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加州限水、臺灣沒雨,與氣候變遷有關嗎?

阿樹_96
・2015/04/13 ・1741字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 560 ・八年級

編按:今年3/31師大曾召開記者會,並發布新聞稿詮釋兩則師大學者參與的研究,惟因多數相關報導未說明兩項研究發現之關連性或差異性,筆者團隊重新訪問了黃婉如助理教授,並撰寫此稿以釐清科學事實。

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全球變遷與極端氣候的關聯,是現在科學家努力探討的議題。

當臺灣正面臨67年來最嚴重的旱災之際,北美加州在近年來也面臨了空前的旱象,當地政府甚至於今年度破天荒地開始進行限水措施。有鑑於各地極端氣候變異現象頻頻發威,了解其形成原因更顯重要。而國立臺灣師範大學地球科學系的助理教授黃婉如近期所參與的兩項研究,正是針對全球氣候變遷如何影響北美、臺灣近來的極端天氣現象做進一步的探討,其研究成果已分別刊登在英國皇家氣象學會的《大氣科學快報》與《國際氣候期刊》上。

猶記近兩個冬季,美國東部受到低壓的影響,飽受極端低溫的侵襲,如今美西也受上方高壓影響,正面臨百年大旱。黃婉如助理教授與美國猶他州立大學的研究團隊利用電腦模擬分析,發現在化石燃料造成的全球暖化影響下,將會增強上述大氣環流變異的強度,並造成北美的極端氣候變異加劇。此研究的主要作者,猶他氣候中心副主任、旅美臺灣學者王世宇教授認為,此研究最主要的貢獻,就是利用氣候模式所模擬的結果去找出影響北美極端氣候變異加劇的主要成因。

「偶極」結構
「偶極」結構為圖中高壓(H)和低壓(L)伴隨出現的大氣狀態。研究指出,偶極結構造成的影響可能會因全球暖化更加強烈,將可能會造成美東極冷、美西極乾。

另一方面,臺灣正面臨大旱,也在4月份開始進行第二階段限水,那這樣的極端氣候變異與上述的北美大氣環流變異現象有關嗎?很遺憾的,北美與臺灣地區的大氣環流特性大不相同,無法直接作比較,但若從黃婉如的研究團隊在去年針對「過去20~30年間,臺灣5、6月(梅雨期)的降雨特性」所做的統計分析,也發現近30年來臺灣梅雨期的降雨型態有在變動的趨勢。研究發現,由鋒面所帶來的降雨天數逐漸減少,而午後對流的降雨天數與降雨強度則有增加的趨勢。目前,雖然無法直接解答此研究所發現的「鋒面降雨天數減少現象」與今年乾旱是否有關,但至少從天氣型態不斷變化來看,我們應正視氣候變遷對民生的影響。

上圖(a)為典型鋒面降雨(Frontal convection event, FC event)發生時的雲圖,(b)則為局部對流(Diurnal convection event, DC event)發生時的雲圖。右圖統資計料為每年5、6月期間兩類型事件發生頻率的消長變化。可發現FC event的頻率有降低、而DC event頻率有升高之趨勢。
上圖(a)為典型鋒面降雨(Frontal convection event, FC event)發生時的雲圖,(b)則為局部對流(Diurnal convection event, DC event)發生時的雲圖。右圖統資計料為每年5、6月期間兩類型事件發生頻率的消長變化。可發現FC event的頻率有降低、而DC event頻率有升高之趨勢。

從氣象局的網路資料可見,在臺灣一般將5、6月視為梅雨季,而梅雨期間臺灣最主要的降雨來自於在春夏交替時,因冷、暖氣團勢力僵持不下所形成的滯留鋒所帶來的降雨。而因每年冷、暖氣團勢力不同,滯留鋒出現的位置與時間並不固定,所以可能會往南或往北振盪、也可能會較早或較晚才開始影響臺灣。但就觀測資料發現,近30年來冷、暖氣團的勢力皆有向北移的趨勢。若由此推測,梅雨鋒面活躍處的位置應該也有北移的趨勢。倘若此氣候趨勢不變,則代表未來梅雨期間鋒面降雨對南臺灣的影響可能明顯較北臺灣小,而這對解決目前旱象並無幫助。此外,若再加上「強降雨事件增加,大水可能導致沖刷大量泥沙增加水庫淤泥」的考量,這方面也是不利於水庫蓄水。

春夏之際滯留鋒對東亞各地影響時間的差異比較,圖片來自維基日文。
春夏之際滯留鋒對東亞各地影響時間的差異比較,圖片來自維基日文。

總之,雖然我們對氣候變遷的複雜行為尚未參透,但對此必須呼籲各項民生相關單位應正視氣候變遷的相關議題,以因應趨於頻繁的極端天氣。

感謝支援本文的相關採訪工作的Pansci實習編輯張鳳茹、Xmallwolf協助!

