源安全、碳排與其他項目會發生什麼變化。

工研院綠能所隨即跟進,2013完成台灣版的能源供需模擬器,並改良設計為更平易近人的遊戲。英國「能源及氣候變遷部」首席科學顧問、劍橋大學教授大衛˙馬凱(David MacKay)、工研院綠能所所長胡耀祖分別為英台兩款能源模擬器的主導者,他們在二月的「2050能源供需情境模擬器國際研討會」相聚,聊聊「建城」的過程與心得。

劍橋大學教授大衛˙馬凱(David MacKay)
劍橋大學教授大衛˙馬凱(David MacKay)
工研院綠能所所長胡耀祖。
工研院綠能所所長胡耀祖。

 

 

 

 

 

 

 

 

從桌遊紙卡到風靡各國的模擬城市

這款「能源模擬器」由英國吹向世界各地,比利時、日本、韓國、中國、巴西、印度、印尼、越南、南非……包含台灣在內,目前全世界共有18個國家依自身狀況,建設各自的能源模擬器。

英國是全球第一個將節能減碳目標賦予法律意義的國家,2008年英國制定「能源法」(Energy Act 2008)與「氣候變遷法」(Climate Change Act),明定減碳目標與時程,預定在2020年前達成15%能源來自再生能源、在2050年將二氧化碳排放量減至1990基準的20%,並建立碳預算系統,提供排放交易機制的基礎。

英國「能源及氣候變遷部」首席科學顧問、劍橋大學教授大衛˙馬凱(David MacKay)說,美好的想望得加上可靠的計算,才不會產生不切實際、設計不良的政策。面對盤根錯節的能源議題也是,必須同時考量供需兩端的現實需求與限制,再作判斷。

英國的能源模擬器從紙卡遊戲、網路圖表,演變為帥氣如電影《阿凡達》漂浮島的情境模擬。
英國的能源模擬器從紙卡遊戲、網路圖表,演變為帥氣如電影《阿凡達》漂浮島的情境模擬。

馬凱演講時提到,其實這款能源模擬器的最初原型只是紙卡遊戲,他的學生艾蜜莉亞˙麥爾維爾(Emilia Melville)重視互動,她設計了一款紙卡,上面標示各種發電資訊,參與者拿著紙卡拼貼發電組合、討論影響與後果。後來這紙卡遊戲放上網路,又覺得單只有圖表資訊太枯燥,繼續一代代改良,並加入能源成本等更多資訊,才變成現在這帥氣模樣。

馬凱說,要模擬各種能源搭配、計算該情境會帶來什麼影響,必須取得龐大資料作為支撐,過程中與政府各部門溝通、取得信任和共識是最困難的,DECC還曾經認為模擬器的地圖顯示了太多資訊,有國安顧慮。不過,模擬器開發完成後,英國已用這項工具蒐集數萬筆資料作為制定能源政策的依據。

影響能源供需的許多因素會不時波動,馬凱說,接下來英國團隊計畫加強視覺化,並將資料庫更新的時程縮短,讓模擬器能更切合地反映能源供需變化。

入境隨俗到台灣

工研院從過去四五十年累積的環境與能源資料提取,並納入台灣自有的130項低碳能源技術、整合為34個情境。他國模擬器大多無遊戲互動版本,比起原本的英國模擬器樣貌,台灣還加入了經濟成長率的連動性、碳排放量估算、限電代價等指標,這些都是變動條件,每三個月至半年要更新一次,胡耀祖開玩笑說:「經濟學家給我的GDP一年變動五六次,我們學工程的人真不習慣。」而在核能取捨的選項,模擬器也列出核一至核三是否延役、核四是否商轉的排列組合。

能源政策與氣候變遷、科技發展、國家環境相互牽動,減碳的必要性帶出了再生能源發展議題,長期而言,再生能源有利減碳,但站在供應端的立場,就必須注意電力充足與穩定性,若有任何時刻供應不足,就必須用傳統燃煤燃氣補充,而這又回到成本與政策討論,大家願意付出多大的代價維持供電條件。

