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體感溫度是什麼?它是重要的天氣指標嗎?

艾粒安鈉
・2016/02/07 ・3623字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 501 ・六年級

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每逢冷氣團或寒流來襲時,只要打開電視,新聞主播總是不斷提到體感溫度:「北部地區預計低溫9度,體感溫度更可低達3度…」大家或許常有這個疑惑,9度就9度,為什麼感覺像3度呢?斯斯有三種、溫度有實際溫度和體感溫度兩種,我們到底要用哪一種呢?

插圖/艾粒安鈉
插圖/艾粒安鈉

首先回歸氣象單位的標準職務–觀測、記錄並預測天氣,反映到民間就是讓大家預先知道今天、明天、未來的天氣,除了為將來可能發生的氣象災害做好準備之外,也能對每天出門時要怎麼穿?要不要帶雨傘?等等這些最基本的問題有些概念。帶雨具與否可由降雨機率來決定;至於穿多穿少的抉擇,當然與溫度息息相關了。

但想必我們大家多少都注意到,溫度固然非常重要,但並不是影響感覺冷熱的唯一因素。常有人說:濕冷比乾冷感覺冷、濕熱比乾熱感覺熱;夏天有風感覺涼爽、冬天有風感覺冷颼颼。所以各國氣象單位為了符合民眾的最基本要求–「出門怎麼穿」,而發展出一些公式計算出在特定天氣情況下的感覺像是溫度幾度,這就是所謂的體感溫度了。

酷熱指數

體感溫度的計算方式有很多種,首先我們考慮濕熱vs.乾熱的問題。美國氣象學家喬治‧溫特靈(George Winterling)在1978年發展出了「酷熱指數」(heat index),後來被美國國家氣象局(NWS)採用,作為夏天的體感溫度。計算酷熱指數的公式只與溫度和濕度相關,簡單而言,同樣溫度下濕度越高,酷熱指數也越高。因為人體散熱主要依靠的是體表水分的蒸發,環境濕度越高,水分蒸發也越慢而不易散熱,讓人感覺更加炎熱。

這個指數對許多因素如個人身高體重、衣服多寡、日照、風速等等都做了假設,若實際情況偏離假設過大時,計算出的酷熱指數偏差也會很可觀。其中最主要的假設有二:1. 酷熱指數是基於在陰影下的溫度,若曝曬在太陽下,體感溫度可增加達8度之多。2. 指數不考慮風速的影響,若有風會讓體感溫度降低,除非氣溫比體表溫度還高。酷熱指數的公式如下:

Heat Index formula

其中HI為酷熱指數,T為溫度、R為相對濕度。c1~c9是九個常數

照片來源:Flickr / 韵升白
照片來源:Flickr / 韵升白

加拿大氣象局使用另一個版本稱為濕度指數(humidex)的體感溫度,J.M.馬斯特頓(J. M. Masterton)和F.A.李察森(F. A. Richardson)在1979年提出,概念與酷熱指數相似,都是基於濕度越高、體感溫度越高的假設。濕度指數的公式如下:

Humidex formula

其中Humidex為濕度指數、Tair為溫度(攝氏)、Tdew則為露點溫度(絕對溫標)。

……等等,「露點溫度」是什麼啊?這可不是指衣服的多寡,而是指當你將潮濕空氣降溫時,使空氣中的水氣飽和所要達到的溫度。由於溫度越高,水越容易蒸發,也會產生越多的水蒸氣,因此空氣中可以容納更多的水蒸氣才會飽和。

溫度越低,飽和水氣量越低,當空氣中含水量超過飽和時,水氣就會凝結成露。露點溫度高的意思,就是在更高的溫度時水就會凝結出來了,表示空氣中的濕度高。所以露點溫度與濕度是成正比的。大家想想看,在悶熱的夏天,喝一罐冰涼的飲料消暑,罐子外面是否會凝結水珠呢?這就是因為飲料的溫度低於露點溫度的關係。如果天氣比較乾燥,或者飲料不冰,飲料罐上的水珠就比較少、甚至不會有水珠。