本文同時發布於作者部落格地球故事書

延伸閱讀:

關於鋒面by氣象局

關於梅雨by氣象局

師大新聞稿:地科系參與國際研究 解釋極端氣候變異增強趨勢

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阿樹_96
73 篇文章 ・ 18 位粉絲
地球科學的科普專門家,白天在需要低調的單位上班,地球人如果有需要科普時時會跑到《震識:那些你想知道的震事》擔任副總編輯撰寫地震科普與故事,並同時在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科大小事。著有親子天下出版《地震100問》。

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極端氣候的問題就在眼前,我們可能面臨什麼樣的未來?——《圖解全球碳年鑑》
商業周刊
・2022/10/04 ・5452字 ・閱讀時間約 11 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

沒有比現在更急迫需要預測未來。上千名氣候科學家和經濟學家共同建立並測試嚴謹的電腦模型,來估計地球在一、兩個世代後的樣貌。

政府間氣候變化專門委員會(IPCC),由世界各地的志工科學家組成,他們評估目前關於氣候變遷的科學知識——過去、現在和未來的風險與可能性——從而找出共識。

他們發表一系列報告,為 2050 年及其後的世界,做出 5 個可能的結果,這些情況是根據複雜的運算,測量溫室氣體排放、土地使用和空氣汙染對氣候的影響。

做出 5 個可能的結果,這些情況是根據複雜的運算,測量溫室氣體排放、土地使用和空氣汙染對氣候的影響。圖/Pixabay
圖/商業週刊

經濟成長、人口以及溫室氣體排放的未來軌跡,預期將使地球的平均溫度上升。情況的名稱是根據共享社經路徑(Shared Socioeconomic Pathways, SSP), 依照 1 到 5 編號,每個編號有個比過去更負面的結果。

5 個未來會面對的暖化問題

5 種情況的暖化程度,在以下幾個方面存在顯著差異:

  • 氣候的激烈程度
  • 海平面上升
  • 熱浪
  • 降雪和降冰的減少
  • 未來的行動和政策

這些情況說明問題如何隨時間加劇,以及改變目前的做法對未來可能的巨大影響。

IPCC 過去的估計已經證實太過樂觀,因此最近 IPCC 的報告預測,全球地表溫度將提早 10 年升溫超過 1.5° C,儘管如此,自從出版那份報告以來所收集的資料,顯示近期的暖化程度要比過去所做的大膽估計更加嚴重。

二氧化碳排放量。圖/商業週刊
情況升高攝氏 /華氏說明
1. 極低排放量(SSP1-1.9)1.4° C /2.5° F2050 年前後,全球二氧化碳排放減到淨零,符合巴黎公約(Paris Agreement)中,維持全球暖化(最多)高於工業前溫度1.5° C,而後穩定在1.4° C 直到2100 年。永續作法被即刻採行,改變經濟成長和投資,人們感受的氣候變遷效應,相較其他情況顯著較輕微,速度也較慢。
2. 低排放量(SSP 1-2.6)1.8° C /3.2° F全球二氧化碳排放大幅降低,但不足以在2050 年以前達到淨零排放。2100年結束時,升溫穩定保持在大約1.8° C。
3. 中排放量(SSP2-4.5)2.7° C /4.9° F邁向實踐永續的進展緩慢,與歷史趨勢相近。二氧化碳排放量維持在目前水準,本世紀結束前達不到淨零。2100 年前溫度上升2.7° C。
4. 高排放量(SSP3-7.0)3.6° C /6.5° F排放量和溫度穩定上升,大約是目前的兩倍,各國趨向彼此競爭,要求更多糧食供給的保障,且提高對糧食供給的警覺。2100 年以前平均溫度已經上升3.6° C。
5. 極高排放量(SSP 5-8.5)4.4° C /7.9° F2050 年以前二氧化碳的排放將加倍,能源消耗增加以及過度使用化石燃料加速經濟成長,但是……2100 年以前全球平均溫度將升高4.4° C。
表/商業週刊
IPCC 假設的情況。圖/商業週刊