台灣的能源模擬器簡易遊戲版介面,另有進階版、Excel核心運算模型、讓大眾討論意見的能源論壇。
台灣的能源模擬器簡易遊戲版介面,另有進階版、Excel核心運算模型、讓大眾討論意見的能源論壇。

當然,降低成本的渴望也會促使科技研發往前推進,胡耀祖說:「現在看太陽能發電成本就與3年前差了一半!」但另一方面,科技也有其限制,例如台灣研究碳捕捉與封存技術(CCS)已有十年經驗,可抓下電廠煙囪的二氧化碳,甚至獲得素有科技界奧斯卡獎之稱的「R&D 100 Awards」。但胡耀祖認為,20年內還無法利用CCS解決碳排問題,因為「捕捉碳之後沒有地方存!一聽要把二氧化碳打入地底,在當地幾乎沒獲得任何人支持。」工研院轉而找水泥廠合作「碳迴路」,將二氧化碳100%回收、液化重新使用,多的還可以賣給乾冰、碳酸飲料等民生二氧化碳需求。胡耀祖說,IEA提到CCS可貢獻3%至17%的減碳量,前提是有地方存,否則作到如工研院現在的進展後就會停滯了。

模擬器的選擇分成「Level 1」至「Level 4」四種等級,像光譜的兩端,靠向Level 1的一端是放任、不刻意作改變;Level 2是國家的政策現狀;Level 4則是「理論上可行就定下了」,必須極有魄力地改變社會,有時甚至顯得極端。

胡耀祖說,四個等級的每個參數都有所本,都是經過學者討論、共識決而定下的。他舉例,估算地熱的發電量有許多不同的意見,循環量、土地的加熱狀況、溫度維持等各種條件充滿假設與計算,各方計算的數據可達十倍差異,團隊便邀集學者溝通、論辯,取各專家協商之後公認的可接受值;對於口號響亮的「陽光屋頂百萬座」計畫,綠能所團隊花了快一年半的時間才敲定面積計算方式,自己人就「吵半天」,不斷計算、對照各處數據才公布;土地面積是建設規模的侷限,若為了保護白海豚,不在牠們的棲地建置離岸風機,反映成數據便必須將200支風機移往更深水處,這又牽動工程難度、成本與地質考察,加上政府希望帶動台灣發展離岸風機產業,重新計算後,總裝置容量達6.2GM的離岸風機時程便要往後延五年。其他發電方式的參數也比照處理,胡耀祖說,公布的數值不一定可如實執行,但那些數據都是經過縝密精算的潛能。

淬鍊民意 不再雞同鴨講或「西瓜偎大邊」

胡耀祖說:「這款模擬器是為了幫助大眾在事實認定的基礎上作價值判斷。」有了開放平台、有了具公信力的數據資料,便能促進有效溝通,開放的數據也方便大家相互確認各方的論證;馬凱亦抱持類似觀點,他強調,他們並不推行特定解決方案,方案要自己想,模擬器的用意在於提供論證、充分告知各種能源搭配的影響後果。

路徑反映著玩家的選擇,匯聚起來便成民意所趨,可能從中解讀大眾對能源發展的意見。台灣的能源模擬器自2013年上線,工研院會定期向經濟部報告模擬器的成果與意見,目前累積七千多筆有效路徑,胡耀祖說,目前的路徑數還不足以分析出具統計意義的結論,未來會繼續分析這些路徑背後的意義。

胡耀祖說,根據調查,能源局的節能標章已達80%的認知度,「但這花了十年的時間才達成,期間經過兩次計畫補助。」工研院計畫從學校切入,對大學生與高中生開設講座與工作坊推廣能源模擬器,從教育著手,知識會擴散較快。

回到本文首段的兩個問題,馬凱說,如果把生質燃料所需的植物就種在路旁,假設公路為雙線道、車輛時速為60英哩、行駛30英哩便要用掉一加侖燃料、車間距為80公尺,一年一平方公里的田地可產生1200公升的生質燃料,計算之後,公路旁邊的田要綿延8公里寬的面積才足以供應所需;讓建築物自己發電供應10%的方案是大倫敦市政廳(the Greater London Authority)於2005提出,「Strata SE1」落實了這想法,它是倫敦最高的住宅大樓,特殊之處在於頂部嵌入三座9米高的風機,設計者估算那3支19KW的風機能為該建築物提供8%的能源,但馬凱指出,若真如照該設計運作,成本會比使用低碳能源高十倍。