至於相對濕度裡的「相對」,就是指空氣水氣量相對於飽和水氣量的百分比了。

風寒指數

在台灣大家聽到體感溫度的主要熱門場合,其實是冬天的冷氣團與寒流。氣象學家一般假設在天氣寒冷時,影響體感溫度的主因是風速而不是濕度。由於溫度較低時,一來空氣中飽和水蒸氣壓也低,水氣多寡的變化範圍較窄;二來無風下蒸發速率也遠不及熱天,因此濕度對散熱以及體感溫度的影響較小。這時候體表散熱主要助力,就是空氣流動(風)了。

那麼為何大家覺得濕冷比乾冷還冷呢?其實這是因為,台灣的濕冷天氣經常伴有霧或雨,液態水與氣態空氣相比,更容易傳導熱量;而且水的比熱也遠比同體積的空氣高,因此當水滴附著在身體和衣服上時,可以帶走遠比空氣更多的熱,若還加上風的吹拂讓水分得以蒸發,更讓你感覺加倍寒冷。但由於降水強度的預報是相對新穎的氣象技術,當初在設計冬季體感溫度時,便做了人體不直接接觸降水的假設。

照片來源:維基百科 / LIFE Photo Archive
照片來源:維基百科 / LIFE Photo Archive

美國與加拿大氣象組織當初設計的風寒指數,真的是個指數(Wind Chill Index),算出來是一個與體感溫度完全不同的數字;因此也提供民眾一個資訊,當這個指數高於1400時便容易凍傷。但這個另外的數字實在太不直覺了,因此在2001年11月,美國、加拿大和英國的氣象學家共同發展出新的風寒指數,其公式如下:

Wind Chill formula

其中Twc為風寒指數、Ta為溫度(攝氏)、V為風速(公里/小時)。但風寒指數與酷熱指數一樣,也基於許多假設,因此個人穿著多寡、是否有陽光、降雨降雪情況等等的差別,也會造成個人體感溫度的不同。

體感溫度

最後要說的是目前台灣中央氣象局所使用的體感溫度。上面已經提到,體感溫度與濕度、風速、日照、和人體都有關係,其中日照和人體的個人差異比較難以量化,因此體感溫度所採用的公式,只將濕度和風速納入考慮。與美國和加拿大使用的酷熱指數、風寒指數相比,中央氣象局的體感溫度,採用的是R.G.斯戴德曼(R. G. Steadman)在1984年發表的《體感溫度的通用公式》(A universal scale of apparent temperature):

體感溫度 = (1.04 × 溫度) + (0.2 × 水氣壓) — (0.65 × 風速) — 2.7

其中溫度以攝氏為單位、風速以公尺/秒為單位,水氣壓的單位為百帕,計算公式如下:

水氣壓 = (相對濕度 / 100) × 6.105 × exp[ (17.27 × 溫度) / (237.7 + 溫度) ]

澳洲氣象局使用的體感溫度與此相似,只是溫度、水氣壓和風速的係數有些微不同。

這個體感溫度公式,可謂冬夏適用。其中濕度在溫度較高時對體感溫度造成顯著的影響,溫度低時影響甚小;而在此公式中,也做了一個假設:風速對體感溫度的影響是線性的,不論四季,只要有風,降低體感溫度的程度都是相同的。因此顯而易見,這個對風速的假設有潛在的問題–當熱浪來襲,氣溫比體溫還高的時候,風雖然帶走體表的更多水分,卻也讓更多比身體還熱的空氣接觸身體,風力對體感溫度的影響程度就遠不及天氣較涼的時候了。

體感溫度比一比

上面提到了各國氣象組織使用不同計算體感溫度的公式,下面我們就把這些體感溫度表格化,比較其中的差異吧!

heat1

上圖是中央氣象局(CWB)體感溫度、美國酷熱指數(heat index)、加拿大濕度指數(humidex)的比較,其中中央氣象局的體感溫度,是基於無風的情況計算;高於60度的溫度省略不寫。比較之下三者的差異顯而易見,在溫度較低時,CWB體感溫度與美國酷熱指數的數值大同小異,但當溫度、濕度提高時,酷熱指數很快增加,勝過了CWB體感溫度。至於加拿大濕度指數除了非常極端悶熱的條件外,數值都比另兩者高。