了解 IPCC 勾勒出未來的 5 種情況

想像集體行動的後果,是前進的必要的一步,政府間氣候變化專門委員會(IPCC)的 5 種情況,清楚勾勒未來的樣貌。

他們的報告顯示,人類具備科學的理解、技術的能量和金融手段,將碳排放量限制在 1.5° C,但也清楚說明勇敢行動和政治意志極為重要。

溫度上升 0.5° C,差別就很大

情況 1——正負 1.5° C

這是唯一符合《巴黎公約》,維持全球溫度比工業化前溫度高 1.5° C 目標的情況。

在這情況中,極端氣候比較常見,但世界避免了氣候變遷的最糟衝擊。依然會有健康風險以及氣候改變的風險,但嚴重度會比其他情況好很多。不過,將升溫限制在 1.5° C,將需要能源、土地、基礎建設、交通運輸、工業系統等,作出前所未見的轉變。

將升溫限制在 1.5° C,將需要能源、土地、基礎建設、交通運輸、工業系統等,做出前所未見的轉變。

情況 2——正負 2° C

在低碳排放的情況,世界在 2030 年後不久就會違反 1.5° C 的公約,但還是設法達到巴黎公約中,2100 年以前將溫度上升維持在比工業化前水準高 2°C 以內。

全球二氧化碳和非二氧化碳溫室氣體的排放,如同在「情況 1」中被大幅削減,但不如「情況 1」快速,2050 年之後才達到淨零排放。如同「情況 1」,也需要透過造林、碳捕捉等方法,移除大氣的二氧化碳。

溫度上升 0.5 度或許看似差別不大,但是 IPCC 的報告清楚指出,每增加 0.5 度,對人類和自然系統的負面影響將顯著提高。

舉例來說,極度高溫的天氣事件,如熱浪、火燒、洪水和乾旱,將會愈來愈激烈且頻繁,有時會同時發生,加上海平面上升和海水酸鹼度提高,不僅使人類等物種失去居住和棲息的地方,也會因為作物產出下降和漁獲量減少,而導致糧食不足。IPCC 估計,這個情況會比「情況 1」多出高達數億人受到氣候相關風險的負面影響。

關注的區域情況1情況2差異
全球暖化全球意味地表溫度相對工業化前的水準上升1.5° C2° C0.5° C 以上
嚴重的熱浪每5 年全球人口至少一次暴露在嚴重熱浪中14%37%糟2.6 倍以上
海平面上升2100 年以前,全球人口每年都有海平面上升的風險6,900 萬7,900 萬多1,000 萬
海冰平面北極海夏季無冰的頻繁度每100 年至少一次每10 年至少一次糟10 倍
失去生物多樣性脊椎動物失去至少一半地理範圍的脊椎動物4%8%糟2 倍
生物多樣性昆蟲):失去至少一半地理範圍的昆蟲6%18%糟3 倍
生態系統轉變受生態系統轉變影響的全球陸地區域7%13%糟1.9 倍
失去珊瑚礁與目前相比,形成礁的珊瑚減少70-90%99%糟1.2 倍
農作物產出下降暴露在作物產出下降的全球人口數3,500 萬3.62 億糟10.3 倍
表/商業週刊

情況 3——政治和經濟的力量沒辦法短期內做出決定

這是假設政治和經濟的力量,使得難以在短期內採取明快的大動作。

由於累積的二氧化碳排放量與全球地表溫度上升之間有接近線性的關係,因此升溫 1.5° C 的上限有可能在 2030 年代初就被超越,距離本年鑑出版不到 10 年。

在這情況中,溫室氣體排放到 2050 年都沒有降低,預期本世紀末的升溫將大約 2.7° C。上一次氣溫高於工業化前的水準 2.5° C,估計是在 3 百多萬年前。

暖化會呈現地區性差異,平均而言陸地的暖化將比海洋嚴重,北半球緯度愈高的暖化會比南半球嚴重,北極對暖化的敏感度高於南極,自從工業化年代以來,北極的暖化速度比世界其他地方快了 2 倍。

降雨量會增加。在所有全球暖化超過 1.5° C 的情況中,預期降雨量將會增加,特別是陸地。全球地表平均溫度每上升 1°C,中數降雨量將增加 1% 至 3%(全球和年皆然)。

