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1 SCIENCE DEVELOPMENT 期 中 華 民 國 九 十 七 年 八 月 出 版 者 : 行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 地 釬 : 106 台 辭 市 和 翍 東 路 2 段 106 號 電 話 : 傳 真 : 網 釬 : 編 輯 委 員 會 召 集 人 : 張 文 昌 編 顈 委 員 兼 總 編 顈 : 馬 哲 儒 編 顈 委 員 兼 執 行 編 顈 : 張 鑑 祥 編 顈 委 員 : 方 力 行 / 王 孟 公 / 王 道 還 / 白 桂 芳 / 李 再 長 / 李 百 祺 / 李 秀 珠 / 李 國 偉 / 周 更 生 / 周 諵 洋 / 林 崇 熙 / 洪 茂 峰 / 唐 震 寰 / 孫 維 新 / 徐 善 慧 / 許 晃 雄 / 郭 耀 煌 / 鏶 炳 宏 / 黃 文 璋 / 葉 李 華 / 翟 建 富 / 劉 聰 桂 / 蔡 少 偉 / 蔡 新 聲 / 蔡 聖 鴻 / 顏 嗣 鈞 / 羅 時 成 / 蘇 安 仲 助 理 編 顈 : 洪 美 慧 編 顈 助 理 : 黃 利 鑾 / 何 欣 穎 / 鍾 美 容 稿 件 投 寄 : 稿 件 1 式 4 份 諅 請 寄 科 學 發 展 月 刊 編 輯 部 地 釬 : 701 台 南 市 大 學 路 1 號 成 功 大 學 化 工 系 電 話 : 傳 真 : nscm@ .ncku.edu.tw 美 術 編 顈 : 李 男 鏣 計 有 限 公 司 地 址 蹬 100 台 北 硞 銅 山 街 39 號 5 樓 電 話 蹬 印 刷 者 : 大 光 華 印 務 部 地 址 蹬 108 台 北 硞 貴 陽 街 2 段 43 號 電 話 蹬 髒 價 : 每 冊 新 台 幣 120 錦 1 年 1200 錦 (2 年 以 上 另 有 優 惠 價 ) 美 金 5 錦 1 年 50 錦 訂 閱 辦 法 : 1. 利 用 郵 政 劃 撥 鈧 金 訂 購 諅 帳 戶 號 諅 戶 名 : 國 科 會 消 費 合 作 社 論 電 話 : 傳 真 : 國 外 訂 戶 請 以 美 金 支 票 寄 交 本 會 諅 戶 名 : 行 政 院 國 家 科 學 委 員 會 論 3. 展 售 門 市 國 家 書 店 地 址 蹬 台 北 硞 松 江 路 209 號 電 話 蹬 三 民 書 局 地 址 蹬 台 北 硞 重 慶 南 路 1 段 61 號 電 話 蹬 五 南 文 化 廣 場 地 址 蹬 台 踱 硞 踱 山 路 6 號 電 話 蹬 青 年 書 局 地 址 蹬 高 雄 硞 青 年 虞 路 141 號 3 樓 電 話 : 免 費 線 上 訂 閱 電 子 報 : 臺 灣 郵 政 北 台 字 第 1166 號 執 照 登 記 為 新 聞 紙 類 ( 雜 誌 ) 交 寄 SCIENCE DEVELOPMENT

2 1 這篇文稿時 全台灣都籠罩在卡玫基颱風的水患震撼中 這是一個地區性災難 對我們來說 是件大事 但對世界其他地區 只是媒體上的一則新聞 全球暖化造成的氣候變遷卻將是一 r 寫 F 編 者 的 話 F r o m t h e E d i t o r 個世界性 長期性的大災難 如何因應 o 以前常說 人定勝天 但科技越進步越顯得人是不可能勝天的 只有揣摩天意 與大自然協 調的份 但願全球暖化的大災難 能帶來一個全人類大團結 共同肊法與大自然和諧相處的 大時 如果以主要能源劃分文明的進步 現在應是 化石燃料時代 的後期吧 煤 石油 天然氣是 m 代 大自然儲存在地下的珍貴資源 應該當作原材料 珍惜使用才對 為了利用其中的化學能 拿來當 燃料燒掉 本來就是焚琴煮鶴 暴殄天物的行為 是該讓這個 時代 漸漸轉化為歷史名詞的時候 了 t 地球表面上 經過億萬年的演化 把大量的碳鎖在地下之後 才達到一個最適合人類生存繁衍 的環境 也使文明蓬勃發展 工業革命之後 由於能源的需求越來越大 漸漸地把鎖在地下的碳又 h 釋放了出來 是否會使環境又回到並不適合人類生活的狀態呢 氣候的變遷顯示確實有此趨勢 氣候變遷和能源 糧食與水資源短缺都是全人類要共同面對的大問題 模擬研究的結果已經證 紛紛投入替代能源的研究 但一項大到足以替代化石能源的新能源 似尚未到 指日可待 的地 e 實 溫室氣體的過度排放應該是造成氣候變遷的一個原因 大家都同意要 節能減碳 科學家也 步 我們只能希望各種可行的再生能源的總和 足以取代一部分的化石能源 一種成功的再生能源要滿足的條件 除了量要夠大之外 well to wheel 就是從生產過程的起 深山中的原始森林有許多重要功能 但對減少大氣中的二氧化碳卻並沒有貢獻 因為它們是植 E 點到最終應用時的總成本 和二氧化碳總排放量也都要夠低 物在其中生長 老 死 腐化 平衡的循環系統 生長時因光合作用吸收的二氧化碳 腐化時又會 d 全部還給大氣 經過有計畫的人工採伐 或收集枯枝敗葉 送到有發電功能的焚化爐中發了電的 才是節能減碳的再生能源 若先製成家具 或免洗筷 充分使用成為廢物後再焚燒發電 就更是物 i 盡其用了 40 來年前 我帶著學生做海水淡化研究時 窗外下著大雨 台灣的水資源問題 主要似乎在於 t 管理 後來也曾到台電 拜訪主管核能一廠籌建工程的火力工程處沈昌華處長 推薦汽電共生淡化 海水的觀念 可惜時機尚未成熟 水回收再利用在技術上並不難 合理的價格對水 電的節約 是比道德勸說更為有效的做法 o 台灣水資源的最大用戶是灌溉 不能缺 但須有效地用 工業用水中的大項是洗滌與冷卻 廢 近來常提起生質能源與糧食的衝突問題 估算一下糧食在經過動物消化道前後的質量和能量平 古便知道的事 沒見過用曬乾的牛糞做燃料的畫面嗎 2008 年 8 月諅 428 誽 r 衡 就可以發現被用掉的是多少 仍然留在糞便中的有多少 這又是一個有效管理的問題 也是自

3 科 學 發 展 S c i e n c e 目 錄 D e v e l o p m e n t 1 編 者 的 話 專 題 報 導 4 全 球 暖 化 的 預 測 與 因 應 / 柳 中 明 6 氣 候 變 遷 的 預 測 / 吳 明 進 全 球 暖 化 不 可 避 免, 氣 候 變 遷 也 會 到 來, 嚴 重 程 度 要 看 溫 室 氣 體 排 放 的 多 少 而 定 12 未 來 是 否 缺 水 / 郭 振 泰 林 旭 信 顏 子 豪 王 鑫 儒 台 灣 是 個 很 立 體 的 島, 降 雨 很 快 地 流 向 大 海, 是 水 資 源 的 一 個 大 問 題 20 氣 候 與 生 態 糧 食 及 健 康 / 王 根 樹 氣 溫 上 升 影 響 到 水 文 循 環, 導 致 生 態 環 境 變 化, 直 接 或 間 接 地 影 響 人 類 健 康 28 適 應 未 來 氣 候 / 童 慶 斌 李 庭 鵑 建 立 能 因 應 氣 候 變 遷 衝 擊 的 預 警 系 統, 應 是 適 應 未 來 氣 候 的 最 佳 調 適 策 略 34 穩 定 未 來 氣 候 變 化 / 柳 中 明 全 球 合 作 抑 制 溫 室 氣 體 排 放, 以 期 穩 定 氣 候 變 化, 是 一 個 無 法 阻 擋 的 潮 流 科 學 發 展 2008 年 8 月 黜 428 期

4 中華民國 97年 8月 3 428期 一皵報導 40 東亞的淡水蟹 施習德 大部分的蟹類都棲息在海洋中 少部分逐漸演化成能適應陸域環境的品種 46 銀河中心有黑洞嗎 張志玲 受到黑洞超強重力影響 靠近的星體會被拉長 變形 更嚴重時會被扯裂 吞噬 51 數位相機與天文攝影 傅學海 數位攝影在便利性 敏感度和事後影像處裡上 都開創了一個新的境界 58 具奈米結構的變色龍面板 陳浩銘 辛嘉芬 劉如熹 在多孔性的氧化鋁膜中填入金屬做為光線的反射層 就成為人工的光 學薄膜 62 色彩的視覺與應用 林昆範 各種色彩傳達方式有不同的特色 選擇符合目的性的傳達方式才是最 重要的 70 人力資源 許明德 有些員工可視為資源 有些可視為資本 而具有優異才幹的 應視為 重要資產 台灣新發現 74 硬碟 肚量 再突破 蔡永彬 75 老人照護DIY 王郁涵 76 聰明機器人 貼心好幫手 王郁涵 科技新知 78 乳牛 荷爾蒙與全球暖化 人類巨細胞病毒 紅酒延年益壽 地球史新貌 月球有水 火星上的冰 王道還 科學 技術與社會 82 闢蹊 網路與知識生產的標準化革命 郭文華 2008年8月黜428期

5 專 題 報 導 全 球 暖 化 的 預 測 與 科 學 發 展 2008 年 8 月 鞎 428 癬

6 5 氣候變遷已在眉行中鞎過去 100 年全球氣溫持續上升鞎熱浪韄乾旱韄豪雨癚 洪水發生的地區韄持續時間癚強靴鞎正不斷打破過去的紀錄鞎例如大陸長江以南 地區鞎在 2008 年零月竟然出現虔人意外的強寒流癚雪災鞏氣象工作人員正面臨著 最嚴苛的氣象異常挑戰鞎氣象災難更是隨時輈能發生鞏 熱帶氣旋術納吉斯遢重創緬甸鞎應是迫災癚人禍共犯所致鞎死亡人數竟輈能 比 2004 年印陓海嘯的還多鞎虔人悚懼鞏 2003 年歐洲熱浪韄 2005 年美國紐奧良遭 颶風摧毀韄 2007 年美國加州野火無法滅絕等鞎這些氣象災難總在虔人 因應 意外的地點癚時間出現鞎笚使是先眉國家也無法倖免鞎海島國家如台 灣鞎又如何安心韋 本次特輯邀請幾位學覅鞎探討術氣候變遷的預測遢 韄術未來是否缺 水遢 韄術氣候癚生態韄糧食逕健康遢 韄術適應未來氣候遢 韄術穩稗未來氣 候變化遢等課題鞎癬望讓讀覅了解未來氣候變遷的騶勢鞎以逕科學界 的缾力鞎並說明氣候變遷預測韄評估韄適應癚穩稗等方面的發展鞏 國際間鞎在聯合國跨政府氣候變遷專門委員會的缾力下鞎各國不僅加強溫運 氣體減量的工作鞎更缾力於氣候變遷的瘚擬癚預測鞎以逕各方面衝擊的評估鞎癬 望稗出長癬適應氣候變遷的合理策略鞏罹國目前人才癚資源缺乏鞎無法自行眉行 氣候變遷瘚擬鞎但科學界仍非常缾力地眉行相關研群鞏希望政府各部門能重視這 個課題鞎提出對氣候變遷衝擊的適應規畫鞏 同時鞎罹國二氧化碳排放持續破紀錄鞎經濟成長逛騶緩鞏以高耗能為經濟成 長動力的瘚式鞎在高油價癚全球罿翪溫運氣體排放的騶勢中鞎未來的發展勢必愈 來愈艱難鞏希望政府部門能頏根本的產業結構調整做起鞎不僅能持續維持經濟成 長鞎也能罿翪罹國二氧化碳的排放鞏 雖然尚未發生鞎但是學術研群已找出未來氣候變遷的方向鞎或許罹們無法大 幅改變未來鞎但應輈掌握先機鞎騶吉鈀兇鞏為了下蚿代的永續鞎罹們應善盡這蚿 代的責任鞏 專題報導特邀編輯 柳中明 台灣大學全球變遷研群中心 2008 年 8 月鞎 428 癬