小編猜測,究其原因,極有可能是各國氣候不同,造成同樣溫度、濕度的悶熱夏季天氣,大家的平均感受不同吧。台灣地處亞熱帶與熱帶交界,氣候濕熱;美國只有南部地區均溫與台灣相似;至於加拿大位於美國北方,氣候更為寒冷,人們的耐熱度也就更低了。所以也反映在不同國家的「體感溫度」上面。

接著再以下面的GIF動畫比較冬天的體感溫度吧!中央氣象局的體感溫度,以濕度50%計算。

cold1

這個差異就更加明顯了,中央氣象局的體感溫度,明顯比美國、加拿大、英國使用的風寒指數(Wind Chill)低上一大截啊!風寒指數的使用說明還表示,公式只適用於攝氏10度以下,所以在溫度較暖時,計算出的風寒指數甚至比實際溫度還高!

這就更能反映各國的氣候差異了,台灣冬季平地氣溫鮮少降到5度以下,但歐美大部分位於溫帶地區,冬季比起台灣寒冷許多。因此也造成台灣人比較怕冷,氣象局使用的體感溫度自然比較低。小編在美國波士頓住了六年,習慣了當地嚴寒又大雪紛飛的冬天;前陣子在台灣碰到霸王寒流,不僅覺得根本沒什麼,在4度C冷雨之中,還可以穿短袖短裙跑馬拉松,之後也沒有感冒。

所以說穿了,體感溫度只是一個將人體實際感覺到的溫度粗略量化的方式,計算過程中做了許多假設和簡化;但實際上每個人對溫度的感覺都不盡相同。因此在新聞用聳動的標題,報導超高或超低的體感溫度之餘,別忘了天氣如人飲水,冷暖自知,體感溫度僅供參考、僅供參考、僅供參考(很重要所以講三遍)!

參考文獻

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艾粒安鈉
7 篇文章 ・ 1 位粉絲
主修有機合成。對化學、天文、幾何學、地理、氣候、統計學、語言學、心理學、社會學、音樂和烹飪都有興趣。不願一生為學術研究爆肝,而熱愛為感興趣的學科認真寫科普文章,並用創意比喻和爛梗讓大家喜歡科學。多元性別,最高心跳210,海豚音到重低音一手包辦。

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金魚的記憶才不只 7 秒!記憶力怎麼回事?好想要超大記憶容量
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/12/01 ・2720字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 美光科技 委託,泛科學企劃執行。

你是不是也有過這樣的經驗?本來想上樓到房間拿個東西,進到房間之後卻忘了上樓的原因,還完全想不起來;到超巿想著要買三四樣東西回家,最後只記得其中兩樣,結果還把重要的一樣給漏了;手機 Line 群組裡發的訊息,看過一轉身回頭做事轉眼就忘了。

發生這種情況,是不是覺得很懊惱:明明才想好要幹嘛,才不過幾秒鐘的時間就全部忘記了?吼呦!我根本是金魚腦袋嘛!記憶力到底是怎麼回事啊?要是能擁有更好的記憶力就好了!

明明才想好要幹嘛,一轉眼卻又都忘記了。 圖/GIPHY

金魚的記憶才不只 7 秒!

忘東忘西,我是金魚腦?!無辜地的金魚躺著也中槍!被網路流傳的「魚只有 7 秒記憶」的說法牽累,老是被拖下水,被貼上「記憶力不好、健忘」的標籤,金魚恐怕要大大地舉「鰭」抗議了!魚的記憶只有 7 秒嗎?

根據研究顯示,魚類的記憶可以保持一到三個月,某些洄游的魚類都還記得小時候住過的地方的氣味,甚至記憶力可以維持到好幾年,相當於他們的一輩子。

還有科學家發現斑馬魚在經過訓練之後,可以很快學會如何走迷宮,根據聲音信號尋找食物。但是當牠們壓力過大時會記不住東西,注意力分散也會降低學習效率,而且記憶力也會隨著衰老而逐漸衰退。如此看來,斑馬魚的記憶特點是不是跟人類有相似之處。

記憶力到底是怎麼回事?