價值選擇須以知識基礎作為支撐,正如馬凱演講時說的:「美好的想望得加上可靠的計算,才不會產生不切實際、設計不良的政策。」而模擬器的存在意義正是提供數據、論證與知識,充分告知每個抉擇在各層面掀起的影響,讓個人有穩固的資訊後盾作最終決定。

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劉珈均
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PanSci 特約記者。大學時期主修新聞,嚮往能上山下海跑採訪,因緣際會接觸科學新聞後就不想離開了。生活總是在熬夜,不是趕稿就是在屋頂看星星,一邊想像是否有外星人也朝著地球方向看過來。

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熱穹所壟罩的世界!——熱浪對全球造成的衝擊
科學月刊_96
・2022/11/26 ・4035字 ・閱讀時間約 8 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

  • 駱世豪/中研院環境變遷研究中心博士後研究學者。

Take Home Message

  • 歐美熱浪的主因是噴流增強了熱穹的下沉,造成熱空氣北移和累積。臺灣的熱浪則是受到副熱帶高壓的影響。
  • 熱浪發生頻率變頻繁且強度變強,與溫室氣體排放造成的全球暖化效應增加有很大的關係。
  • 熱浪事件對生態、糧食、經濟和健康等面向都造成威脅,全球與臺灣熱浪的持續天數和強度都有增加的趨勢。

古代傳說中,后羿射下九個太陽讓地上的氣候適宜、萬物得以生長,古代的預言已經告訴我們,炎熱的氣候條件不利於萬物的生長。而在現今全球暖化的情況下,另外九個太陽會復活嗎?以上雖是玩笑話,但今(2022)年歐洲國家就受到熱浪(heatwave)嚴重影響,葡萄牙與西班牙最高溫度達到 45℃ 以上;英國更出現 54℃ 以上的極端高溫,發布有史以來第一個紅色高溫預警,並進入緊急狀態。

據統計,歐洲各國在 6 月因熱浪死亡的人數高達 2468 人。中國的溫度也突破近 62 年的歷史同期最高夏季平均氣溫,有 23 個省分出現 40℃ 以上高溫,許多地方都出現因熱浪致死的案例。臺灣也在 7 月中出現接近 40℃ 的溫度,並在多地出現 35℃ 左右、維持數天的極端高溫。近年來熱浪的強度和發生頻率不斷提高,造成人員經濟的損傷也愈來愈多,而究竟什麼是熱浪?它形成的背後機制為何?

熱浪是什麼?

「熱浪」是夏季主要造成災害的極端事件之一,根據世界氣象組織(World Meteorological Organization, WMO)的定義:「熱浪現象是指一個地區超過該地區的歷年最高溫度平均值 5℃ 以上,並且持續 5 天以上。」一個地區能維持極端高溫並持續一段時間,背後一定有些天氣系統所導致。

如近年歐洲、北美熱浪頻傳,主要因素就是噴流(jet stream)與熱穹(heat dome)所造成;東亞主要受太平洋副熱帶高壓(subtropical high)影響;印度和亞馬遜等熱帶區域則主要是受到降雨的影響。各區域因為氣候背景與緯度位置不同,造成熱浪的成因也有所不同,接下來我們會依序介紹世界各地氣候與緯度間的相互關係。

高空之龍所環抱的氣團

當北半球夏季中高緯地區噴流向北蜿蜒形成一個像 Ω(omega)的形狀時,就有可能形成熱浪(圖一),或因為它的特殊形狀而被稱為阻塞高壓(omega blocking)。噴流是一股由西往東的氣流,通常位於對流層頂,它的水平長度達上萬公里、寬數百公里,中心風速有時可達每小時 200~300 公里。