儘管整體的降雨量增加,但會因緯度而有地區性差異。高緯度和潮濕的熱帶地區,降雨量會增加,但是乾旱地區,包括部分的亞熱帶如地中海、南非、部分的澳洲和南美洲,降雨量會減少。

高緯度和潮濕的熱帶地區,

降雨量會增加,

但是乾旱地區,降雨量會減少。

凡是升溫超過 1.5° C 的情形,到本世紀結束前,9 月將更有可能沒有北極海冰,當暖化到達 2° C 時,這個可能性幾乎是確定發生。圖/Pixabay

北極海冰會融化。凡是升溫超過 1.5° C 的情形,到本世紀結束前,9 月將更有可能沒有北極海冰,當暖化到達 2° C 時,這個可能性幾乎是確定發生。全球地表溫度上升,將使冰河和大冰原的面積更大幅度縮小,導致全球海平面中數(global mean sea levels,GMSL)上升,在前面 3 種情況中,預期在整個 21 世紀將加速,海洋在這些情況下也會變得更酸,這是因為排放量增加使海洋吸收更多碳的緣故。有些系統將會永遠地被改變,持續的全球暖化將可能永久造成:

  • 海平面上升
  • 大冰原喪失
  • 永凍土的碳排出

情況 4——只顧國家利益,沒有同心協力

這個情況是,隨著全球氣候變遷惡化,國際的協調將受挫。各國沒有同心協力來解決問題,反而只顧國家利益,而以關於能源與糧食保障為主。

由於高度仰賴化石燃料來解決燃眉之急,導致溫室氣體排放穩定成長。到 2100 年前,二氧化碳排出幾近加倍,每年超過 800 億公噸,空氣汙染控制不力,加上非二氧化碳的排出量持續增加,導致地球暖化惡化。

溫度遽升。由於各國達不到氣候誓約,21 世紀的溫度可能上升 2° C,不到 10 年可能跨越 1.5° C 的門檻。

降雨和乾旱的區域擴大。在全球暖化超過 2° C 的情況(情況 4 和情況 5),全球平均降雨量將比 1995-2014 年間增加 2.6%。

降雨和乾旱的區域擴大。在全球暖化超過 2° C 的情況(情況 4 和情況 5),全球平均降雨量將比 1995-2014 年間增加 2.6%。圖/Pixabay

海洋改變。到本世紀末,全球海面溫度上升 2.2° C,上升的海洋溫度可能影響大西洋經向翻轉環流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC),這是最大的洋流系統,如果 AMOC 停止將造成廣泛影響,例如季風轉變和歐洲與北美州的降雨減少,AMOC 可能永久停止。海洋溫度上升導致 GMSL 上升,主要是因為熱擴散,凡是升溫跨越 2° C標記的情況,就會提高南極大冰原崩解的可能,也造成 GMSL 在 2100 年前後上升至少 1 公尺,有些預測認為會超過 2 公尺。

如果 AMOC 停止將造成廣泛影響,例如季風轉變和歐洲與北美州的降雨減少,AMOC 可能永久停止。

情況 5——二氧化碳的年排放加倍

面對氣候緊急事件惡化下,化石燃料的開發和能源使用勢必更積極,導致溫室氣體排放大幅增加。2050 年以前,二氧化碳的年排放加倍,在本世紀前超過 1,200 億公噸。

再生能源技術的進步加上人們的接受度上升,使這情況不太可能發生。但是碳循環回饋可能影響大氣濃度,從而製造地球反應的循環而導致這種情況,此外基於全球地表溫度升溫在 10 年內預期將跨越 1.5° C,而短期的暖化現象比估計的還要嚴重,因此即使可能性較低也不容忽視。

在這情況中,溫度上升 1.5° C 被認為在近期內很可能發生,大約是 2027 年前後。幾十年內升溫可能來到 2° C,本世紀末之前無法想像的升溫 4.4° C 可能發生。人類從未曾生活在如此氣候狀況下。

這個情況與其他不同的,在於假設強度的空汙控制,以及預測中長期除了甲烷以外「臭氧前兆」的下降,預測甲烷將上升到 2070 年。

跟其他情況相同的是,較大程度的暖化,預期會擴大區域性暖化趨勢的差異。例如相較 1995 至 2014 年的溫度範圍,部分亞馬遜或其他熱帶陸地將升溫 8° C,其他熱帶陸地區域可能升溫 6° C。