為什麼魚會有記憶?為什麼人會有記憶?記憶力跟腦袋好不好、聰不聰明有關係嗎?這個就要探究記憶歷程的形成源頭了。

依照訊息處理的過程,外界的訊息經由我們的感覺受器(個體感官)接收到此訊息刺激形成神經電位後,被大腦轉譯成可以被前額葉解讀的資訊,最終會在我們的前額葉進行處理,如果前額處理後認為是有意義的內容就有可能被記住。

在問記憶好不好之前,先了解記憶形成的過程。圖/GIPHY

根據英國神經心理學家巴德利 Alan Baddeley 提出的工作記憶模式,前額葉處理資訊的能力稱為「短期工作記憶」,而處理完有意義、能被記住的內容則是「長期記憶」。

你可能會好奇「那記憶能被延長嗎」?只要透過反覆背誦、重覆操作等練習,我們就有機會將短期記憶轉化為長期記憶了。

要是能有超大記憶容量就好了!

比如當我們在接聽客戶電話時,對方報出電話號碼、交辦待辦事項,從接收訊息、形成短暫記憶到資訊篩選方便後續處理,整個大腦記憶組織海馬迴區的運作,如果用電腦儲存區來類比,「短期記憶」就像隨機存取記憶體 RAM,能有效且短暫的儲存資訊,而「長期記憶」就是硬碟等儲存裝置。

從上一段記憶的形成過程,可以得出記憶與認知、注意力有關,甚至可以透過刻意練習、習慣養成和一些利用大腦特性的記憶法來輔助學習,並強化和延長記憶力。

雖然人的記憶可以被延長、認知可以被提高,但當日常生活和工作上,需要被運算處理以及被記憶理解的事物越來越多、越來越複雜,並且需要被快速、大量地提取使用時,那就不只是記憶力的問題,而是與資訊取用速度、條理梳理、記憶容量有關了!

日常生活中需要處理的事務越來越多,那就不只是記憶力的問題,而是有關記憶力容量的問題了……。圖/GIPHY

再加上短期記憶會隨著年齡增加明顯衰減,這時我們更需要借助一些外部「儲存裝置」來幫我們記住、保存更多更複雜的資訊!

美光推出高規格新一代快閃記憶體,滿足以數據為中心的工作負載

4K 影片、高清晰品質照片、大量數據、程式代碼、工作報告……在這個數據量大爆炸的時代,誰能解決消費者最大的儲存困擾,並滿足最快的資料存取速度,就能佔有這塊前景看好的市場!

全球第四大半導體公司—美光科技又領先群雄一步!除了推出 232 層 3D NAND 外,業界先進的 1α DRAM 製程節點可是正港 MIT,在台灣一條龍進行研發、製造、封裝。日前更宣布推出業界最先進的 1β DRAM,並預計明年於台灣量產喔! 

美光不久前宣布量產具備業界多層數、高儲存密度、高性能且小尺寸的 232 層 3D NAND Flash,能提供從終端使用者到雲端間大部分數據密集型應用最佳支援。 

美光技術與產品執行副總裁 Scott DeBoer 表示,美光 232 層 3D NAND Flash 快閃記憶體為儲存裝置創新的分水嶺,涵蓋諸多層面創新,像是使用最新六平面技術,讓高達 232 層的 3D NAND 就像立體停車場,能多層垂直堆疊記憶體顆粒,解決 2D NAND 快閃記憶體帶來的限制;如同一個收納達人,能在最小的空間裡,收納最多的東西。

藉由提高密度,縮小封裝尺寸,美光 232 層 3D NAND 只要 1.1 x 1.3 的大小,就能把資料盡收其中。此外,美光 232 層 NAND 存取速度達業界最快的 2.4GB/s,搭配每個平面數條獨立字元線,好比六層樓高的高速公路又擁有多條獨立運行的車道,能緩解雍塞,減少讀寫壽命間的衝突,提高系統服務品質。

結語

等真正能在大腦植入像伊隆‧馬斯克提出的「Neuralink」腦機介面晶片,讓大腦與虛擬世界溝通,屆時世界對資訊讀取、儲存方式可能又會有所不同了。

但在這之前,我們可以更靈活地的運用現有的電腦設備,搭配高密度、高性能、小尺寸的美光 232 層 NAND 來協助、應付日常生活上多功需求和高效能作業。

快搜尋美光官方網站,了解業界最先進的技術,並追蹤美光Facebook粉絲專頁獲取最新消息吧!

參考資料

  1. https://pansci.asia/archives/101764
  2. 短期記憶與機制
  3. 感覺記憶、短期記憶、長期記憶  
  4. 注意力不集中?「利他能」真能提神變聰明嗎?