而噴流就像一個在地上亂甩的水管,蜿蜒的波動有時往北有時往南,當噴流在北美或歐洲地區蜿蜒向北時,會形成一個 Ω 的形狀,也會造成反氣旋(順時針)式風切,進而讓大氣產生下沉運動。在此區域內不易形成對流,造成穩定且乾燥的環境,也就是所謂的熱穹,或是阻塞高壓。噴流和熱穹是相輔相成的關係,噴流增強熱穹的下沉機制,將南邊的暖空氣往北傳送,並將熱空氣累積,所以才形成熱浪。

圖一:熱浪形成原理與機制
(資料來源:AFPgraphics)

而在東亞的夏季,氣溫主要受太平洋副熱帶高壓(subtropical high,以下簡稱副高)影響。副高中心約位於太平洋(東經 160 度、北緯 30 度左右),在它的增強過程中會向西伸擴張至中國東南沿岸,而當副高處於增強的狀態時,副高系統會再向西延伸且壟罩整個臺灣。

如上述所說,高壓壟罩的狀況下屬於對流穩定的晴朗天氣,配合上夏季的西南季風,將暖濕空氣往北傳送並堆積在副高所壟罩的區域上,最後在此區域形成熱浪現象。相較於北美、歐洲區域的乾熱浪,臺灣的熱浪屬於濕熱浪(wet heatwave)。除了極端高溫外,還有著高濕度的影響,悶熱的環境對人體有更大的傷害和影響。

另外,印度和亞馬遜熱帶區域雖屬於終年偏高溫的地區,但仍有熱浪現象產生,主要原因是降雨。熱帶地區主要氣候分為乾季與溼季,溼季通常為該地區的夏天,下雨能有助於該地區降溫,所以當降雨系統未出現、延遲或偏移,就很有可能會造成嚴重的熱浪。

熱浪造成的嚴重影響

熱浪事件對生態、糧食、經濟、健康等面向都造成諸多影響,以下將分為四類說明:

生態浩劫

根據聯合國(United Nations, UN)底下的政府間氣候變遷專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)第六次評估報告預測,如果到了 2100 年全球的溫度升高達到 2℃,陸地上大約 18% 的物種將面臨滅絕的高風險;如果升溫至 4.5℃,在我們有紀錄的所有動植物物種中約有一半將受到威脅。臺灣也面臨相同的狀況,當熱浪發生的頻率愈來愈高,持續時間和強度也都增加的狀況下,將發生物種多樣性減少、物種的分布改變、增加外來物種入侵機會等情況,對整體生態系平衡或農業生產造成衝擊。

糧食危機

IPCC 於 2019 年報告中指出,全球主要農產品(如玉米、小麥、大豆)產量都會受到全球暖化影響減產 1.8~4.5%。若情況持續惡化,到 21 世紀中則可能導致產量下降 5~30%。

經濟損害

美國報導指出熱浪會造成極端高溫,進而對人體產生危害,所以對於生產力(gross domestic product, GDP)也有影響。在高於平均水平的夏季氣溫下,每升高 1℃,美國各州的 GDP 就會下降 0.25%。國際信評機構標普全球(S&P Global)的報告預測,氣候變遷恐導致 2050 年前全球每年經濟產出損失 4%,臺灣位處的東亞區域則會有 1% 左右的損失(圖二)。

圖二:全球GDP損失分布預測
預估全球於 2050 年在中度暖化情境(RCP4.5)下,GDP 因水災、自然災害以及熱浪所造成的損失分布。
(資料來源:S&P Global Ratings, Trucost, 2022)

人體危害

對於人體而言,熱浪最嚴重的傷害為熱衰竭(heat exhaustion)。根據臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平臺計畫(TCCIP)的報告指出,2003 年的歐洲熱浪估計已造成七萬多人死亡;2010 年俄羅斯熱浪則導致超過 5 萬 6000 人死亡。科學家警告:「如果各國家和企業不採取激烈行動來削減溫室氣體排放,2050 年時的英國與高溫相關的死亡人數預計將增加兩倍,而且世界將經歷更頻繁、更強烈、更危險的熱浪危機。」