7 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測虱因應 1.0 鱷a鋟自然 蘵式 觀測 氣候變遷 的預測 ｃ元 1860 年至 2000 年觀測的騣蘵式蘵擬的全球地鏄溫度變化鏇勢的比 較鄴實際觀測的結果鄲以騣只有自然強迫因素所造成的全球迤均氣溫的變 化鄲跍 1950 年代以後有很大的差異鄴若只考慮人為因素鄲則跍 1950 年代 附近還是有顯著的不同鄴如果二銷同時考慮鄲蘵擬虱觀測結果就非常接 近鄴由此餤以推論近百年來的氣候變遷鄲人類的鳩動真的扮演了很重要的 角色鄴 骿吳明蜂 大家都跍談氣候變遷鄲 原因餤能是大家都關心全球虱 氣候變遷 鑒於這幾十年禫全球環境有惡化的趨勢 1992 年 聯合國 158 個會員國齊聚巴西里約熱內盧召開地球高 跍地氣候的未來鄴 峰會議 共同探討地球環境的問題 會中的一項重要成 就是訂下 氣候變化綱要公約 具體探討人類對氣候 你知道科學家如何預知未來 世界各地的氣候嗎鄾 本文以氣溫為例說明全球虱 系統的影響 與氣候變遷可能帶禫的衝擊 根據綱要公約的菫義 處理的氣候變遷是指人為 活動直接或間接改變大氣組成 造成在相當的時間尺 度內高於正常自然值的變遷 由此可知 這麼多年禫 大家討論的氣候變遷問題 實際上談的就是大氣中像 跍地的氣候變遷預測鄴 二氧化碳等溫室氣體 在過去 現在及未禫濃度的長 期變化所導致的世界各地氣候不正常 超過自然原有 的 變化的問題 談的是具統計特性的長期氣候變 化 而非短期的天氣變化 理論上 像二氧化碳 甲烷 氟氯碳化物 氮氧化 物等氣體 在大氣中會吸收地表往上散播的長波輻 射 並進行往上及往下的長波輻射 因而會提高大氣 對流層的平衡溫度 這種作用稱為溫室效應 這類氣 體就是溫室氣體 當溫室氣體的濃度增加時 對流層 的平衡溫度跟著升高 這就是所謂的全球暖化 暖化 造成地球上水汽的蒸發加快 同時造成山地冰川和極 區冰原的融解 因而改變地表對短波輻射吸收的能 力 這些過程都會改變大氣環流 因而導致降水的強 2008 年 8 月黂 428 期

8 鱷b鋟人為 蘵式 觀測 蘵式 觀測 資料來源黎 IPCC 黂 鱷c鋟自然首人為 A2 A1B B1 濃度保持 2000 年水迤 是氣候變遷 全球各地區的氣候變遷 可 能因所在的緯度 海陸分布 地 形高度 環流相關位置等的差 A2 0.0 資料來源黎 IPCC 黂 2007 度改變和降水地區的移動 這就 A1B 1.0 B2 2.0 A1F1 3.0 A1T 全球地鏄增溫鱷 鋟 20 世紀 4.0 B 年 2100 異 而有不同的趨勢 大氣中溫 跍不同溫驊氣體排放情境下鄲氣候蘵式蘵擬預報的 20 騣 21 世紀全球地鏄迤均溫 室氣體的增加 有很大的一部分是人類活 度變化鄴 1990 醁 2000 年的黑色線代鏄多組蘵式蘵擬的迤均值鄲陰影區代鏄蘵式 動造成的 使用化石燃料排放二氧化碳更 值分布的正負迕個標準差範圍鄴 2000 醁 2100 年不同顏色線鏄示跍不同溫驊氣體 排放情境下的蘵擬迤均結果鄲陰影區代鏄蘵式值分布的的正負迕個標準差範圍鄴 是主要的原因 產業活動發達 大量排放 圖鈇的字母鏄示不同溫驊氣體排放情境鄲區間則鏄示各情境下個別蘵式蘵擬結果 溫室氣體 大氣中溫室氣體快速增加 導 實際分布的範圍鄴排放情境字母 A 鏄示以經濟發展為主要考量鄲 B 代鏄以環境保 致暖化速度加快 因而氣候變遷的幅度變 護為主要考量鄴數字 1 代鏄全球化鄲 2 代鏄區域化鄴溫驊氣體排放速度大致由左 至鈇增加鄴 大 可能對生態系統造成嚴重而致命的衝 擊 進而影響人類未禫的生存發展 基於對氣候變遷導致嚴重後果的關切 全球才有 1997 年 12 月京都議菫書的簽菫 京都議菫書確菫全球 合作進行溫室氣體減量的行動綱領和目標時程 已於 影響世界各國經濟與能源政策的各個層面 氣候變遷評估的方法 2005 年 2 月生效 對簽約各國有相當的約束力 由此 溫室氣體增加理論上會造成全球暖化 全球氣候 衍生的所謂碳稅 碳排放許可交易等經濟問題 在在 變遷 但事實上是否如此 溫室氣體影響的程度如 這麼多年來大家討論的氣候變遷問題 實際上談的就是大氣中像二氧化碳等溫室氣體 在過去 現在及未來濃度的長期變化所導致的世界各地氣候不正常 超過自然原有的 變化的問題 2008 年 8 月黂 428 期

9 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測虱因應 產業活動發達 大量排放溫室氣體 大氣中溫室氣體快速增加 導致暖化速度加快 因而氣候變遷的幅度變大 可能對生態系統造成嚴重而致命的衝擊 進而影響人類未來的生存發展 何 B1 鄻 2020 醁 2029 B1 鄻 2090 醁 2099 A1B 鄻 2020 醁 2029 A1B 鄻 2090 醁 2099 A2 鄻 2020 醁 2029 A2 鄻 2090 醁 2099 要回答這些問題 首先要蒐集世界各 地長期的大氣觀測 包括氣象和大氣化學 觀測 及地質上的紀錄 禫分析證明 氣 候確實有變遷 特別是全球暖化 以及暖 化趨勢和溫室氣體增加趨勢一致 這方面 的分析確實已得到大致上肯菫的結果 但 分析若只依賴統計 由於方睜的局限性 並無睜有信心地得知溫室氣體影響的幅 度 對於未禫氣候變遷的預測就更不用說 了 要能夠量化過去溫室氣體影響的幅 氣候模式的模擬不可 氣候模式基本上是一組根據牛頓力學 和熱力學 在時間變量下 描述氣候系統中 動量 能量和質量守恆的聯立微分方程 式 全球氣候模式模擬氣候系統中氣圈 大氣 水圈 海洋 陸圈 陸地 冰圈 圖片來源黎 IPCC 黂 2007 度 以及對未禫氣候變遷的預測 就非靠 鱷 鋟 跍不同溫驊氣體排放情境下鱷B1 鄳 A1B 和 A2鋟鄲氣候蘵式蘵擬預報的未來 全球迤均溫度的變化鄲不同的溫驊氣體排放情境下鄲全球各地的溫度都會逐 步升高鄴圖中的氣溫改變量是以 2020 醁 2029 年的迤均騣 2090 醁 2099 年的 迤均鄲分別減去 1980 醁 1999 年的迤均而蘘鄴 冰雪 及生物圈 植被 的變化 以及各 個子系統間的交互作用 其中 氣圈的大氣環流模式 力 國際間一些科學先進國家都有國家氣候中心或大 包括顯示溫室氣體及氣膠對長波和短波輻射影響的模 氣科學研究中心 各自發展了他們的氣候模式 模式 組 模擬時基於現實上的計算考量 用差分代替微 表現的優缺點散見於各學術期刊 分 即用芩氣塊代替芩氣質點 把全球大氣在水平方 向上分成許多網格 垂直方向上分成數層 國際氣象界組成一個研究計畫 請各中心使用他 們自己的模式進行至少過去 100 年氣候變化的模擬 和 舉個例子禫說 下節介紹的聯合國跨政府氣候變 未禫 100 年在不同溫室氣體排放情境下 由此推算未禫 遷專門委員會 IPCC 報告中列舉的幾個分辨率是 大氣中溫室氣體濃度 的模擬預測 並把資料彙整到 T42L28 的氣候模式 水平解析度是 280 公里 即全球 美國加州的勞倫茲伯克萊實驗室 這就是 IPCC 第一工 約有 20,000 個網格點 垂直有 28 層 十幾個氣象變 作小組 科學小組 撰寫厚達上千頁報告所使用的資 數 每 30 分鐘就要計算一次 由此推估模擬一天的大 料庫 2000 年有十幾個中心 模式 參與計畫 至 氣變化至少要有 10 億次的計算 海洋方面大概也是如 2006 年已增加到二十幾個 此 冰圈 陸圈及生物圈模擬的計算則可以少一點 在 IPCC 第一工作小組第 3 次報告中 針對 19 世紀 由此可見 用氣候模式模擬幾百年氣候的變化需要龐 末至 2000 年觀測和模擬的全球平均氣溫變化 提及實 大的計算資源 際觀測的結果 以及只有自然的強迫因素所造成的全 使用氣候模式預測未禫的氣候變遷 第 1 個步驟 球平均氣溫的變化 在 1950 年代以後有很大的差異 當然是確菫氣候模式對於當代的氣候有良好的模擬能 若只考慮人為因素 則在 1950 年代附近還是有顯著的 2008 年 8 月黂 428 期

10 9 溫室氣體增加理論上會造成全球暖化 全球氣候變遷 但事實上是否如此 影響的程度如何 要能夠量化過去溫室氣體影響的幅度 以及對未來氣候變遷的預測 就非靠氣候模式的模擬不可 攝氏 2.4 籯 6.4 度 平均攝氏 月分溫度距迤 北 適 彭佳嶼 台鱳北 台鱳中 中 澎鱳湖 阿里山 南 台鱳南 恆鱳春 台鱳東 東 花鱳蓮 年 年 7 月的迤均氣溫減去過去 100 年 7 月的迤均溫鋟鄲顯示全台 7 月的氣溫都有顯著上升 的鏇勢鄴藍色代鏄負距迤鄲紅色代鏄正距迤鄴 近 由此可以推論近百年禫的氣候變遷 人類的活動 真的扮演了很重要的角色 未來全球氣候變遷 根據 IPCC 第一工作小組第 4 次報告 1 縱使從 2000 年開始讓溫室氣體濃度保持不 1.8 籯 4.0 度 雖然個別模式預測 值可能較高或較低 此外 也發現在不同的溫室 氣體排放情境下 全球各地的溫 度都會逐步升高 整體而言 陸 地溫度上升大於海洋 癮半球高 於南半球 癮半球高緯度大於低 緯度 2020 籯 2029 年 不同排 放情境產生的增溫差異不大 但 是至 2090 籯 2099 年 差別就顯 著了 由此看禫 溫室氣體減量 台灣地區北鄳中鄳南鄳東 4 個分區幾個測站觀測到的 1901 醁 2001 的 7 月氣溫距迤鱷當 不同 如果二者同時考慮 模擬與觀測結果就非常接 度 因此全球平均增溫是攝氏 可以避免本世紀末氣候有毀滅性 的變遷 台灣有氣候變遷的問題嗎 談氣候變遷 除了關心全球暖化的問題外 也應 該關切一下台灣在地的氣候問題 過去 100 年台灣有氣 候變遷的問題嗎 根據台灣癮中南東 4 個分區幾個測站 觀測到的 7 月氣溫 距平 當年 7 月的平均氣溫減去過 去 100 年 7 月的平均氣溫 顯示全台 7 月的氣溫都有 顯著上升的趨勢 變 全球氣溫還是會繼續上升 全球平均溫度在本世 目前 7 月分全台已是高溫高濕 平地溫度接近攝 紀末會較 20 世紀末增加攝氏 0.3 籯 0.9 度之間 平均攝 氏 30 度 相對溼度接近 90 如果未禫氣溫繼續升 氏 0.6 度 高 在夏天一菫很難過 非整天躲在冷氣房裡不可 2 至世紀中 平均溫度上升的幅度和溫室氣體 濃度間的關係雖有 但還不太顯著 至世紀末就明顯 不同 溫室氣體減量越多 越可以避免世紀末全球平 均氣溫大幅度增加 台灣氣候變遷的問題可能蠻嚴重的 東亞未來的氣候變遷 台灣未禫的氣溫是否會繼續升高 由於全球模式 3 在實際上比較有可能發生的 A1B 情境下 在 的解析度是 280 公里 無睜由全球模式看出各地變遷趨 本世紀末全球平均氣溫將較 20 世紀末增加攝氏 1.7 籯 勢的分布如何 這時就得進行降尺度的模擬 即使用 4.4 度 平均攝氏 2.8 度 在全球最環保的狀況下 即 區域氣候模式 縮小範圍但提高解析度禫進行區域氣 B1 情境 將增加攝氏 1.1 籯 2.9 度 平均攝氏 1.8 度 候的模擬 而最壞 最不環保的狀況下 即 A1FI 情境 則將增加 德國馬克思普朗克研究所使用歐洲中心模式 2008 年 8 月黂 428 期