降雨量急遽上升,在暖化程度較大的情況下,預期高低降雨量的差異將擴大,冰原將消失,海平面和溫度將上升,世界失去格陵蘭和南極最大冰原,將導致海平面上升與冰河消失。由於冰原的成長緩慢但融化快速,失去任何面積可能無法逆轉。

海洋吸收愈來愈多熱,變得愈來愈暖,於是水往外擴。海平面上升近 1 公尺可能影響居住在海岸區、島嶼以及容易遭到洪水肆虐的近 10 億人生計。

海平面上升近 1 公尺可能影響居住在海岸區、島嶼以及容易遭到洪水肆虐的近 10 億人生計。圖/Pixabay

海平面上升近 1 公尺

可能影響居住在海岸區、島嶼

以及容易遭到洪水肆虐的近 10 億人生計。

我們沒有丟掉任何東西,

只是把我們的問題變成別人的問題。

⸺賽門.西奈克(Simon Sinek),暢銷作家

上網搜尋,種一棵樹

安裝一個簡單的應用程式,

就可以在你每次上網搜尋時種一棵樹。

——本文摘自《圖解全球碳年鑑:一本揭露所有關於碳的真相,並即時改變之書》,2022 年 9 月,商業周刊,未經同意請勿轉載。

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讓永續發展這門專業可以永續發展,2022 唐獎「永續發展獎」得主——傑佛瑞·薩克斯
PanSci_96
・2022/06/20 ・3065字 ・閱讀時間約 6 分鐘

18 日首先公布唐獎「永續發展獎」得獎人,由曾任三屆聯合國秘書長之特別顧問、現任哥倫比亞大學永續發展中心主任、聯合國永續發展解決方案網路(SDSN)主席,對於永續發展目標(SDGs)的制訂與倡導貢獻良多的國際知名經濟學家—傑佛瑞·薩克斯(Jeffrey D. Sachs)獲獎,唐獎肯定他在跨領域永續科學議題上的主導角色,以及其所創可應用於鄉村、國家和全球的多邊行動。

傑佛瑞·薩克斯獲得唐獎肯定他在跨領域永續科學議題上的主導角色,以及其所創可應用於鄉村、國家和全球的多邊行動。圖/唐獎

當今人類正共同面對環境汙染、極端氣候、能源危機、Covid-19 造成的健康、社會經濟衝擊,以及因一些區域衝突所引發的糧食短缺與通貨膨脹等種種嚴峻的考驗,身為國際知名經濟學家,薩克斯教授不僅在債務危機、惡性通膨、計畫經濟過渡到市場經濟、減少貧窮……等專業領域有開創性的研究成果。

針對全球永續發展所面臨的複雜問題,他更結合全球經濟、公共健康、公平正義與永續性等不同面向,提出開創性的跨領域方法,協助永續發展成為一個可被學術研究及評量實踐的整合性領域。

不論在學術領域、對世界領袖的建言、教育創新和全球永續發展推動與具體實踐上,薩克斯教授均顯示其為具備人文關懷、有願景及具影響力的領導者。

集合統整跨領域的開創方法

傑佛瑞·薩克斯曾在 2002—2006 年,代表聯合國秘書長安南主持聯合國千禧年計劃(Millennium Project),其主要任務是提出具體可行的行動方案來達成 8 項千禧年發展目標(MDGs)[註1]。其顯著的計畫成效表明了 MDGs 可藉由科學、技術及公共政策的最佳實踐來達成。而聯合國依據 2005 年 9 月特別會議之建議,而後在 2006—2015 年間針對非洲鄉村問題所制定的千禧年鄉村計劃(Millennium Village Project),亦是由薩克斯教授負責,此計劃選定於塞內加爾、奈及利亞、衣索比亞……等10個國家執行,計畫進行的 10 年期間,不管是增加農業生產、減少幼童發育遲緩及降低嬰幼兒死亡率上都有可觀的成果,影響人數高達 50 萬人。其運用整合性鄉村發展來達成 MDGs 的模式,後續更被不少國家複製應用於減少貧窮的相關計畫中。

千禧年鄉村計劃在多個國家執行,在增加農業生產、減少幼童發育遲緩及降低嬰幼兒死亡率有可觀的成果。圖/pixabay

促成永續發展目標(SDGs)