越來越熱的台灣——極端高溫天氣的頻率增加

熱浪發生頻率變頻繁且強度變強,主要與溫室氣體排放造成全球暖化效應增加有很大的關係。更進一步使用溫度發生機率圖解釋(圖三),若峰值愈接近右邊,代表高溫事件發生的機率愈高;反之,若峰值愈接近左邊,低溫事件發生的機率愈高。當全球暖化效應增強時,就如同圖三所顯示的新氣候,整體機率分布相較於舊氣候來說會往右偏移,往更高溫度的地方移動,造成熱浪事件的發生機率更高。

而實際上全球的變化也是如此,根據科技部、中央研究院環境變遷中心以及國家防災中心的報告,比較全球早期(1951~1980 年)和近期(1981~2010 年)的日最高溫資料(圖四左),在機率分布圖上可以看到往右偏移的情形,表示極端高溫事件的頻率與溫度都有增加的趨勢。

臺灣的夏季日最高溫度也有相同的趨勢變化,以臺北的資料為例,比對早期(1960~1990 年)和近期(2006~2017 年)的夏季日最高溫度,能發現近期的頻率分布向右偏移,夏季日最高溫度的發生機率增加,平均值也增加近 1℃(圖四右)。全球與臺灣的平均氣溫或極端溫度發生頻率皆有增加的趨勢。

圖三:全球溫度發生機率變化分布圖
若峰值愈接近右邊,代表高溫事件發生的機率愈高;愈接近左邊,低溫事件發生的機率愈高。當全球暖化效應增強時(新氣候),整體機率分布會往右偏移,造成熱浪事件機率增加。而實際上全球的變化也是如此。(資料來源:Matt 科學Taylor, BBC Weather)
圖四:日最高溫與日最低溫觀測頻率分布圖
(資料來源:《臺灣氣候變遷科學報告2017-物理現象與機制報告》)

在未來(21 世紀中後期)趨勢的變化中,研究學者利用模式推估,指出以現在的熱浪門檻為標準,未來若是能將全球暖化程度控制在低暖化情境(RCP2.6),則臺灣地區的熱浪不管是在頻率、持續時間或強度上,和現今的差異不大。相反的,在高暖化情境(RCP8.5)情境下,21 世紀末臺灣整個夏季都可能處於熱浪狀態。未來若暖化情況持續增長,熱浪的發生將成為常態,而且持續天數和強度也有增加的趨勢。

TCCIP 計畫依據 IPCC 所設定的溫室氣體排放情境,進行臺灣地區的溫度模擬:在高暖化情境(RCP8.5)推估下,世紀末可能增溫超過 4℃,而北部地區增溫較南部嚴重,高溫有可能影響農作物生長與收成。臺灣在未來將面臨更嚴重的熱浪衝擊,對於能源使用、公共衛生健康等都可能帶來前所未有的考驗,而這急迫性的問題,就像電影《普羅米修斯》(Prometheus)裡女主角說的:

「如果不阻止它,我們就會無家可歸!」(If we don’t stop it, there won’t be any home to go back to!)

溫室氣體排放情境假設:「RCP」

IPCC 的報告中長使用到的濃度路徑「RCP」為 representative concentration pathways 的英文縮寫,代表不同程度暖化路徑的人為溫室氣體排放量的「情境假設」,其中假設四種不同暖化情境,由輕微到最嚴重分別為 RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5,分別代表的意義如下:

  • RCP2.6:增溫最小且緩慢的情境,輻射強迫力先在 21 世紀中期達到最大值 3 Wm-2,大約和二氧化碳濃度 490 ppm 相似,然後再緩慢下降到 21 世紀末。
  • RCP4.5:輻射強迫力會在 21 世紀末達到一個穩定狀態的情境,約為 4.5Wm-2,和二氧化碳濃度 650 ppm 相似,代表世界各國會想盡辦法做到溫室氣體減量的目標。
  • RCP6.0:和 RCP4.5 相似,但輻射強迫力為 6 Wm-2,約為二氧化碳濃度 850 ppm,代表世界各國並沒有盡全力積極做到溫室氣體減量的目標。
  • RCP8.5:輻射強迫力持續的增加到大於 8.5 Wm-2,即二氧化碳濃度會大於 1370 ppm,代表世界各國並無任何減量的動作。
圖五:輻射強迫力隨時間的變化圖
(資料來源:TCCIP; Representative Concentration Pathway, GRID-Arendal/Studio Atlantis, 2021)
  • 〈本文選自《科學月刊》2022 年 11 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。
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靠天吃飯行不通,氣候變遷下的「進擊農業」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/12 ・2354字 ・閱讀時間約 4 分鐘