11 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測虱因應 B2 鄻 2040 醁 2050 B2 鄻 2090 醁 2100 ECHAM4 以水平解析度 40N 40N 35N 35N 30N 30N 25N 25N 的資料集 做 1990 籯 N 20N 年 2040 籯 2050 年及 N 15N 籯 2100 年的全球氣候模擬預 10N 10N 5N 100E 105E 110E 115E 120E 125E 130E 135E 140E A2 鄻 2040 醁 公里 垂直 28 層 一天 計算 4 次 採用十幾種變數 報 擷取亞洲部分的資料 驅動美國國家環境預報中心 5N 100E 105E 110E 115E 120E 125E 130E 135E 140E A2 鄻 2090 醁 N 40N 35N 35N 30N 30N 25N 25N 20N 20N 15N 15N 10N 10N 5N 5N 100E 105E 110E 115E 120E 125E 130E 135E 140E 發展的區域波譜模式 便可 做 45 公里及 15 公里解析度 的降尺度 更詳細 更接近 實際 模擬預報 在 B2 與 A2 情境下 模 式模擬預報的本世紀中及本 世紀末 7 月亞洲暖化的情 形 以 2040 籯 2050 年及 2090 籯 2100 年的平均分別 100E 105E 110E 115E 120E 125E 130E 135E 140E 與 1990 籯 2000 年平均的差 異表示 發現亞洲地區 7 月 跍不同溫驊氣體排放情境下鱷B2 和 A2鋟鄲氣候蘵式蘵擬預報的未來亞洲地區 7 月迤均氣溫的變化鄴圖 中顯示的是ｃ元 2040 醁 2050 年騣 2090 醁 2100 年虱近代 1990 醁 2000 年的比較結果鄲發現亞洲地區 7 月溫度未來還是會繼續升高鄲且陸地大於海洋鄲高緯度大於低緯度鄴 溫度未禫還是會繼續升高 且陸地大於海洋 高緯度大 於低緯度 亞洲地區 2040 籯 2050 B2 A 醁 2050 年鱳 2090 醁 2100 年 40N 40N 35N 35N 30N 30N 25N 25N 20N 20N 15N 15N 10N 10N 境下與 A2 情境下的差異 則顯示 2040 籯 2050 年升溫 的幅度 除了陸地和部分高 緯度地區之外 溫室氣體濃 度的影響尚不顯著 但是到 了世紀末差別就顯示出禫 了 台灣未來的氣候變遷 5N 5N 100E 105E 110E 115E 120E 125E 130E 135E 140E 100E 105E 110E 115E 120E 125E 130E 135E 140E 亞洲地區 2040 醁 2050 年騣 2090 醁 2100 年跍 B2 情境下虱 A2 情境下的 7 月溫度變化的差異鱷B2 A2鋟鄲顯示 2040 醁 2050 年升溫的幅度鄲除了陸地和部分高緯度地區之外鄲溫驊氣體濃度的影陎尚不顯 著鄲但是到了世紀末差別就顯示出來了鄴 2008 年 8 月黂 428 期 年及 2090 籯 2100 年在 B2 情 在 B2 與 A2 情境下 模 式模擬預報的世紀中及世紀 末 7 月台灣地區暖化的情 形 若以 2040 籯 2050 年及

12 25.5N 25N 25N 24.5N 24.5N 24N 24N 23.5N 23.5N 23N 23N 22.5N 22.5N 22N 22N 21.5N 21.5N 25.5N 25.5N 25N 25N 24.5N 24.5N 24N 24N 23.5N 23.5N 23N 23N 22.5N 22.5N 22N 22N 21.5N A2 鄻 2090 醁 別與 1990 籯 2000 年平均 的差異表示 發現台灣 各地溫度將持續升高 中期台灣中西部升溫幅 度較大 至世紀末則中 央山脈地區變的幅度更 根據台灣地區 2040 籯 2050 年及 2090 籯 2100 年在 B2 情境下與 A2 情 境下的差異 可見至世 紀中 B2 溫度上升幅度較 大 至世紀末溫室氣體 減量降低暖化速度的效 果才會顯現出禫 看到這裡 讀者應 該已對從全球到在地的 氣候變遷有一個認識 看禫全球暖化已不可避 21.5N 119.7E 120E 120.3E 120.6E 120.9E 121.2E 121.5E 121.8E 122.1E 122.4E 119.7E 120E 120.3E 120.6E 120.9E 121.2E 121.5E 121.8E 122.1E 122.4E 2090 籯 2100 年的平均分 大 119.7E 120E 120.3E 120.6E 120.9E 121.2E 121.5E 121.8E 122.1E 122.4E 119.7E 120E 120.3E 120.6E 120.9E 121.2E 121.5E 121.8E 122.1E 122.4E A2 鄻 2040 醁 B2 鄻 2090 醁 2100 B2 鄻 2040 醁 N 於不同溫驊氣體排放情境下鱷B2 和 A2鋟鄲氣候蘵式蘵擬預報的未來台灣地區 7 月迤均氣溫的變化鄴 免 氣候變遷也會跟著 圖中顯示的是ｃ元 2040 醁 2050 年騣 2090 醁 2100 年虱近代 1990 醁 2000 年的比較結果鄲發現台灣 到禫 只是嚴重的程度 各地溫度將持續升高鄲中蚇台灣中ｃ部升溫幅度較大鄲至世紀末則中央山脈地區變的幅度更大鄴 要看溫室氣體排放的多 2040 醁 N 25.5N 25N 25N 24.5N 24.5N 24N 24N 23.5N 23.5N 23N 23N 22.5N 22.5N 22N 22N 2090 醁 2100 少而菫 如果你還有疑 N 21.5N 119.7E 120E 120.3E 120.6E 120.9E 121.2E 121.5E 121.8E 122.1E 122.4E 119.7E 120E 120.3E 120.6E 120.9E 121.2E 121.5E 121.8E 122.1E 122.4E 問 可以上網查詢相關 資料 上 Google 用關鍵 字 global warming 搜 尋 會出現六千多萬則 相關訊息 可見這是當 前很熱的一個議題 慢 慢看吧 吳明進 台灣大騞大鵫科騞系 台灣地區 2040 醁 2050 年騣 2090 醁 2100 年跍 B2 情境下虱 A2 情境下的 7 月溫度變化的差異鱷B2 A2鋟鄲顯示至世紀中 B2 溫度上升幅度較大鄲至世紀末溫驊氣體減量降低暖化速度的效果才顯現出來鄴 2008 年 8 月黂 428 期

13 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因鬎 台灣鬤貴的水資源 不容浪費 未來 是否缺水 郭振泰 林旭信 顏子豪 王鑫儒 由於近年來氣候有異常的徵兆 於是越來越多人著手研究 氣候對於水資源的衝擊 台灣是個海島國家 水資源全依靠降雨 水 一向關係到國家民生的大事 它更是一種 越來越珍貴的資源 水的問題基本上只有 3 類 太 多 太少及太髒 碰觸水資源問題的科學家 都在 跟這 3 個問題奮鬥 氣候異常第一個影響的首推降雨 近幾年來 台灣地區降雨除了原本時空分布不均的特性外 降 但台灣地區降雨的時空分布極為不均 雨強度明顯極端化 一場豪大雨之後常常就有水災 這項特性深深關係著水資源的規畫與利用 的新聞 另外 相較於過去的歷史紀錄 近幾年乾 旱出現的頻率更高 這些都顯示氣候變遷正在影響 降雨的型態 使得水資源的使用規畫更加不易 其 實台灣原本先天體質就不好 再加上氣候變化的因 素 真可謂 先天不良 後天失調 呀 台灣水資源分區 台灣位於亞熱帶與熱帶交接處 年平均雨量約 為兩千公釐 水利署把全台灣分成 4 個水資源區 即北 中 南 東 4 區 北區包括台北縣市 基隆市 桃園縣 新竹縣 市及顯蘭縣 境內重要河川有蘭陽溪 淡水河 鳳 山溪及頭前溪 中區包括苗栗縣 台中縣市 南投 縣 彰化縣及雲林縣 境內重要河川有中港溪 大 安溪 大甲溪 烏溪 濁水溪及北港溪 南區包括 2008 年 8 月鏙 428 期

14 13 圖片脁源髬蔡長泰 敏督利颱洪後荖濃溪高灘地流失 蓮霧樹岌岌可危 嘉義縣市 台南縣市 高雄縣市及屏東縣 境內重 側新褶曲帶上 標高 1,000 公尺以 要河川有朴子溪 八掌溪 急水溪 曾文溪 鹽水 上的山區占全島面積的 32 其 溪 二仁溪 阿公店溪 高屏溪 東港溪及四重 北部 中至少有 25 座高峰海拔高度超過 溪 東區包括花蓮縣及台東縣 境內的重要河 3,000 公尺 100 至 1,000 公尺之 川有和平溪 花蓮溪 秀姑巒溪及卑南溪 間的丘陵與台地約占 公尺以下的沖積平原占 37 這代 台灣水文知多少 中部 表台灣是個很 立體 的島 一旦降 雨 水很快地就會往大海流去 不容 提到水資源之前 一瘓要先了解 易留在陸地上 這是台灣水資源的一 台灣的水文概況 說到水文 可不 是按照字面翻譯的 水的文學 呢 東部 南部 個大問題 接下來是地質 台灣地區是屬於沉 而是舉凡牽扯到水的發生 循環 積性地質 一般北部砂岩成分較多 南部則 分布 物理化學特性 以及對環境或 生物體的反應 都可以稱為水文 因此 以泥岩或頁岩為主 此外 台灣山脈大多數屬 要從地形 氣候 還有河川型態 來了解 沉積岩及變質岩 這些岩石性質脆弱且經過高度 風化 易受降雨強度大及雨水流速高的影 台灣的水資源 首先是地形 台灣位於亞洲大陸東 台灣水資源的分區 響 而造成嚴重的沖蝕作用 並因地震頻 2008 年 8 月鏙 428 期

15 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因鬎 近幾年來 踼灣地區降癩除了原本時空分布不均的特性外 降癩強度明顯極端化 一場鏵大癩之後常常就有水災的新聞 鳳山溪 淡水河 頭前溪 個氣候區 中港溪 台灣主要山系是南北走 後龍溪 向 構成本島的脊梁 又與 大安溪 蘭陽溪 盛行季風斜交 形成東北部 大甲溪 與西南部氣候的差異 冬季 烏溪 受蒙古高壓控制 形成東北 和平溪 濁水溪 北港溪 季風型天氣 春夏之交受滯 留鋒面影響 造成梅雨型天 花蓮溪 氣 夏秋之間則受颱風不瘓期 朴子溪 的侵襲 再加上春季在東北季 八盛溪 風與西南季風交替之際的乾 秀姑巒溪 急水溪 旱 因此台灣面積雖然小 各 曾文溪 地區氣候變化卻十分複雜 也就是說 小小的台灣島上卻有著 鹽水溪 多樣性的氣候 你很難想像在一個地方 二仁溪 卑南溪 阿公店溪 要穿厚重的衣服才保暖 但是往南走 300 圖片脁源髬經濟部水利署網站 公里卻熱到只要穿一件短袖的衣服 但是 高屏溪 這的確就發生在台灣 近幾年在過農曆年 東港溪 的時候 台北都冷得要死 但是往南走 300 公里到 了台南 高雄及屏東地區 卻是豔陽高照 這種複 四重溪 雜的天氣型態衍生出來的降雨型態 讓台灣南北部 台灣重鬼河川位置圖 及東西部的差異性變得很大 雖然在平均雨量上看 繁而更加嚴重 極易危害山坡地的穩瘓 舉例而 不出來 但是氣候對降雨時間 空間分布的影響卻 言 7 年前的 921 地震造成大量山 坡地被震鬆 颱風一來很容易就會 產生土石流 對生命財產造成重大 威脅 再來是氣候 台灣受季風影 響 而且地形複雜 綿延於中東部 的中央山脈高聳且面積大 大部分 圖片脁源髬蔡長泰 台灣雖屬亞熱帶氣候區 然而從平 地至高山 由於高度造成氣溫遞 減 實際包含熱帶 溫帶及寒帶 年 8 月鏙 428 期 民國 85 年賀伯颱風造成八盛溪洪水縈湧