基於 MDGs 的執行經驗,傑佛瑞·薩克斯一開始便參與了聯合國永續發展目標(SDGs) [註2] 的倡導與推動。SDGs 為發展全球永續未來的藍圖,2012 年於巴西里約的第三次地球高峰會(Rio+20)首度被提出,針對全球面臨的貧窮、不平等、氣候變遷、環境惡化等挑戰,制定出包含「終結貧窮」、「健康與社會福利」、「減少不平等」、「氣候行動」、「保育海洋生態」……等 17 項目標,其下還包含 169 項細項目標以及 232 項指標,以協助具體量化與追蹤執行成效。薩克斯教授在 MDGs 顯著的執行成果,以及其於幕前與幕後的大力奔走,對於影響各國接納 17 項 SDGs 作為 MDGs 的後續計畫與達成共識方面,均有極大的貢獻。

薩克斯教授為推動永續發展目標(SDGs)制定出17 項目標和多 232 項指標。圖/pixabay

為了推動永續發展目標(SDGs),同年(2012 年) 薩克斯教授在聯合國秘書長潘基文的領導下,建立並主持由大學及智庫組成的全球性組織—聯合國永續發展解決方案網路(SDSN),作為協助各國實施及達成 SDGs 的全球知識支撐系統與最大智庫,發表許多具影響力的報告及學術研究成果、提供線上課程並每年舉辦數百場和 SDGs 相關的會議,目前 SDSN 在全球 137 個國家有 47 個網路及 1600 多個組織成員。

對抗人為導致的氣候變遷

傑佛瑞·薩克斯了解制定氣候治理中長期政策架構的重要性。針對「深度減碳」議題,他帶領並完成對全球極具影響力的「深度減碳路徑報告書」,針對世界 15 個主要國家,就能源轉型、產業轉型、科技研發與政府治理等面向,提出具體可執行的深度減碳計畫。此報告書在 2014 年 9 月提交給聯合國秘書長潘基文,表明在到達 2050 年前的數十年期間,各國能如何找出適合自己國家的減碳途徑,既能維持一定程度的經濟發展,也具備技術可行性。後續許多國家也依循此研議,制定了相應的深度減碳路徑。

在 2015 年通過的巴黎氣候協定上,傑佛瑞·薩克斯也有重要的參與。長期以來,在全球氣候治理的議題上,他一直是協助研議關鍵政策的重量級學者。在巴黎氣候協定密集協商的階段,在幕後參與了法國、美國和其他一些國家對於協定內容及如何達成協定的討論。聯合國永續發展目標及巴黎氣候協定,被讚許是全球要達成永續發展的兩個重要支柱,薩克斯教授在這兩個重要支柱中扮演獨特且關鍵性的角色。

提供各國重要諮詢

身為國際知名的經濟發展、總體經濟及對抗貧窮的專家,傑佛瑞·薩克斯也曾對多個面對複雜經濟挑戰的國家提出諮詢建議,包括終止通貨膨脹(波利維亞、祕魯、波蘭)、債務減免談判(波利維亞、巴西、波蘭)、導入市場經濟(波蘭、俄羅斯)、國家新貨幣發行(愛沙尼亞、斯洛維尼亞)、區域發展推動(中國)與擴大健康體系規模(衣索比亞、迦納、印度等)。幾個國家授予薩克斯教授該國最高之榮譽,以感謝他在經濟改革過程中所做的貢獻。

註解

  1. 千禧年計劃 (Millennium Project):1.消滅極端貧窮與飢餓。2.普及初等教育。3.促進性別平等並賦予婦女權利。4.降低兒童死亡率。5.改善產婦保健。6.防治愛滋病、瘧疾以及其他疾病。7.確保環境永續。8.促進全球合作與發展。
  2. 永續發展目標(SDGs):1.終結貧窮。2.消除飢餓。3.健康與社會福利。4.優質教育。5.性別平權。6.淨水及衛生。7.可負擔的潔淨能源。8.有尊嚴的工作及經濟成長。9.工業化、創新及基礎建設。10減少不平等。11.永續城鄉。12,責任消費及生產。13.氣候行動。14.保育海洋生態。15保育陸域生態。16和平、正義及健全制度。17.多元夥伴關係。

【關於傑佛瑞·薩克斯】

1954 年出生於美國密西根州底特律的薩克斯教授,於哈佛大學完成經濟學的學士 、碩士及博士學位,1980 年拿到博士後不到 4 年時間就成為哈佛大學的正教授。曾任哥倫比亞大學地球學院主任、三屆聯合國秘書長之特別顧問。