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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

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  • 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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從昆蟲的習性可以預測天氣?敢有影(kám ū-iánn)?——《取得身邊的天氣密碼》
晨星出版
・2022/11/13 ・1501字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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溫度對昆蟲至關重要,因此昆蟲會對溫度產生反應。

有一個普遍的通則:炎炎夏日中,你會先看到大昆蟲,接著見到小昆蟲,最後又再一次碰到大昆蟲。昆蟲愈大,愈能忍受低溫、對高溫愈難耐;因此大昆蟲喜歡在一天的清晨或傍晚的涼爽期間出現,中午的活動力較低;小昆蟲較不耐低溫,會在環境變暖時才現蹤。

夏日裡能常看到昆蟲。圖/Pexels

昆蟲與氣溫密不可分

蘇格蘭高地的糠蚊(Ceratopogonidae)總是令人難受,但可以利用牠們對溫度的敏感度對付牠們。糠蚊蓬勃生長的溫度帶相當狹窄,介於不冷也不熱的溫度之間,因此只要你往上爬/向下走,溫度會上升/下降至牠們的舒適圈之外,就能擺脫牠們。

蟋蟀代表了溫暖的氣溫是眾所皆知的事,此外,蟋蟀的聲音頻率與溫度有直接關係。雖然因不同物種而異,但蟋蟀溫度計主要的規則是,在攝氏十三度的環境裡,蟋蟀每秒鐘叫一聲,且此頻率會隨著溫度上升而增加。

在夏天,天氣溫煦、潮溼且微風徐徐,飛蟻會成群結隊地移動。牠們結伴飛過天空,數量多到人們相信「飛蟻日」的存在,飛蟻日說的正是飛蟻同時在全國各地現蹤的日子。不過,正如我們所知,陸地上的微氣候變化甚大,因此知道飛蟻日是個迷思也不該為之震驚,只是某幾個區域的條件正巧在那幾日適合飛蟻出巡。倘若你遇見一大群飛蟻,牠們捎來的訊息是,現在的氣溫大約攝氏十三度,風速低於每秒六公尺。

螞蟻藏著天氣機密?

據某些傳說所言,螞蟻直線移動代表壞天氣即將到來,但我未觀察過也沒有科學理論能佐證這點。

更有趣的是,澳洲原住民有一個習俗,說螞蟻在蟻窩周遭蓋高牆表示大雨將至,西方也有相同的俗諺。之前的章節提過太平洋諸島的居民發現小火蟻(red ant)會在風雨來襲前堵住巢穴,天氣晴朗時則大敞家門,這在西方諺語裡也提過。我還沒觀察到這個現象,但出現在廣泛的文化圈,甚至是兩個信仰社會尚未接觸的時間點就已發展出這種說法,說它沒有參考價值還真不為人所信。

許多科學研究能支持螞蟻對溼度敏銳的觀點:研究人員曾觀察到編織蟻(weaver ant)在熱帶風暴來臨前織網。

編織蟻(Oecophylla),英文稱之為Weaver Ant和Green Ant。圖/維基百科

其他物種裡,螞蟻、白蟻丘的排列和太陽脫不了關係。澳洲北部,羅盤白蟻(Amitermesmeridionalis)建造了指向北邊的蟻丘而為人所知;蟻丘細細的部分指著中午的日頭,寬闊的部分則指向清晨與向晚的太陽,這有助於調整蟻窩的溫度。

世界上有超過一萬三千種獲得命名的螞蟻物種,牠們都擁有各自的習性,我們要多關注近身物種的行為。

我時常運用一些螞蟻的方式,它們比起天氣更接近自然導航,不過兩者間有許多重疊的部分。在英國,排水性佳的草地經常可見黃土蟻(Yellow meadow ant)的身影,我家附近的白堊山丘就有很多。黃土蟻呈暗黃色,牠們的蟻窩比螞蟻本身有用多了;黃土蟻會將蟻窩向上堆到 0.5 公尺高,較為平坦的那一面通常面向東南邊,可以充當太陽能板,在涼爽的早晨收集太陽的熱量。

——本文摘自《解讀身邊的天氣密碼》,2022 年 10 月,晨星出版,未經同意請勿轉載。