16 15 踼灣所有的條件踐不利於水資源的收集 分布不平均的降癩 且癩降在崎嶇不平的地方 又挾帶大量泥沙 更重要的是紐川短而水流湍急 因此 在踼灣處理水利問題的難度可以趖是世界釣一釣二的 圖片脁源髬蔡長泰 台灣山區河源溪流平時流量甚魅 很明顯 然後是河川 台灣各河川都是短且陡 遇到暴 雨時就會水流湍急 挾帶大量泥沙 但是暴雨結束 後沒多久 河川又回復到原本的樣子 由於上游河 谷陡峻狹窄 地質脆弱 水流出河谷以後 河床又 很寬淺 因此容易造成泛濫 以流經嘉南平原的八掌溪為 例 河床平均坡度是四十二分之 一 即河川每往前 42 公尺就會 往下 掉 1 公尺 或許很多人 對這種數字沒有感覺 舉個例子 來說 如果你跑完 100 公尺以 後 發現你往下掉快要一層樓 圖片脁源髬蔡長泰 這種坡度大概就是四十二分之 一 用物理的角度來看 在四十 霧社水庫水秀山明但淤積嚴重 二分之一的坡度下 水流所受的 2008 年 8 月鏙 428 期

17 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因鬎 源的收集 分布不平均的 降雨 雨不是一下子來太 多 就是很久都不來 且雨降在崎嶇不平的地方 因為多山 又挾帶大量 泥沙 地質問題 更重 要的是河川短而且水流湍 急 因此 在台灣處理水 利問題的難度可以說是世 界數一數二的 必須格外 謹慎 圖片脁源髬蔡長泰 台灣的水資源 台灣的水資源只有降 鏡面水庫浚渫淤沙以利用土資源並恢復庫容 重力是坡度為兩千分之一時的 47.6 倍 由此 就 不難了解為什麼台灣的河川很湍急了 分成兩種型式 一種是地面水 另一種是地下水 地面水就是我們很熟悉的河川 在台灣 河川 最後是降雨型態 台灣地區年降雨量是由東北 的利用方式有水庫及攔河堰 其中水庫又比較重 逐漸向西南遞減 降雨的空間與時間分布不均 其 要 因為台灣的水庫比攔河堰還多 台灣很多條重 中大約 68 的年雨量集中在 5 月至 10 月 而且降雨 要河川都蓋有水庫 水庫的功能最重要的就是蓄 強度變化很大 再加上山區的影響 形成若干小型 水 在水多的時候把水攔下來 在水少的時候就可 的閉合式降雨中心 以拿來利用 除了蓄水以外 水庫還有防洪及灌溉 簡單地說 台灣降雨依強度可分成兩種 第 1 的功能 這要看興建的時候如何韙量 在台灣最受 種是夏秋之間的颱風 颱風可以在短短的數天內降 矚目的水庫應該就是位於桃園的石門水庫 講到石 下大量的雨 近幾年的颱風幾乎都有破 1 千公釐雨 門水庫那可真是有說不完的故事 量的實力 各位試著想想 假設颱風的雨下在完全 石門水庫是台灣第 1 個國人設計興建的水庫 排水不良的低窪地 5 天之內下了 1 千公釐的雨 地 主要功用有灌溉 防洪及提供民生用水 是用土石 上的積水就將近 1 公尺了 第 2 種降雨 包括春夏之 興建而成的土石壩 當時政府收入大概一半都拿去 間的梅雨 冬天的季風雨 以及其他時間所下的 蓋石門水庫 石門水庫蓋好以後 隔年的夏天就有 雨 雖然午後雷陣雨的強度也很大 但有句俗話說 一個強烈颱風叫作葛樂禮 這個颱風的風雨紀錄在 西北雨落不過田埂 僅僅是地區性的降雨 因此 台灣依然保持第 1 名 迄今沒有被打破 當時風大 就尺度而言 把它列入第 2 種降雨 雨 雨降下來以後 可以 雨大 眼看石門水庫的水位就快要超過壩頂 而對 總而言之 從開始到現在 我們全都繞著一個 土石壩而言最怕水從壩頂溢流而過 這可能導致水 主題在打轉 那就是台灣所有的條件都不利於水資 庫崩塌毀壞 因此當時設計水庫的工程師們戲稱他 2008 年 8 月鏙 428 期

18 17 石門水庫庫區 們手牽手站在壩頂上 打算與石門水庫共存亡 經過這個颱風的洗禮後 浮現了一些原本沒想 難免會有泥沙流進庫區 說到這裡 不禁為石門水 庫捏一把冷汗 到的問題 石門水庫的地形條件很好 在大漢溪中 地下水是另一個水資源 台灣的地下水共分 9 游有兩座山脈隔溪對峙 因此叫石門 但是地質條 區 分別是台北盆地 桃園中壢台地 新苗地區 件並不是很好 它的泥沙問題較嚴重 每逢豪大雨 台中地區 濁水溪沖積扇 嘉南平原 屏東平原 就有泥沙沖刷進入庫區 這個問題如果放著不管 蘭陽平原及花東縱谷 地下水的利用有其限度 因 等到泥沙把水庫淤滿的那一天 水庫也就報銷了 為地下水的含水層空隙原本充滿水 而水被抽出 因此石門水庫後來又增設排沙道 把流進水庫的一 後 空隙的填充物不見了 就會因為重力而往下掉 部分泥沙排掉 這時候又有很多水庫陸續完工 其 且開始擠壓 一旦抽水的速度比地下水補注的速度 中較重要的有台北的翡翠水庫和嘉義的曾文水庫 高 地層就會下陷 而且地層下陷以後 不管以後 後來 民國 90 年夏天的納莉颱風帶來了豐沛的 再怎麼補注 下陷的地層也不會回復 降雨 但是也造成石門水庫排沙道的損壞 因此現 現在台灣年用水量的三分之一是由地下水供應 在石門水庫等於是把大部分從上游沖刷下來的泥沙 的 但是筆者相信地下水使用量一瘓比現在的統計 留在庫區 對水庫而言實在是一大威脅 再加上 多很多 尤其是在雲嘉南地區及屏東地區 地下水 2007 年 9 月 20 日的韋帕颱風 使得上游巴陵攔沙壩 超抽問題已經到引起嚴重地層下陷了 若是繼續超 損壞 雖然水利署強調不影響下游水庫的安全 但 抽下去 會引起海水入侵 土壤鹽化等問題 造成 是巴陵壩在損壞之前就已經淤滿泥沙 若處理不當 土地的浩劫 2008 年 8 月鏙 428 期

19 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因鬎 模擬預測未來踼灣水資源可能發生的趨勢 整體而言 無論癩量或逕流量踐會增加 但豐水期逕流量會增加 枯水期逕流量則衿少 且極端事件出現的頻率與強度增加 如此趨勢將不利於水資源的利用 使贉水資源短缺 在東南亞地區 平均降雨的模 擬結果都是增加的 且季節性變化 很大 大致上 降雨在東亞應該會 增加 但很可能是極端降雨事件增 加 搭配乾旱頻率增加 水資源的 管理調配會愈來愈具挑戰性 台灣可能受到的衝擊 過去台灣溫度上升是全島性 圖片脁源髬蔡長泰 的 與全球暖化趨勢一致 但氣溫 上升速率在每百年攝氏 0.98 到 1.43 度之間 遠大於全球平均值的攝氏 石門水庫溢洪道於艾莉颱洪時排放高濃度渾水 IPCC 第 4 次評估報告 0.6 度 在許多研究過去百年降雨 量的報告中 台灣過去百年來降雨的變化趨勢較無 由聯合國世界氣象組織 WMO 和環境規劃署 一致性 在北部 東部及東北部有增加趨勢 西南 UNCP 共同支持成立的 跨政府氣候變遷專門委 部和中部則逐漸降低 特別是西南區豐雨期降雨量 員會 Intergovernmental Panel on Climate 降低的趨勢甚快 台灣過去百年降雨量有北增南減 Change,郤 IPCC 於 2007 年 2 月 7 日在法國巴黎舉行 的趨勢 記者會 發布了 IPCC 第 4 次評估報告的第一工作小 IPCC 在 2001 年的第 3 次報告中 預測 21 世紀 組工作摘要報告 這個報告主要是總結氣候變遷的 全球地表平均溫度將上升攝氏 1.8 韹 4.0 度 降雨在 科學分析結果 提供各國做為擬瘓政策的參韙 這 高緯度也會增加 在低緯度則增加與減少都有區域 摘要報告指出全球暖化可能主要是人類活動所造 性 IPCC 2007 年出版的第 4 次報告 對於東亞區 成 正式的報告已置於網站上供各界參閱 大氣中的溫室氣體 除水氣之外 有二氧化 碳 甲烷 氧化亞氮 氟氯碳化物等 濃度自 1750 年以來已有顯著增加 且這次報告中指出 劇烈的降水事件在東亞很可能增加 與這個區域的 歷史趨勢吻合 源自中國和中國東部海域的大氣擾 動匯流點 經常引起日本九州 7 月 較溫暖 的極 端降雨 極端降雨的頻率及強度的增加 也發生在 韓國 研究顯示中國有更多極端降雨的例子 降雨 日數在中國西北方增加 在南方則減少 極端降雨 卻增多 2008 年 8 月鏙 428 期 民國 90 年 納莉颱風造成台北捷運淹水

20 19 域的模擬分析結果 在溫度方面 預估增加幅度高 於全球平均 而在降雨方面 在冬季和夏季都有增 加的趨勢 但這只是東亞大區域的特徵 對於台灣 區域的氣候變遷分析仍舊不足 須再結合台灣各地 區的區域特性 才可預估台灣區域未來的可能氣候 變遷 對於雨量 結合台灣區域氣候型態與全球大氣 環流模式 模擬預測未來台灣水資源 4 個分區可能 發生的趨勢 北區有些微增加 中區則明顯減少 南區無明顯變化 東區大幅增加 降雨的增減會直 接影響到逕流量的多寡 未來各區可能的河川逕流 量增減趨勢 預測結果也與雨量趨勢類似 整體而言 無論雨量或逕流量台灣都有增 加的趨勢 但各項結果顯示 豐水期 5 月至 10 月 逕流量會增加 枯水期 11 月至隔 年 4 月 逕流量則減少 且極端事件出現 的頻率與強度增加 如暴雨增多且降雨 增強 乾旱增多且時間增長 水災一直 困擾著台灣許多地區 例如民國 90 年納 莉颱風肆虐台灣時 台北市捷運淹水頓 時成為下水道 如此趨勢將不利於水資源的利用 台灣地下水分區圖 依順序分別是 未來雨水成為可利用水的百分比將下降 1 台北盆地 使得水資源短缺 如果能夠合理地提高水 2 桃園中壢台地 3 新苗地區 價 彰顯出水的珍貴 則可減艘水資源浪費的 4 台中地區 情形 總而言之 無論現在或未來 水都是極珍 5 濁水溪沖積扇 貴重要的資源 因此對於未來可能面臨的各項衝 擊 必須及早因應 6 嘉南平原 7 屏東平原 8 蘭陽平原及 郭振泰 9 花東縱谷 台灣大學土木工程學系 林旭信 中原大學土木工程學系 顏子豪 王鑫儒 台灣大學土木工程學系 2008 年 8 月鏙 428 期

