「熱」上加「熱」的未來 臺灣將面臨的熱浪、乾旱挑戰
駱世豪 中研院環境變遷研究中心博士後研究學者。
Take Home Message
• 雖然臺灣過去尚未發生過熱浪現象,但隨著夏季均溫上升及極端高溫日數增加,未來極有可能出現熱浪。
• 乾旱和熱浪的形成機制相似,且皆有增加的趨勢。在兩者相互作用下,會導致降雨減少並加劇高溫的發生。
• 除了熱浪和乾旱外,颱風降雨的機率也正在減少。氣候變遷將為臺灣帶來更嚴苛的高溫、乾旱等環境條件,我們必須盡早開始準備及防範。
臺灣夏天動輒超過35 ~ 40℃的高溫,路人在外行走都會大汗淋漓,室內也必然會開啟冷氣,但有一個驚人的事實是:臺灣在有紀錄以來未曾發生過熱浪!你可能會感到不可思議且難以想像,其實這件事情的源頭主要來自於定義和臺灣所處的地理位置。首先,將世界氣象組織(WorldMeteorological Organization, WMO)定義的熱浪條件攤開來看,連續五日的最高溫超過歷年最高溫度平均值5℃以上才稱作熱浪。以臺北為例,必須連續五天出現39.3℃以上的高溫才會被定義為熱浪,但是自從有觀測紀錄以來,至今仍未有滿足上述條件的時段。另外,理論上位於低緯度區域的夏天應該非常炎熱,雖然臺灣在緯度上介在熱帶和亞熱帶間,但由於四面環海且位於東亞地區,再加上西南季風帶來的水氣能夠適時調節極端高溫,因此難以達到符合熱浪定義的情況。
臺灣夏季主導高溫的原因
在大致了解臺灣為什麼沒有熱浪後,接著你或許會想問:將來臺灣可能會有熱浪嗎?為了回答這個問題,我們必須先從臺灣區域產生熱浪的機制開始了解。主導臺灣夏季形成極端高溫的大環境系統為「太平洋副熱帶高壓」(圖一),主要位於中太平洋上,屬於海洋性氣團,強度與範圍隨著季節冷暖而改變。此高壓系統在夏季達到最強,範圍則會向西延伸至西太平洋的大陸沿岸區域。當系統延伸並籠罩於臺灣上空時,高壓的機制會在上空產生下沉氣流,導致空氣被堆積在近地表處,水氣無法抬升並形成降雨或雲層,就無法形成溫度調節的機制,所以容易產生酷熱的天氣型態。
另外,西南氣流也是導致極端高溫的因素之一。雖然西南氣流帶來了南方的暖濕空氣,形成降雨調節溫度,但在太平洋副熱帶高壓籠罩時期,卻將暖濕空氣堆積於近地面,提供了高濕度的環境並塑造高溫的條件。常常有人說歐美或日本夏天熱的感覺和臺灣很不一樣,原因也出自於此,臺灣夏天的熱屬於濕度高、溫度高的情形,環境條件比歐美和日本更加嚴峻。
太平洋副熱帶高壓對臺灣的影響—未來極有可能出現熱浪
理解形成高溫的主要系統後,我們可以透過該系統的趨勢變化推估高溫情況是否會加劇。根據氣象局的研究,1950 ~ 1970 年代太平洋副熱帶高壓系統最西邊的平均位置在東經135 度左右(圖二),但近年來有愈來愈往西邊的趨勢。從圖二可以明顯看出1981~1990 年的暗紅色線平均位置到2011 ~2020 年淺藍綠色線平均位置顯著向西邊擴張,系統平均位置的最西側已籠罩整個臺灣。也就是說,在氣候變遷下隨著太平洋副熱帶高壓系統的強度愈來愈強,夏季平均溫度隨之升高,且極端高溫日數也將有增加的趨勢。大環境提供溫度,使得達到熱浪門檻的機率不斷提升,並且在全球暖化持續不斷增強的假設下,臺灣未來極有可能達到熱浪標準。
熱浪與乾旱增加且互相影響
在太平洋副熱帶高壓增強的趨勢下,使得臺灣氣候條件將趨於穩定且不易形成降雨。這樣的氣候條件除了增加熱浪發生頻率外,也是造成臺灣乾旱頻率增加的原因之一。根據中央氣象局定義,連續20日以上無降水紀錄可定義為乾旱。從國家防災中心氣候變遷災害風險調適平臺的報告中可知,根據過去40 多年的乾旱事件統計,臺灣地區的乾旱災害經常發生在春季。主要原因是臺灣豐水期為5 ~ 10月,枯水期為11 ~ 4 月,所以當前一年的豐水期降雨較少時,隔年春季左右就會發生缺水、乾旱等災害。另一方面,臺灣豐水期的降雨主要跟5 ~ 6 月的梅雨和7 ~ 8 月颱風有關,而這些降雨的多寡也與太平洋副熱帶高壓和西南季風密不可分。因此當太平洋副熱帶高壓強度增強且往西延伸時,會阻擋西南季風將南方的水氣輸送至臺灣,再加上高壓系統的壟罩,就形成了不利於降雨的條件。
乾旱發生的分布與特性可由經濟部水利署2016 年的電子報中得知,臺灣平均約每十年發生一次災情較為嚴重的乾旱事件,而災情較輕微的乾旱事件則是平均每三年發生一次。統計上來說,以臺北、桃園、新竹、嘉義、臺南等地區發生次數最多,根據臺灣師範大學地理學系教授洪致文等人的研究顯示,1980 年後乾旱發生的頻率增加;在氣候變遷調適平臺的研究中發現,近期嚴重乾旱事件的發生頻率愈來愈高,在2002 ~ 2004 年期間便連續三年發生平均持續時間近七個月的嚴重乾旱事件(圖三)。乾旱趨勢的變化與熱浪一致,主要原因也與兩者形成的機制相似有關。
熱浪和乾旱現象之間的關係相當緊密,時常會互相加劇兩者的強度與嚴重性。當乾旱發生時,河川、土壤、大氣中的水分和濕度相對維持在低點,當失去水氣調節溫度後,溫度就會增加得更快,因而產生異常高溫的狀態,且高溫的環境狀態會再進一步導致更嚴重的乾旱情況;在沒有乾旱時,大氣和土壤中的水氣可以適時調節溫度,讓高溫情況不會太嚴重或者持續太久(圖四)。
颱風降雨大幅減少
當太平洋副熱帶高壓壟罩臺灣時,颱風降雨也會大幅度的減少。颱風的行徑路線通常會沿著太平洋副熱帶高壓南側邊緣(如圖一所示,颱風行走方向通常為高壓南側的箭頭方向),因此當太平洋副熱帶高壓向西伸展的愈多,則颱風向北移動的時間愈晚,或者直接通過菲律賓往南海方向行進,使得颱風中心登入臺灣的機率減少,也讓颱風降雨對臺灣豐水期的貢獻大幅減少。即使有颱風外圍環流的降雨,但對整體的用水而言也只是杯水車薪。
總結來說,雖然臺灣四面環海的地理優勢在一定程度上調節了溫度,但整體情況並不容樂觀。未來,氣候變遷將給臺灣帶來更嚴峻的高溫和乾旱等環境條件,且臺灣的地形條件使得保存水資源變得困難。在日益升溫和乾燥的情況下,能源供應、公共衛生健康、生物脆弱性、經濟作物等方面都將面臨挑戰。只有現在開始準備及防範,未來才能從容應對。
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