根據聯合國政府間氣候變遷專門委員會在 2022 年發布的第二工作小組「衝擊、調適與脆弱度」報告 (AR6 WII) ,人為導致的氣候變遷包含更頻繁、強度更強的極端天氣事件,以及在升溫情境下人類和自然都將面臨各種風險。

傳統的水稻耕作法在插秧時需要使用大量的水。(圖/envato)

去年 (2021) 年斯德哥爾摩研究所的報告指出,農業是受氣候變遷衝擊最大的產業之一, 不論是極端天氣或長期氣候模式轉變,農業所承受的風險是其他產業的好幾倍。

過去一年,臺灣各地經歷了大大小小的淹水和乾旱,我們常說農業是「靠天吃飯」,在氣候變遷之下,臺灣農業會遭受什麼衝擊呢?

靠天吃飯的農業

由於臺灣農作大多露天生產,更容易受溫度和雨量影響。暖化趨勢可能會使作物產期提前或延後,進而影響到品質與產量,以稻米為例,溫度上升的情境下,全臺稻米產量呈減少趨勢,二期稻作又比一期減產程度更大。

至於爲什麼稻作會分成一期和二期?主要因為臺灣介於熱帶、亞熱帶氣候之間,氣溫溫暖且雨量豐沛,一年內適合種植水稻的月份達十個月,因此每年可以種植兩期水稻,第一期通常在冬末春初時插秧,夏季收成,期間約在每年二月至六月;而第二期在七月至十一月,由於氣候條件不同,第二期的單位面積產量通常比第一期低,氣候變遷的升溫情境下,二期產量下降又更為明顯。

極端氣候的影響下,降雨分布也呈現兩極化,乾旱或是暴雨成為常態。(圖/envato)

此外,當降雨型態轉變,雨量太少時造成農作物缺水、強度過大則破壞外觀及品質;而大氣中的二氧化碳濃度提高,會導致植物體碳氮比上升,使農作物更容易遭受病蟲害感染。

雖然「靠天吃飯」的農業受到許多氣候變遷下的衝擊,但其實還有一句俗諺説:「只靠雙手不靠天,修得水利萬年甜。」

臺灣農業究竟如何要克服這些困難呢?一起來看看這些調適策略吧!

水資源不夠「旱田直播」行不行

這邊的直播可不是指在田梗間架手機鏡頭,現場 Live 給大家看作物生長,而是一種直接將水稻種子播在土裡的種植方式。但為什麼要採用旱田直播,而非插秧灌溉這種大家熟悉的方法呢?

水稻種植需要許多水,尤其在插秧時更需要長達三個月的「淹田」,也就是將插滿秧苗的田灌滿水,才可以讓秧苗好好長大。

而故事就要從新竹縣新豐鄉說起,新豐是新竹縣稻米產量最大的產區,然而卻是位於俗稱「風頭水尾」的地區,由於地理位置在石門水庫最尾端,灌溉時搶水搶不過上游的農田。

前面有提過,臺灣水稻一年中可以分兩期栽種,在一期稻作的淹田工作期間大約是一月至四月底,恰好落在臺灣十一月至四月的枯水期,正需要水的時候卻沒有水,使在地的青農開始思考,若未來水情更緊張時,新豐還能繼續種植水稻嗎?因此,必須找出能永續種植的解方。