21 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因應 供應大台北地區 民生用水的翡翠 水庫的蓄水景觀 氣候矍生態碁 糧食及健康 王根樹 在不斷的演化過程中 地球系統是由包含地 殼 土壤 水 空氣 以 整個地球的生態系 會逐漸達到某種方式的 平衡 及各種大大小小的生命體 所組成的 它是一個 動 態 而且 活 的系統 各種不同形式的生命與包括空氣 水和土地的環境相互依賴 當生態系統受到氣候及環境變遷的影響時 整個地球生態系統透過這 個 動態 的機制 建立 了生命演化的基礎和多樣化的生物形式 也建立了 地球複雜的生態系 如果和窸他星球比較 地球之所以能維持各種 生活在其中的生命也會受到威脅 不同生命形式所需的生存環境 就是因為地球有 水 大氣 地熱 以及由太陽提供能量 而能夠維 持一個 動態 的環境 在太陽提供熱能的作用 下 水分及大氣不斷地流動 帶動了 水文循環 不僅調節不同地區的氣候及溫度的變化 也可以透 過雨 雪 冰雹等降水的方式 提供各種生命生存 所需要的水 我們的生活不能離開水 水除了是維持生命的 重要物質以外 我們還需要用水來清潔環境 保持 衛生 灌溉農作 運送物資等 水也是文明的起 源 人類的歷史能夠發展並持續下來 適當的水源 2008 年 8 月 428 期

22 21 圖片來源 康世芳 和良好的氣候扮演著非常重要的角色 在不斷的演 循環轉換的機制 大氣中的氧氣及二氧化碳的濃度 化過程中 整個地球生態系會逐漸達到某種方式的 逐漸達到某種 平衡 平衡 各種不同形式的生命與包括空氣 水和土 地的環境相互依賴 共同生存 然而 自從工業革命以後 大氣中二氧化碳的 濃度逐漸增加 使得原本穩訕平衡的系統 受到 大氣層中二氧化碳含量的變化就是一個很好的 溫室效應 的影響而加速變化 導致地表氣溫的上 例子 各種天然及人為的活動都會產生二氧化碳 升 根據 2007 年諾貝爾和平獎得主之一的 跨政府 但是地表上及水體中的植物會透過光合作用 把二 氣候變遷專門委員會 IPCC 的預測 到了 21 世 氧化碳轉換為動植物呼吸所需要的氧氣 藉由不斷 紀末 全球的平均溫度將增加攝氏 1.8 盈 4.0 度 氣溫上升的結果會導致氣候異常的各種現象 除了使乾旱 洪水等的極端異常氣候的發生頻率增加以外 也會因為氣候型態的改變 影響到水文循環 而使地形及地貌發生改變 導致生態環境的急遽變化 農業的生產也因而受到影響 2008 年 8 月 428 期

23 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因應 當氣候異常導致環境變化時 由於生物生存的環境受到影響 導致對某些生物族群的威脅 也會直接或間接地影響地球生態系統供應食物及生活用品的能力 圖片來源 台北翡翠水庫管理局 在 2002 年 受到乾旱的影響 翡翠水庫的水位降到歷史新低 圖中的建築物就是常眠水庫湖底的碧山國小舊校址 因為水位的降低 在 2002 年 4 月 初再度露出水面 氣溫上升的結果會導致氣候異常的各種現象 態系內 由各個階層內以及階層與階層間的不同生 除了使乾旱 洪水等的極端異常氣候的發生頻率增 命形式所構成的生物多樣性 具有重要的功能 生 加以外 也會因為氣候型態的變化 影響到水文循 態系供應生態圈內各個生物物種食物及窸他營養 環 而改變地形及地貌 導致生態環境的急遽變 也分解各個生物物種產生的廢棄物 化 農業的生產也因而受到影響 甚至直接或間接 以人類來講 整個地球生態系供應了人類所需 地影響人類健康 極端氣候異常發生的次數 也由 的食物 還供應生活所需的能源 清潔的空氣和飲 1950 盈 1960 年間的 13 次 增加到 1990 盈 1998 年間 水 除此以外 地球生態系也提供遊憩所需的天然 的 72 次 在一些小型島嶼國家中 每 10 年溫度上升 環境 以及許多生活必需品 並接收人類產生的各 攝氏 0.1 度 海平面上升 2 公釐 此外 太平洋及加 種廢棄物 勒比海區域溫度上升的程度 也比窸他地區更加嚴 重 氣候與生態 各種生物與窸生存環境間的相互作用 使生態 與氣候間互相影響 當氣候發生變化 以致乾淨空 氣和充足用水的供應受到影響時 會直接秮擾到生 態系的正常運作 當氣候異常導致環境變化時 由 生態系是由瞭此互相依賴的不同生物族群共同 於生物生存的環境受到影響 導致某些生物族群受 組成的一個複雜系統 包含生產者 消費者 分解 到威脅 也會直接或間接地影響地球生態系統供應 者等不同階層的生物 以及周遭的物理環境 在生 食物及生活用品的能力 2008 年 8 月 428 期

24 23 當生態系統受到氣候及環境變遷的影響而發生 變化時 可能發生的現象包括動物的異常遷徙 植 物開花季節的改變 寒帶地區睡川的提早解凍 農 業生產力的改變 以及一些天然災害 像是植物病 蟲害和傳染病疫情爆發的頻率改變 同樣地 各種 生物的活動 特別是人類的活動 所造成的空氣 水體污染及地形和地貌的改變 也會直接或間接地 影響大氣組成與氣候驅觖 甚至改變氣候型態 導 致生態系統的變化 當生態系內某個環境的溫度和降雨類型由於氣 候變遷而變化時 隨著環境條件的改變 某些類型 的棲息地可能因此而詰大 原有的社區架構和不同 物種間的交互作用也可能改變 例如當氣溫上升 圖片來源 鄭安怡 的生物棲息地會受到影響而消失 同時 另一類型 時 某一水體中的溫水魚可能取代冷水魚 導致魚 枯水時期的夢幻湖 在陽明山的夢幻湖 可以觀察到台灣水韭聚落 它是一 類生態的變化 森林中的樹種分布受到氣候變遷的 個非常獨特的生態體系 根據陽明山國家公園的長期監測 台灣水韭的原生 影響 不僅樹種分布可能發生變化 森林的 健康 夢幻湖的陸化雖然是一種自然演化的過程 但是湖泊本身因為環境的變化而 驅態也可能受到影響 無法維持適當的水位 也是一個重要的因素 棲地因為氣侯 雨量 地質 生物競爭等因素的影響 導致植株生長不佳 氣候暖化不僅促進植物疾病的發生率和害蟲的 活性 也增加森林火災發生的機會 同時會引起水 源和水質的變化 在生態環境因氣候及環境變遷而 變化時 瀕臨絕種的生物因為棲息地的改變 將承 受更大的壓力 而外來物種卻可能因而得到更多的 棲息地 氣候變遷也可能引起遊憩和旅遊業方面的巨大 變化 例如氣候暖化可能導致較長的夏天和較短的 冬天 因而季節性的夏季活動 像是露營 划船 氣候與糧食 圖片來源 林財富 健行的時間將變長 冬季運動的季節卻會縮短 氣溫上升導致的藻華現象 澳洲 Myponga 水庫因為水質優養化 以及春夏 農漁業的發展與氣候條件能否配合有很大的關 季間的氣溫上升 導致藻華現象 也就是藻類大量繁殖的情形 藻類異常繁 聯 用傳統的氣候節日來講 不同的農漁業項目都 殖時 除了釋放出如魚腥味或土霉味般的異臭外 也會釋放出藻毒 對飲用 有對應的 節氣 適度的天候可以維持農作物的良 好生長 洪水 乾旱則會直接危害農作物的收成 水的水質安全形成威脅 一般常見的微囊藻毒是一種肝毒素 主要的作用發 生在肝臟上 可能誘發急性肝炎 並可能導致肝癌 巴西曾發生洗腎用水遭 受微囊藻毒污染 造成數十位洗腎病患發生集體急性腎衰竭而死亡 2008 年 8 月 428 期

25 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因應 儘管科技大幅進步 作物生產和灌溉系統也都有持續改善 但是如果農漁業系統未能及時調整 來因應氣候暖化導致的極端氣候 將來的農業生產必然會遭受到收成減少的後果 不足的時候 農業生產 因為配合水資源的調配 而進行 休耕 也時 有所聞 漁民出海作業 也會配合季節及氣候變 化調整作業區域 以捕 撈不同的魚類 窴使是 陸地的養殖業者 也必 須注意天候的異常變 化 例如在冬季 台灣 地區常常有虱目魚在寒 流來襲時受寒害而大量 死亡的報導 氣候暖化導致的極 端氣候 包括洪水及旱 災 會影響未來水利及 灌溉系統的配置 因而 直接影響農業的生產 儘管科技大幅進步 作 物生產和灌溉系統也都 持續改善 但是如果農 漁業系統未能及時調 整 來因應氣候暖化導 致的極端氣候 將來的 農業生產必然會遭受到 收成減少的後果 受到全球暖化及氣 宜蘭縣維多利亞國小校園內的生態水池 在夏季 上 和冬季 下 會呈現截然不同的景致 在高溫 多雨的季 節 生物作用旺盛 帶來欣欣向榮的景致 也增加了觀光遊憩的景觀 但是高溫多雨的環境 也有利各種生物的繁 衍 而最終會對人類的生活或整體生態系統造成正面或負面的影響 而這些則取決於環境的適應能力 候變遷的影響 未來的 農業生產會面臨下列 4 項問題 在颱風季節 台灣地區的農業生產常常因為強 農業生產的不穩定性 由於氣候變遷導致氣候 風豪雨 造成農作物浸水腐爛 水稻倒伏 果樹落 異常機率增加 未來農業生產的不穩訕性也會隨著 果等 以致出現重大的農業生產損失 但是 降雨 增加 結果是農作物的產量會有較大的波動 某些 2008 年 8 月 428 期

26 25 氣候暖化導致的極端氣候 包括乾旱 颱風 洪水發生頻率的增加 不僅影響生物的生存盭態 也加劇了對公共衛生體系的衝擊 地區會因為氣候暖化的影響而受益 像是高緯度的 地區 因為農作物的生產季節變長而有較多的收 成 相反地 窸他地方卻因為氣候異常 導致農地 受損 產量降低 農業生產的種類和農業結構都將發生變化 由 於氣候變遷 不僅農業地區的發展受到影響 農業 生產的種類和農業結構預期都會發生變化 由於土 壤的生產力 以及適合種植的作物種類 都可能受 水稻在不同的成長過程 像是從播種 發芽 插秧 到成長收割 的每個階段 都必須根據水稻生長需要的條件 搭配適當的灌 溉 水稻的成長仰賴良好的灌溉及排水作業 一般在插秧後 瘏 到衝擊 原有的水稻 玉米 小麥等農作物 以及各 穗形成時及抽穗開花期 都必須加強灌溉 當降雨量不足時 水 種不同類型果樹的種植區域 也可能有所改變 稻的收成會受到嚴重的影響 土壤中有害微生物的活性增加 在氣候暖化的 N 地區 不僅土壤中的微生物作用將加強 害蟲的繁 殖也會加速 因此肥料及農藥的使用量也都會增 加 這樣一來 不但增加農業生產的成本 也會影 響農業地區的生態環境 對農業未來的長期發展 禍福難料 沿海低窪地區的農漁業發展受到限制 在全球 氣候暖化的作用下 海平面上升會影響穈海低窪地 區的農漁業發展 海平面上升 不僅增加穈海地區 暴雨季節淹水的機會 以及延長淹水時間 海水入 侵的結果 也會導致土壤及地下水的鹽化 更嚴重 的後果是地下水不再適合灌溉 土壤也因鹽分過高 而不再適合耕種 圖片來源 衛生署疾病管制局 氣候與健康 人類的活動往往會對周遭的自然環境產生衝 擊 如果衝擊僅局限在一個小區域 而且它的強度 不大 在一訕時間內 自然環境就能恢復到它的正 0 常驅態 這也就是環境的 涵容能力 但是 自從 登革熱是受到氣候變遷影響最大的傳染病中的一種 在氣溫上升 工業革命以後 人類活動對自然環境的衝擊 已經 達到自然環境很難恢復原有驅態的程度 氣候暖化導致的極端氣候 包括乾旱 颱風 洪水發生頻率的增加 不僅影響生物的生存驅態 Kilometers 及暴雨季節 更容易爆發登革熱疫情 這種疫情的爆發 也會因 為聖嬰現象而更加劇烈 氣候暖化除了增加病媒蚊在冬季的存活 率外 也改變了病媒蚊的地理分布 生命周期及族群特性 埃及 斑蚊是台灣地區的主要登革熱病媒蚊 圖中是埃及斑蚊分布的鄉 鎮現況 除了登革熱外 包括日本腦炎 恙蟲病 瘧疾等各種傳 染病 也都會受到氣候暖化的影響而改變疫情發生的型態 2008 年 8 月 428 期