一生獲獎無數,包括法國榮譽軍團騎士勳章(依法國總統令頒授) 、印度能源與資源研究所 (TERI) 永續發展領袖獎、日本旭硝子基金會藍色星球獎等,並於世界各地獲頒 38 個榮譽博士學位。他發表了數百篇學術論文及多本書籍,其中三本:「貧窮的終結」、「66 億人的共同繁榮:破解擁擠地球的經濟難題」 和「文明的代價」還榮登紐約時報暢銷書。

一生獲獎無數的傑佛瑞·薩克斯。圖/唐獎

關於唐獎

有感於全球化的進展,人類在享受文明與科技帶來便利的同時,亦面臨氣候變遷、新傳染疫病、貧富差距、社會道德式微..等種種考驗,尹衍樑博士於 2012 年 12 月成立唐獎,設立永續發展、生技醫藥、漢學及法治四大獎項,每兩年由專業獨立評選委員會(邀聘國際著名專家學者,含多名諾貝爾獎得主),不分種族、國籍、性別,遴選出對世界具有創新實質貢獻及影響力的得主。每獎項提供5千萬獎金,其中含1千萬支持相關研究教育計畫,以鼓勵專業人才投入探索 21 世紀人類所需,以頂尖的創新研究成果及社會實踐引領全人類發展。

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褐色北極圈,植物正快速枯竭
Else Production
・2022/02/10 ・2516字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

假如北極圈能生長出更多的植物,相信沒有人會認為這是一件可喜可賀的事情。因為這直接證明了全球暖化日益嚴重,令北極圈不再寸草不生,給了當地動植物一個「溫暖」的家。但假如我告訴你:現在北極圈的植物枯萎速度快了,你的第一反應可能認為這是一個天大喜訊,好像氣溫下降了、生長環境極端了才有這個現象,但事實是否是這樣?

破解迷思:植物在北極圈的存在

其實一直以來,北極圈都有一點點的植物,當中包括常見的杜鵑花科、十字花科等,一般都會在當地的夏季生長及開花,只是大多都只是一些非常低矮的灌木、地衣及苔蘚等,而正常的樹木則難以生長出來。至於學界經常探討的 Arctic Greening(綠化)和 Arctic Browning(棕化),計算的是他們生長的比率、覆蓋率以及生理週期的長短,藉此研究對地球的影響。

簡單來說,北極圈綠化是指植被不斷增加,而棕化則是植物出現枯萎或死亡的跡象。科學家會透過每年的衛星圖像,計算北極圈的 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index,即常態化差值植生指標,當中透過紅光與近紅外光的反射情況顯示出植物生長、生態系的活力與生產力等資訊)。

葉綠素對近紅外光會大量反射,以及對紅光光譜區之太陽光會大量吸收;因此 NDVI 數值愈高代表該地區反射紅外光的能力愈強,亦表示該地區植物生長會更健康及茂盛。反之,植物的植被葉片如果出現紅色、黃色、褐色等變化,NDVI 的數值便會降低。從下圖我們可以清晰看見,北極凍土帶大部份地方都有綠化的情況,而在格陵蘭、美國阿拉斯加以及俄羅斯則有棕化的情況。當中只有格陵蘭的地方亦保持純白色,即是全年均是冰川,其他地方都已經淪陷了。

北極凍土帶的植被變化。圖/美國國家海洋及大氣管理局

棕化與極端天氣的關係

上述的數據在每年夏天取得,這意味著植物的枯萎來得比正常週期快,而這絕非一個好兆頭。英國謝菲爾德大學(University of Sheffield)教授 Gareth Phoenix 及研究人員 Rachael Treharne 指出,由於受到極端天氣的影響,北極圈在冬天中段亦有一段回暖的日子,令植物表層的雪層融化而提早發芽,而當植物暴露在陽光下,它們的抗寒能力便會大大減低,而當暖風已過、回歸寒冬時,便令它們冷不提防的情況下被殺個措手不及。

另一個原因則是極端天氣引致的霜凍。由於空氣溫度突然下降,植物儲存的水份會脫水結冰,但土壤仍然處於冰封的狀態,令它們無法從泥土中補充所需要的水份而提早枯萎,形成大範圍的褐色現象。