於是,他們便開始嘗試「旱田直播」的種植方式,直播與傳統種植最大的不同在於,初期不插秧、不淹田,省去這兩個步驟便可以減少大量的灌溉用水。

旱田直播的前三步驟便是關鍵,首先為種子處理,就像是打電動時,在對戰前要先把裝備穿好以防止被攻擊,由於直播不會經過育苗,種子會直接在土壤裡發芽,必須先將種子消毒、裹上藥劑,避免感染水稻在發芽過程的常見疾病;接著是整地,透過整田機具打破犁底層,未來水稻種子發芽時,根系可以更深入土壤表層生長,即便在水分不充足時,秧苗也可以自己在土壤裡找水份;最後為播種,將種子直接播種至土上,再覆上一層土壤保水,給種子適合發芽的環境。

當然,最重要的還是秧苗長得怎麼樣,與生長時間相同的傳統秧苗單株作比較,旱田直播秧苗根系更長、更茂密;由於不用育苗,整地播種的時間提前至十二月底,地上部的莖、葉也有較充裕的時間生長,更為強健、耐旱,有可能成為未來氣候變遷下水稻產業的永續策略之一。

「好天要存雨來糧」—— 農業調適策略還有這些

這句古諺意思是告訴人們要未雨綢繆,替之後的變化做準備,就像現在的我們面對氣候變遷帶來的衝擊,也需要不同的調適策略,應對未來的挑戰。例如使用分子標記輔助育種,找出與性狀相關的基因後做記號,縮短育種時間,開發出能抵過逆境的品種。

而開發新品種的基礎建立在遺傳資源上,這些是幾萬年來大自然演化之下的結果,因此臺灣作物種原庫就像是一座銀行,保存著珍貴的遺傳資產 —— 作物活體種子。

就如同戰鬥組合技,有時經典能力加上新裝備就能發揮最大效用,過去農業發展過程中,前人便留下許多經驗的傳承,搭配現代科技及資訊,有望在未來走出一條永續的路。

臺灣的農業故事展示廳,介紹臺灣農林漁牧業各面向的新發展。(圖/國立科學工藝博物館)

位於高雄的國立科學工藝博物館「臺灣的農業故事展示廳」,便展示了臺灣農業的多元發展,不僅是氣候變遷的農業調適,從臺灣農業的本土特色到科技成就,例如從博物館級的「植物工坊」了解全人工光源、無土的栽種方式,智慧農業 4.0 又是如何改善畜牧業的生產,以及透過 DNA 互動遊戲理解新品種如何產生等,在參觀的過程中看見臺灣農業的今天和未來。

參考資料

  1. 斯德哥爾摩環境研究所報告
  2. 臺灣氣候變遷推估資訊平台
  3. 氣候變遷對台灣農業生產體系的影響
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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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淨零碳排 ≠ 不排碳!?  解密 COP26 後的永續關鍵字
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/11 ・1951字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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「2050 淨零碳排」從第二十六屆聯合國氣候變遷大會 (COP26) 後,便成為 2022 年各國政府和產業永續發展的熱門關鍵字。

到底什麼是「淨零碳排」?為什麼需要達到「淨零碳排」?COP 26 又是什麼?為什麼要特別在 2021 年提出來呼籲?

國立科學工藝博物館「氣候變遷展示廳」,模擬平均溫度升高1~6°C全球的改變。
(圖/國立科學工藝博物館)

加加減減的淨零碳排

「淨零碳排 (Net Zero Emission) 」雖然提到「零」這個字,但意思並非我們完全不能排放溫室氣體,而是利用加減法的概念,在特定一段時間內使「人為造成的溫室氣體排放 — 移除溫室氣體 = 0」

因此若要達成淨零碳排的目標,我們需要減少人為溫室氣體排放,其中包括生產能源過程的排放,以及產業排放;而移除溫室氣體的方法可以分為兩大類,一是自然碳匯,像是森林及海洋都能夠吸附、保存溫室氣體,二是人為開發負碳技術,例如碳捕捉、封存等。