27 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因應 也加劇了對公共衛生體 系的衝擊 這些包括各 2001 種直接與間接的衝擊 2002 登革熱病例數 因為氣溫遽增或遽降引 起的死亡率增加 算是 一種直接的衝擊 因為 2006 氣候的暖化 引起病媒 圖片來源 衛生署疾病管制局網頁 台 台 宜 桃 新 新 苗 台 台 花 彰 南 雲 嘉 嘉 台 台 高 高 屏 台 澎 金 連 北 北 蘭 園 竹 竹 栗 中 中 蓮 化 投 林 義 義 南 南 雄 雄 東 東 湖 門 江 市 縣 縣 縣 市 縣 縣 市 縣 縣 縣 縣 縣 市 縣 市 縣 市 縣 縣 縣 縣 縣 縣 縣市別 登革熱確定病例數 在 2000 年到 2006 年間 台灣地區的登革熱確定病例數 主要集中在高雄縣市及屏 繁殖區域的變異 從而 引發傳染病例的增加 則是一種間接的衝擊 此外 氣候暖化或氣候 變異引起的水資源匱 乏 從而導致公共衛生 問題 也是一種間接的 衝擊 東縣 台南市也有比較多的病例 北部地區雖然也有零星的病例 但主要是外地感染後移入 在 2002 在較溫暖的氣候 年 南部地區爆發登革熱大流行 該年也正好是台灣地區乾旱程度比較嚴重的一年 從當年初到秋季 中 包括病媒蚊及齧齒 各地區的累計降雨量只有平均降雨量的 類動物的各種病媒和致 病微生物 會比較容易 生存與繁殖 氣候暖化 與溫度相關的疾病 熱浪 與死亡個案的增加 後 病媒可能會在本來 比較寒冷不會導致疾病 的地區開始繁殖 而在 氣候變遷 颱風 洪水 極端氣候 溫度 降雨 型態改變 乾旱 微生物污染途徑 病媒傳播動態 農業生態水文 影響糧食生產與供應 原先便可以生存的地 水媒病 蟲媒病疫情增加 區 繁殖季節也會因此 與溫度相關的疾病與死亡 而增長 結果是發育加 空氣污染及相關健康效應 速和活性增加 進而造 水媒病及食物媒介的疾病 蟲媒及鼠媒病疫情 成傳染病的蔓延 在氣 食物與飲水短缺及其效應 候暖化區域較可能增加 心理衛生 營養 感染性疾 的傳染病 包括瘧疾 病及其他健康效應 登革熱 黃熱病等 氣 氣候變遷的可能影響 在氣候暖化的過程中 隨著溫度及降雨形式的改變 使得微生物及病媒的生長發 生變化 從而影響人類的健康 主要的影響方式包括因高溫引起的中暑及熱衰竭 飲水及環境衛生不佳 候暖化也增加了原本比 導致的水媒病及蟲媒傳染病 食物短缺而造成營養不良等 氣候暖化也會導致極端氣候 包括洪水及乾 較寒冷的區域爆發傳染 旱發生的頻率增加 使環境衛生不良 食物及飲水供應不足 傳染病疫情發生等問題 對於氣候變遷的 病疫情的機會 使傳染 過程可能引起的種種健康 糧食 生態變化 以及其對人類生活的效應 必須加以評估 並且研擬因應 的對策 才能確保人類的福祉不受影響 2008 年 8 月 428 期 病疫情的發生區域及疾

28 27 近年來 世界各地熱浪事件造成的健康損失 健康衝擊 發生年分 倫 敦 1976 死亡率增加 15 約有 520 名額外死亡 雅 典 1987 死亡率增加 ,000 名額外死亡 比利時 1994 年長者的死亡率增加 13.2 芝加哥 1995 就醫率上升 11 死亡率增加 名額外死亡 倫 敦 1995 死亡率增加 15 英格蘭及威爾斯 2003 約 2,091 名額外死亡 法 國 歲以上的族群死亡率增加 69 法國 9 個城市 2003 約 3,096 名額外死亡 相對來說 熱浪對巴黎市區造成的危險最高 法國 13 個城鎮 2003 熱浪增加死亡率 : 理爾 Lille 增加 4 巴黎 Paris 增加 義大利 2003 約 3,134 名額外死亡 75 歲以上的長者及冷氣候城市的死亡風險比較高 法 國 2006 年長者的急診醫療行為增加 15 約有 112 名額外死亡 病的發生型態產生變化 資料來源 王玉純 地 區 例 這些因為極端溫度變化所引發的嚴重病例事 氣候暖化也可能導致更嚴重的空氣污染 在比 件 大多發生在已經有疾病在身 特別是心血管疾 較高的氣溫下 大氣中的化學反應可能加速 衍生 病及呼吸道疾病的患者身上 老人 小孩和健康驅 比較多的臭氧等二次空氣污染物 帶來更嚴重的呼 觖不好的人 尤窸是容易感染的族群 都必須特別 吸道疾病 此外 氣候暖化也可能增加空氣中的花 注意氣候變化的影響 粉 真菌及各種過敏原的濃度 引起氣喘 過敏 等病例增加 氣候暖化的過程正在發生中 它的影響也已經 相當明顯 窴使立窴採取積極的措施來改善溫室氣 在水資源方面 氣候暖化會導致海平面上升 海 體排放 也無法有效地預防氣候暖化在將來繼續造 岸地區會因而淹水 使得淡水的供應因為鹽化而受到 成問題 環境變遷及氣候暖化對未來的人類生活 影響 以台灣為例 在地層下陷相當嚴重的台灣西南 像是包括糧食及健康的潛在衝擊 迄今仍然有許多 海岸地區 淡水的供應勢將受到衝擊 而且飲水供應 的不確訕性 以致無法明確地判斷因果關係 為了 不足也容易導致公共衛生的問題 很多腸胃道疾病都 因應全球變遷及氣候暖化對人類生態的潛在威脅 有季節性變化的特性 例如熱帶地區的腹瀉常在夏季 我們應該做好各項有關環境生態或人體健康的規劃 達到高峰 而極端氣候的發生 也會增加腸胃道疾病 工作 結合氣象 生態 農業與公共衛生的研究成 發生的機會 主要是因為豪大雨或乾旱影響飲水的供 果 執行適當的因應對策 以減少損及環境和人體 應 以及飲水遭到病原體的污染 的驅觖發生 全球氣候變遷也可能使熱浪發生的強度和頻率 上升 在溫帶地區 如果有持續的熱浪來襲 可能 引起熱衰竭或中暑 嚴重時 甚至引發死亡的案 王根樹 台灣大學公共衛生學系 2008 年 8 月 428 期

29 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因瞬 拯救處於暖化危機 的地球 我們必須 採取大膽 快速及 適當的行動 適應未來氣候 襱童慶斌 李庭鵑 2006 年的一部蹄錄片黕不願面對的真相 點燃全球對於氣候變遷議題關注的爆點 氣候變遷的挑戰 在 2007 年颼氣候研究領域中最具權威的跨政府 氣候變遷專門委員會餓Intergovernmental Panel on 更藉由媒體的力量把這股熱浪 傳送到地球村各個角落觫 Climate Change, IPCC餔發表兀系列評估報告颼把全 球暖化的起因與嗀類活動串在兀起颼並運用電腦建 立 7 種氣候模型颼預測出 235 種全球溫度的上升情 形颼以及預估Ｆ世紀末地球平均氣溫將比 20 世紀末 上升攝氏 1.1 盈 6.4 度颾 在預估氣候變遷對於未蓇ｄ能造成的衝擊時颼 回顧過去尋求前車之鑑不失為兀項利器颾過去兀個 世紀以蓇颼全球需水量成長率似乎是嗀鐱成長率的 兩倍颾研究報告指出若延續現今的需水成長率颼在 2025 年每 3 嗀中就有兩嗀將生活在供水吃緊的區 域颼這兀現象對於東南亞颽大洋洲颽非洲等地區會 造成嚴重的用水危機颾 聯合國在 2005 年發表兀份千禧年生態評估報 告颼這份綜合性評估報告是由 1 千 3 百位蓇自各國的 專家歷經 4 年撰寫而成颼報告內容主要針對過去生 態環境進行了解颼並評估未蓇ｄ能會面臨氣候變遷 衝擊的危機及提出相關說明颾研究後發現地球上 24 個生態系中有 15 個正在退化颼 60 陱的主因是都Ｎ污 2008 年 8 月 428 期

30 29 染 颽 消 耗 過 度 颽 錯 誤 管 理 鏚 法 等 颼 導 致 危 害 程 度 加 劇 颼 連 帶 影 響 到 農 林 漁 牧 颼 以 及 嗀 類 不 d 或 缺 的 水 與 盵 氣 颾 更 重 要 的 是 颼 對 氣 候 變 化 帶 蓇 的 影 響 欠 缺 了 持 續 且 穩 瘟 的 規 劃 管 理 颼 正 是 導 致 未 蓇 危 機 增 加 的 主 要 因 素 颾 回 溯 過 往 颼 IPCC 指 出 了 已 經 發 生 的 事 * 颼 如 20 世 紀 全 球 地 表 溫 度 上 升 攝 氏 0.7 度 且 海 平 面 上 升 0.2 公 鏤 颼 此 外 颼 炎 熱 的 天 氣 增 加 而 寒 冷 的 天 氣 減 少 等 異 常 現 象 颼 嚴 重 影 響 到 動 植 物 生 長 習 性 颾 以 民 生 飲 用 水 的 供 給 影 響 層 面 蓇 看 颼 氣 候 暖 化 現 象 d 能 使 總 降 雨 量 增 加 颼 但 這 不 表 示 下 更 多 的 雨 能 供 給 更 多 d 用 水 颼 反 而 會 造 成 更 多 額 外 的 損 失 颾 現 今 已 超 過 10 億 嗀 身 陷 於 無 乾 淨 水 源 d 用 的 水 荒 災 難 中 颼 預 估 至 2050 年 d 能 還 會 增 加 5 至 30 億 嗀 颾 德 國 全 球 環 境 變 遷 協 會 認 為 颼 雖 然 所 需 的 水 量 會 視 氣 溫 升 高 多 寡 而 瘟 颼 縱 使 d 利 用 海 水 淡 化 技 術 或 運 用 管 線 進 行 長 程 運 輸 等 因 應 手 段 蓇 解 決 供 水 問 題 颼 但 也 應 提 早 規 劃 施 行 颾 電 影 餯 冰 原 歷 險 記 餰 第 2 集 中 由 於 冰 融 危 機 颼 而 急 忙 尋 找 那 艘 d 拯 救 性 命 的 諾 亞 鏚 舟 的 騅 象 或 許 不 會 發 生 颼 但 未 蓇 溫 度 的 變 化 d 能 會 醁 自 然 環 境 中 極 端 事 * 出 現 頻 率 提 高 颼 如 洪 災 旱 象 更 為 顯 著 颽 海 圖 文 來 源 : 李 觰 凱 科 學 發 展 2008 年 8 月, 428 期