除了北極圈的氣候變化之外,昆蟲入侵亦加劇了棕化現象。隨著冬天和夏天的溫暖,食葉昆蟲能茁壯成長並進入北極圈,令灌木落葉更為嚴重。其中一個例子便是冬蛾(O.brumata)在北歐地區爆發性增長。蛾卵會在 -30°C 左右死亡,但近年的蛾卵卻能在冬季存活並提早孵化,結果令當地白樺林大規模落葉,面積接近一萬平方公里,生態系統受到不能逆轉的干擾。

棕化現象。圖/Wikipedia

棕化對大自然及人類的影響

棕化最直接且最重要的影響便是加劇全球暖化。隨著植物枯萎,它們吸收人類排放的二氧化碳並進行光合作用的能力則會「大幅減少」,也讓北極圈更熱並令棕化問題更嚴重,形成惡性循環。

慈濟大學生命科學系助理教授葉綠舒指出[7],當大氣中二氧化碳濃度節節上昇時,寒帶森林植物生長速度會比熱帶森林高出四倍以上,因此在大自然中,寒帶森林植物在全球暖化下本應肩負著吸收更多碳的責任。然而,寒帶森林出現棕化現象後,卻讓光合作用的能力大打折扣。

此外,當植被範圍棕化並減少時,植物便失去了遮擋陽光的作用,令冰面更容易蒸發,加速冰川融化並帶來更多極端天氣。

據國家地理雜誌的數據[6],大氣中的 CO2 濃度至少在過去 80 萬年中一直介於 180 到 290 ppm 之間,但在 2019 年 9 月卻錄得 412 ppm的濃度,並以每年 2ppm 的速率上升,這項數據間接證明了大自然中二氧化碳濃度不平衝,專家預測未來可能會衍生出其他問題,包括中緯度地區的乾旱。

這些極端天氣也為生活在北極圈的人民帶來各種社會上的災難。在挪威的朗伊爾城,由於氣溫上升,當地降雪量因為融雪情況而大大增加,引發多次雪崩報告,除了破壞民居,雪崩也堵塞了當地的主要幹道及天橋,並影響航班升降,嚴重影響運輸業、旅遊業及貨物進出口。此外,隨著降雪量上升,天線也遭受破壞,不只令機場等依賴信號系統的設施停擺,積雪亦使人民無法正常通勤。

自然界生物鏈亦會因為棕化而受到牽連。植物本身是陸地食物網中重要一環,棕化現象會令很多食草動物如馴鹿等失去食物。此外,全球暖化也會影響候鳥遷徙,假如種子無法在北極圈等地方散播,再加上棕化現象更會嚴重影響當地的食物鏈,令當地的稀有動物有絕種的危機。

當然,由於棕化現象經常出現在科學家難以到達的區域,我們仍未完全了解棕化形成的原因及情況,但隨著科技進步,我們寄望未來衛星能拍攝更高解析度的影像,讓科學家掌握更多有關棕化的數據以作研究。

延伸閱讀

參考資料

  1. Hansen, B. B., Isaksen, K., Benestad, R. E., Kohler, J., Pedersen, Å. Ø., Loe, L. E., Coulson, S. J., Larsen, J. O., & Varpe, Ø. (2014). Warmer and wetter winters: Characteristics and implications of an extreme weather event in the High Arctic. Environmental Research Letters, 9(11), 114021.  
  2. Hoag, H. (2019, August 8). Climate change made the arctic greener. now parts of it are turning brown. Science News. Retrieved January 17, 2022  
  3. From Doris Friedrich. (2018, December 21). Arctic browning: An overlooked threat that might accelerate climate change. High North News. Retrieved January 17, 2022 
  4. Tundra Greenness. Arctic Program. (n.d.). Retrieved January 17, 2022  
  5. Sheffield, T. U. of. (2019, September 19). Turning the Arctic Brown. Eos. Retrieved January 17, 2022  
  6. 氣候暖化促進了植物成長,但也讓地球變得更「渴」. 國家地理雜誌中文網. (n.d.). Retrieved January 17, 2022  
  7. Press, C. (2018, July 12). 二氧化碳多,植物就會長得快嗎?. CASE報科學. Retrieved February 11, 2022

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馬朗生,見習地球物理工程師,英國材料與礦冶學會成員,主力擔任海上測量工作,包括海床勘探、泥土分析、聲波探測等。