至於為什麼要在 2050 年之前達到「淨零碳排」,首先需要先了解聯合國跨政府氣候變遷小組(簡稱 IPCC) 的第六次評估報告 (AR6),在透過過往資料以及氣候模式推估後,預估全球地表溫度將持續上升,至世紀末地表溫度上升將超過 2 ℃,除非在幾十年內大幅減少溫室氣體排放。而若希望將地表增溫控制在一定範圍內,必須要以淨零碳排為目標積極減碳。

一切要從巴黎協定說起 —— COP26 是氣候期中考

而 COP 其實是「締約國會議」的簡稱,是簽署「聯合國氣候變遷綱要公約 (UNFCCC) 」的國家們,一年一度齊聚一堂,共同討論怎麼應對氣候變遷的會議。COP26 是第二十六屆會議的簡稱,由於 2020 年 Covid-19 疫情爆發,實體會議延後至 2021 年在英國舉行。

COP26訂出2050淨零排放的目標。
(圖/ UNclimatechang flickr, CC BY 2.0)

看到這裡是不是不禁有個疑問:既然每年都開會,為什麼特定在 COP26 呼籲各國積極往淨零碳排的目標前進呢?

這就必須將時間倒轉回 2015 年,舉辦在法國巴黎的締約國會議 COP21,當時各國通過《巴黎協定》各締約方協議未來將一起努力控制地球氣溫的上升幅度,與工業化前的水平相比控制在 2 ℃ 以內,最好不要超過 1.5℃ 。要達到這個目標,就必須不以化石燃料作為能源及運輸,停止森林開發、徹底改革糧食生產,並想辦法減少溫室氣體。

但就和大學生作期末報告一樣,一開始就要訂好每個人的進度,寫好分工表後再約定時間一起檢視離完成還有多遠,為了達到目標,各國提出自己的承諾及實現計畫,巴黎協定規定簽署國家須提出「國家自主貢獻 (NDCs) 」,並且每五年或十年提交報告和檢討。

而在 2020 年時因疫情各國透過虛擬集會,來檢視各國是否有達成當初立下的承諾,就像是期中考,根據當年的聯合國報告發現,儘管因為 Covid-19 而造成二氧化碳排放量短期下降,但到本世紀末全球氣溫上升幅度仍可能超過 3℃,超過了巴黎協定的限制目標。

期末考能不能過 —— 關鍵在未來十年

雖然期中考結果有些不盡理想,但還不至於被死當,根據 2021年 IPCC 報告,在本世紀末前我們仍然有機會將地表增溫控制在 1.5℃ 以內,前提是在未來十年內,也就是 2030 年之前,須將全球溫室氣體排放量減半、導入潔淨技術,並在 2050 年達成淨零。

因此,COP26 就如同發出「期中預警」,是全球氣候行動的關鍵峰會,呼籲各國儘快提交淨零碳排策略,蔡總統在今年世界地球日宣布淨零轉型也是臺灣的目標,在追逐目標的過程中,從我們的生活周遭,包括交通、建築、消費等,到能源、產業結構,都將產生劇烈的變化,究竟永續轉型對我們的生活會有什麼影響,到時候地球會變什麼樣子呢?

氣候變遷展示廳「淨零島計畫」互動單元,介紹淨零排放的路徑。
(圖/國立科學工藝博物館)

今年國立科學工藝博物館的「氣候變遷展示廳」與經濟部能源局攜手規劃以「淨零策略」為主軸,由氣候緊急時代談起,介紹什麼是氣候變遷,從科學事實、氣候變遷造成的衝擊等,了解對我們的居住環境、糧食安全有何影響,以及能源轉型怎麼轉,臺灣發展再生能源的優勢在哪裡等。展覽中還有許多有趣的知識,像是豬的糞便竟然可以用來發電,還算是「循環經濟」的一種!

「未來已來-能源技術面面觀」-透過互動了解臺灣再生能源的過去、現在與未來發展。
(圖/國立科學工藝博物館)

想更了解氣候變遷和淨零碳排、能源轉型是怎麼回事,一起到國立科學工藝博物館「氣候變遷展示廳」參觀吧!

參考資料

  1. Emissions Gap Report 2020
  2. IPCC AR6 WGl
  3. Conference of the Parties (COP) – UNFCCC
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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