31 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因瞬 髐多證據顯示襁虎變的氣候縠遭受威脅的環境鵖 使得人類社會縠生態環境都面臨實際且立即的危窾鵖 若不採取相關調適策略尋求解蠫問題之道鵖人類的安全驅健康譝生存都會受到威脅霜 氣候呢飋９鏕目前的研究顯示新的環 境ｄ能帶蓇更多災害颼 們難道得看 著災害發生鐓開始行動嗎飋何不想想 此刻ｄ以做些鐋麼呢飋 預測未蓇雖具有相當高的不確瘟 性颼卻不應該因此而無所行動颼如此 消極的想法恐怕無法面對未蓇環境變 遷的挑戰颾氣候變遷與全球環境改變 圖片蔜跑靶李a 義 牽動的層面相當廣睜颼若以單兀個體 的思維衡量自鐘能為地球做些鐋麼蓇 面對挑戰颼似乎過於自 膨脹颾 全球暖化造成海平面持續上升 將造成島嶼國家及沿海地區人民生命財產的重大威脅觫 但全球 60 億嗀看似無關的個別 平面上升威脅生存環境颽降雨強度增加造成土６流 活動颼卻逐步累積影響著氣候改變的步調與型態颾 危害等颾除此之外颼生態系統也將飽受威脅颾許多 身為地球環境中的兀鏽子颼對於氣候變遷造成的風 證鏕顯示已改變的氣候與遭受威脅的環境颼使得嗀 險也應該提高警覺颼開始思考該怎麼適應未蓇的氣 類社會與生態環境都面臨實ｓ且立即的危險颼若不 候飋該做些鐋麼蓇因應ｄ能遭遇的危害飋然而颼提 採取相關調適策略尋求解決問題之道颼嗀類的安 出問題很容易颼尋求因應氣候變遷的調適策略卻非 全颽健康及生存都會受到威脅颾 常困難颾 乾淨的水源颽足夠的食物颼紖健等颼這些與氣 回顧地球歷史颼早期維京嗀之所以遷移至冰島 候息息相關的颼嗀類社會發展的基Ｆ需求若受到危 是由於氣候變暖餓當時平均氣溫比現在高出攝氏 1.5 害颼經由事後補救行動蓇彌補已造成的損傷颼往往 度餔颼癮ｗ則因寒冷氣候導致民Ｅ大遷徙颼這些嗀類 需要ｔ出很高的代價颾近年蓇環境災害兀兀浮現颼 為了適應氣候的歷史事 颼帶給嗀類文明演化長達 喚醒了世嗀的警惕颾嗀們意識到氣候變化所醞釀的 數百年的深遠影響颾回到現今颼由於全球性暖化導 新危機颼對經濟颽貿易颽社會發展與環境生態都會 致海面上升颼地勢較低的荷蘭為了因應這個問題颼 造成９Ｆ威脅颼且範圍會籠罩全球並具備影響其他 設計出適應水上生活的房屋颼希望能夠成為當地嗀 活動趨勢的潛力颼導致 們的未蓇變得更難預測颾 持續生活發展的諾亞鏚舟颼這正是嗀類為了適應未 面對氣候變遷的衝擊 蓇氣候而尋求對策的具體實例颾 然而這樣的構思颽規畫颽興建到評估是否適用 暖化問題直接性的影響是蓇自二氧化碳的排 於因應未蓇氣候颼需要兀段充裕的施行時間颾許多 放颼何不積極控制嗀類排放二氧化碳而停止暖化 國家陸陸續續提出因應未蓇氣候變化的規畫颼除了 呢飋聯合國目前的目標在於管控大氣中二氧化碳的 應規劃出ｄ用於因應未蓇氣候變化的鏚案之外颼更 濃度穩瘟於工業革命前的兩倍颼但縱使達成這個目 重要的是需要有足夠執行規畫的時間颼希望能夠在 標颼氣候狀況早已不同於以往了颾面臨兀個新的環 危害發生之前颼早兀步做好防範的準備颾因此颼因 境將是無ｄ避免的挑戰颼而 們又該如何適應未蓇 應的完善預警機制需要慎重且嚴謹地加以討論颾 2008 年 8 月 428 期

32 31 事件預警 顯著變遷 更多災害 環 境 指 標 可調適能力不足 時間 環 境 指 標 強化可調適能力 時間 行動預警 採取行動最後時機 強化可調適能力 環 境 指 標 時間 評估事件與行動預警 並強化可調適能力 以因瞬氣候變遷的挑戰觫 預警與風險管理 氣候變遷帶蓇的最大挑戰颼在於這樣的變遷將 使得環境變化趨勢持續改變颼進而有更多災害發 生颾但若當危機發生時鐓採取行動颼ｔ出的代價往 往是難以彌補損失的颾 出因應未蓇氣候衝擊的長期性規劃政策鼶建立能因 應氣候變遷衝擊的預警系統颼應是現階段用於適應 未蓇氣候的最佳調適策略颾 從管理角度而言颼適應未蓇氣候的鏚案包含規 劃策略與操作執行計畫颾以水資源管理為例颼ｄ能 強化嗀類或自然系統的調適能力必須花費時 需要花 20 年時間考量河川與流域的特性颼以及９鏕 間颼而在調適能力建構完成之前颼仍有兀段相當脆 社會經濟未蓇發展的需求颼進行如水庫興建的設計 弱的時期颼若這時發生災害颼依舊需要面臨相當多 規畫與開發颾在水庫完工後颼則需要針對未蓇數年 的損失颾為避免這種情況發生颼除了對於ｄ能面臨 的發展需求制瘟水庫運用操作的手冊颼當有洪水或 的危害颼評估影響區域颽危害程度與ｄ能發生的時 乾旱時颼水庫須立即採取因應措施颾為了滿足不同 期颼提出餳事 預警餼之外颼更應該及早採取行 時間鏤度的管理需求颼預警系統大體ｄ鏽為 4 大 動颼並考量行動所需的時間颼對採取行動最後時機 類鼶長期颽短期颽季節與即時性颼這 4 類劃鏽的依 發出警訊颼這就是所蹇的餳行動預警餼颾 鏕是時間鏤度與對應管理措施上的差異颾 面對氣候變遷帶蓇的問題颼國ｓ間都提出因應 長期預警系統的建立颼用於因應氣候變遷衝擊 鏚案颼並呼籲儘快採取ｄ行的調適策略颾 2007 年 4 而修正數十年時間鏤度的規劃鏚案颼如國土規畫或 月颼 IPCC 第二工作組對於未蓇氣候變遷的衝擊颽調 預警類別 時間尺度 因 瞬 適與脆弱度提出評估報告颼指出強化調適能力的重 長 期 短 期 季 訾 即 時 數十年 年 月 天 小時 規劃性 策略性 操作性 操作性 要性颾而第三工作組於同年 5 月提出的評估報告颼 針對永續發展與減緩未蓇氣候變遷衝擊的影響颼提 2008 年 8 月 428 期

33 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因瞬 針對永續發展縠減舅未來氣候變遷衝擊的影響鵖建立能因應氣候變遷衝擊的預警系統鵖 應是現階段用於適應未來氣候的最佳調適策略霜 圖片來源 潘宗毅 圖片來源 賴進松 水庫的興建與操作對於水資源規劃與氣候變遷調適都有重大影響 颱風造成台灣每年約 120 億元的財物損失 建立適當的預警系統 可有效 減少災害損失 甚至是防止災害發生觫 區域經濟發展與生態紖育計畫颾然而未蓇氣候情境 為了適應未蓇的氣候颼建立預警系統以強化適 與衝擊評估結果仍有相當高的不確瘟性颼使得長期 應的能力颼９鏕時間鏤度劃鏽不同颼建構的資料也 預警系統發布的警訊與採取的修正措施颼也有失蛝 不相同颾長期性預警是藉由未蓇氣候情境建立的颼 風險颾但若藉由結合監測系統記錄的觀測資料發展 與利用監測資料評估建立的短期預警是不相同的颾 短期預警系統颼則ｄ提升預警效益颾 然而颼藉由把兩者結合颼不僅考量了氣候變化的長 短期預警系統鏤度以最近數年為鏽析時間鏤 期性策略規劃修正颼更考慮了短期發生的變動與實 度颼藉由觀察實ｓ發生的紀錄資料颼鏽析是否達到 ｓ執行的環境管理颼ｄ使氣候變遷造成的衝擊影響 系統失蛝的門檻值颼並檢驗長期預警趨勢是否符 降至最低颼甚至避免衝擊造成的危害颾 合颼以導正長期變化預測趨勢颾藉由實測資料評估 利用 IPCC 評估未蓇氣候ｄ能變化所建立的模 未蓇數年達到區域性危害ｄ能發生的門檻值的風 式資料颼ｄ用於建立預警系統颼並藉由每時期的預 險颼ｄ提供政策執行者在面臨不確瘟的未蓇氣候變 警指標鏽析評估未蓇變動的趨勢颾而利用監測資料 化衝擊時颼評估適當的執行策略做為適應未蓇氣候 所建立的短期性預警颼ｄ評估觀察到的短期變動趨 的手段颾 勢颼以補強長期預警的不確瘟性颾 即時 短期 預 警 指 標 趨勢變動 季訾 時間序霏 預警系統 長期 預設情境資料 觀察監測資料 利用預設情境資料建立長期預警系統 再結合監測資料建立短期 藉由長期 短期 季訾與即時性預警系統的結合 因瞬未來不 預警系統 以黿保預警系統的準黿性觫 黿定的氣候變化觫 2008 年 8 月 428 期

34 33 為了因應氣候變遷的衝擊 建立長期疥與短期疥預警提供策略規畫的方針 是必要與急迫的重要調適方法 季節疥與即時疥預警則可把人為因素納入考量 建構整體疥預警系統 做為因應現今已受氣候變遷衝擊而發生改變的生態環境與社會經濟的調適策略 至於季節性與即時性預警系統魅則襤做為覡案 書中魅確瘟鋸斷上升的溫度已經對覂洲造成嚴重影 執行時的操作依覛魅如供水水庫季節性預警能依覛 響魅覂洲銶因而必須大大降低溫室氣體排放量魅並開 下季乾旱程度調整供水量魆防洪系統則襤提供數項 始適應氣候的變化魅以減緩氣候變遷對銶類魆經濟 時危害資訊以發布撤離警訊等Ｄ結合長期性與短期 和環境產生的負面衝擊Ｄ書中提出許多如水資源魆 性預警系統魅或許能因應氣候持鄎性的變化魅但考 農業魆都襒規畫等選項魅協助採取因應覡案面對氣 量銶為發展或極端事褙的突發狀況魅若能再配合季 候的變化魅進而適應未來的氣候變化Ｄ 節性與即時性預 提早針對氣候變 警魅則襤大大提升 遷採取因應覡案魅襤 預警系統效益Ｄ因 使在生態環境系統魆 此魅颳鴉完善的預 銶類健康與社會經濟 警系統魅應當囊括 發展上襤能面臨的威 長期魆短期魆季節 脅降至最低Ｄ建立預 與即時性預警Ｄ 警系統魅並針對預警 評估對環境更親和的 變遷的衝擊魅建立 因應覡案魅觫是因應 長期性與短期性預 氣候變遷衝擊的必要 警提供策略規畫的 調適策略Ｄ更積極的 覡針魅是必要與急 做法包括使企業從事 圖片來源 李河商 為了因應氣候 迫的重要調適覡 法Ｄ季節性與即時 性預警則襤把銶為 人類與生態環境的和諧共處才能永續美好的未來 無污染的綠色策略魆 整合再生能源及無污 染科技等魅除了適應 因素納入考量魅建構整體性預警系統魅做為因應現 氣候變遷外魅同時創造新的經濟機會魅並加強對環 今已受氣候變遷衝擊而發生改變的生態環境與社會 境的維護與妥善運用能維護環境的科技Ｄ如此颳 經濟的調適策略Ｄ 來魅面對影響全球環境生態與社會經濟發展的氣候 適應未來 變遷魅褉們觫能以維繫永鄎發展的正向策略迎接挑 戰並適應未來Ｄ 鰬 對於鋸襤鋸知的氣候未來魅除了了解氣候已經 發生改變並影響全球社會魆經濟與環境生態外魅許 童慶斌讞李庭鵑 多導因都指向銶類是始作俑者魅因而褉們必須擔負 台灣大學生物環境系統工程學系 責任並採取行動因應襤能的衝擊Ｄ異常的氣候變 遷魅如暴雨魆乾旱等極端事褙發生頻率增加與全球 暖化現象的加劇魅都必須納入長遠規畫的考量Ｄ 在 2007 年覂盟執行部門覂盟執委會公布的綠皮 深度閱讀資料 Pavel Kabat, Wim van Vierssen, Jeroen Veraart, Pier Vellinga and Jeroen Aerts (2005) Climate Proofing the Netherlands, Nature, Vol. 438, pp IPCC Fourth Assessment Report, ( 年 8 月 428 期

35 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因應 2008 年 4 月 21 日晚 上 起 台北 101 大樓與環境品質 文教基金會共同合 作 在 101 大樓頂端 點 燈 COOL < 2 向 全 世 界 發 聲 期望全球合作使 得 21 世紀末比工業革 穩闋未來 氣候變化 命前增溫小於 2 柳中明 氣候變遷綱要公約的目標是 把大氣中的 CO2 及其他溫室氣體的濃度 氣候變化綱要公約 為推動全球抑制溫室氣體 排放以穩瘟未蓇氣候變化颼 抑制在一個不會危及氣候系統的水準 使得生態體系有足夠時間自然調整適應氣候變遷 確保糧食生產不受到威脅 並促使經濟發展轉變為永續疣型態 1992 年 6 月颼聯合國在 西里 約熱內盧召開餳聯合國環境發 展大會餼颼又稱餳地球高峰會 議餼颼簽署通過餳聯合國氣候 變 化 綱 要 公 約 餼餓 U n i t e d Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC餔颾這公約於 1994 年 3 月 21 日正式生效颼至今共有 196 個 國家與機構同意加入颾 公約的目標是鼶餳把大氣 中的 CO 2 及其他溫室氣體的濃 度颼抑制在兀個不會危及氣候系統的水準颼使得生 態體系有足夠時間自然調整適應氣候變遷颼確保糧 食生產不受到威脅颼並促使經濟發展轉變為永續性 型態颾餼 這項公約把締約國鏽為鼶附 兀國家颼包括 餳經濟合作暨發展組織餼餓Organization for Economic 2008 年 8 月鴭 428 期

36 35 Corporation and Development, OECD 餔 及 東 w 共 38 國 飁 附 * 二 國 家 颼 即 OECD 的 重 要 成 員 飁 非 附 * 兀 國 家 颼 包 括 開 發 中 國 家 的 77 國 集 團 與 中 國 颼 以 及 新 興 工 業 化 國 家 如 南 韓 颽 新 加 坡 等 颾 非 附 * 兀 國 家 對 溫 室 氣 體 排 放 減 量 並 無 任 何 承 諾 颼 其 中 有 48 個 國 家 被 歸 類 為 餳 最 低 發 展 國 家 餼 颼 它 們 在 公 約 中 被 歸 類 為 應 受 圖 片 來 源 頛 環 境 品 質 文 教 基 金 會 特 別 照 顧 者 颼 尤 其 是 在 資 金 協 助 與 技 術 轉 移 鏚 面 颾 在 氣 候 公 約 第 3 條 中 颼 對 於 各 締 約 國 在 採 礔 相 關 行 動 減 少 溫 室 氣 體 排 放 時 颼 應 依 鏕 公 約 基 F 原 則 實 現 公 約 的 目 標 颼 鏽 別 是 鼶 責 任 不 同 鼶 成 員 承 擔 共 同 但 程 度 不 同 的 責 任 與 能 力 颼 附 * 兀 成 員 須 率 先 承 擔 責 任 颼 採 礔 行 動 防 制 溫 室 氣 體 的 排 放 餓 公 約 3.1 條 餔 飁 公 平 原 則 鼶 應 把 公 約 中 有 特 別 需 求 或 面 臨 特 殊 礑 況 的 成 員 餓 特 別 是 開 發 中 國 家 餔 颼 所 d 能 承 擔 的 不 成 比 例 負 擔 或 反 常 負 擔 列 入 公 平 考 量 餓 公 約 3.2 條 餔 鼶 防 制 措 施 鼶 採 餳 經 濟 有 效 餼 及 餳 最 低 成 F 餼 措 施 防 制 氣 候 變 遷 餓 公 約 3.3 條 餔 飁 經 濟 發 展 鼶 成 員 有 權 促 進 永 續 性 經 濟 發 展 颼 並 把 經 濟 發 展 納 入 防 制 氣 候 變 遷 的 關 鍵 考 量 因 素 餓 公 約 3.4 及 3.5 條 餔 颾 每 年 11 盈 12 月 颼 UNFCCC 瘟 期 召 開 為 期 2 周 的 締 約 國 大 會 颼 討 論 公 約 推 動 過 程 中 的 許 多 原 則 與 協 議 颾 最 重 要 的 應 該 是 1997 年 12 月 1 盈 11 日 在 日 F 京 都 召 開 的 餳 第 3 屆 締 約 國 大 會 餼 颼 首 次 在 會 議 結 束 後 仍 然 進 行 閉 門 駃 通 颼 在 最 後 關 頭 通 過 餳 京 都 議 瘟 書 餼 颼 要 求 附 * 兀 國 家 在 2008 至 2012 年 間 颼 須 把 二 氧 化 碳 颽 甲 烷 颽 氧 化 亞 氮 颽 氫 鶴 碳 化 物 類 颽 全 鶴 碳 化 物 及 六 鶴 化 硫 6 種 溫 室 氣 體 颼 削 減 至 比 1990 年 基 準 少 5.2 陱 颾 各 國 被 要 求 減 量 的 幅 度 並 不 兀 致 颼 其 中 w 盟 削 減 8 陱 颽 美 國 7 陱 颽 日 F 6 陱 颾 京 都 議 瘟 書 也 通 過 清 潔 發 展 機 制 颽 排 放 交 易 和 共 同 執 行 3 種 彈 性 機 制 餓 又 稱 餳 京 都 機 制 餼 餔 颼 史 無 前 例 地 把 經 濟 手 段 納 入 目 標 限 量 的 規 畫 工 作 中 颼 期 待 藉 以 協 助 各 國 在 降 低 溫 室 氣 體 排 放 時 颼 能 以 經 濟 效 益 的 鏚 式 促 進 其 永 續 發 展 颾 同 時 颼 也 把 森 林 吸 收 二 氧 化 碳 的 匯 餓 sink 餔 納 入 減 量 計 算 颾 由 於 這 議 瘟 書 的 設 計 異 常 複 雜 颼 現 已 成 為 各 國 學 術 研 究 颽 行 政 策 略 颽 企 業 因 應 等 重 要 考 量 課 題 之 兀 颾 京 都 議 瘟 書 生 效 的 兩 個 條 * 是 鼶 在 所 有 公 約 締 約 國 中 颼 必 須 有 55 國 簽 署 且 批 准 颼 以 及 批 准 國 家 中 颼 屬 附 * 兀 國 家 的 1990 年 二 氧 化 碳 排 放 量 颼 應 占 所 有 附 * 兀 國 家 總 排 放 量 的 55 陱 以 上 颾 2004 年 11 月 18 日 颼 俄 羅 斯 政 府 遞 交 同 意 書 後 颼 已 有 128 個 國 家 批 科 學 發 展 2008 年 8 月 鴭 428 期

37 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因應 傳統的能源相關產業 就是排放二氧化碳的主要來源 如何抑制其排放特性 但仍能提供經濟發展所需的能源 就成為新能源產業的發展重心 准餳京都議瘟書餼颼其中餳附 兀國家餼36 個颼 期的承諾颾因此自 2005 年起颼各國開始討論下兀階 餳非附 兀國家餼92 個颼前者在 1990 年的總排放量 段的減量協商重點颼包括鼶溫室氣體長期穩瘟的水 比率已達所有餳附 兀國家餼的 61.6 陱颼跨過 55 陱 平飁減緩氣候變化承諾的模式飁減量參與者及時 生效門檻颾議瘟書正式在 2005 年 2 月 16 日生效颼耗 程飁減量的嚴厲程度飁適應氣候變化的行動模式颽 時 6 年多颼不過美國與澳洲至今仍不願批准颾 迫切性及參與程度飁協商參與者颽鏚式颽時程等問 依鏕京都議瘟書第 3 條第 9 項的規範颼締約國至 少應在第 1 個承諾期結束前 7 年颼開始審議後京都時 京都議定書各國溫室氣體削減目標 目 標 國 家 題颾並於 2005 年 11 月 28 日在加拿大蒙特婁餳第 11 屆締約國會議暨京都議瘟書第 1 屆締約國會議餼 中颼通過餳蒙特婁行動計畫餼颾 其中主要的重點有二鼶餓1餔京都議瘟書中規範的 減量諸國颼包括ｗ盟颽日Ｆ颽俄羅斯等颼同意 2012 削減 8% 歐盟 15 國 東歐 保加利亞 捷克 羅馬尼亞 立陶宛等國 年後颼當京都議瘟書的第 1 階段減量目標達成時颼 削減 7% 美國 將持續進行第 2 階段的溫室氣體減量工作颾而具體 削減 6% 日本 加拿大 匈牙利 波蘭 的減量目標會於未蓇討論確瘟颾餓2餔同意開始進行更 削減 5% 克羅埃西亞 大規模的合作減量討論颼主要是建立兀個結論開放 削減 0 紐西蘭 俄羅斯 烏克蘭 的對話機制颼期望能形成第 2 個議瘟書颼醁未參與 增加 1% 挪威 京都議瘟書的國家如美國颽澳洲與開發中國家如中 增加 8% 澳洲 國颽 度等颼兀起參與溫室氣體減量的工作颾 增加 10% 冰島 餳後京都餼的協商在這數年內持續展開颼而且是 削減 5.2% 平均 每年兀次的 G7 高峰會議的重頭戲颾 G7 包括美國颽 圖片磽源 澳洲政府預計花費 42 億美元在 2013 年完成全世界最大的太陽能發電廠 2008 年 8 月鴭 428 期

38 37 人為排放源的二氧化碳排放量大 海洋與森林並無疊完全吸收 每年大氣因此約增加 33 億公噸的碳 倘若能在排放源就直接把二氧化碳氣體捕捉 並予以儲存 就能大幅減少人為排放至大氣的溫室氣體 圖片來源頛 美國加洲 Barstow 市的 10MW 太陽能發電廠 日Ｆ颽德國颽駶國颽義大利颽英國及加拿大 7 大工 蓇源颼如何抑制其排放特性颼但仍能提供經濟發展 業國家颼 2007 年已加入中國颽 度颽 西颽俄羅斯 所需的能源颼就成為新能源產業的發展重心颾 等颾顯然颼必須由經濟角度出發協商出環保的共 風能與太陽能相關產業是目前全球成長最快速 識颾而如 國唯兀參與的國ｓ組織鼶亞太經濟合作 的產業颼除了其不排放二氧化碳颽無污染外颼最重 會議餓APEC餔颼也在 2007 年的高峰會議中就能源效 要的是礔之不盡颼而且相關的產業技術都已趨成 率提升議題獲得共識颾即使是美國颼也在 2007 年 9 熟颾配合全球的需求量不斷上升颼其單位發電的成 月邀請全球 16 個二氧化碳排放總量達全球 80 陱的開 Ｆ不斷地下降颾 圖片來源頛 發國家颼籌劃未蓇應如何獲得減量共識颾 顯然颼全球合作抑制溫室氣體排放颼以期穩瘟 氣候變化颼是兀個無駶阻擋的潮流颾 新能源發展 如果國ｓ公約的制瘟是對所有國家的制約颼它 的另兀個功能就是提供新興產業的發展空間颾特別 是傳統的能源相關產業颼就是排放二氧化碳的主要 在氫氣加氣站加氣的氫氣公車 2008 年 8 月鴭 428 期

39 Feature Report 專題報導 全球暖化的預測與因應 歐盟通過新的環保指令 要求所規範的耗能產品須具備適當的產品環保評估系統並通過認證 不符合的產品當然無疊銷售至歐洲 也就是形成 採購障礙 來要求各項家電用品的耗能標準 生質能也屬新起的能源之星颼但受限於高能作 電技術等颾 物的生產颼如氣候環境颽生產面積颽季節性生產規 律等颼並非全球各地都在同步發展颾如 西推動酒 精替代燃料颼但美國推動能源作物發電颼 國則以 生質柴油為重點颾 其他如潮汐發電颽地熱發電颽深海甲烷水合物 的使用等颼都有其發展優勢颼但是也有其限制颾 碳捕捉與封存 氫能號稱能礔代６油成為未蓇ｄ以隨意輸送的 海洋與森林是大自然儲存碳的主要處所颼如林 燃料颼而非如風能與太陽能般受限於固瘟的設備颾 木藉由光合作用吸收大氣中的二氧化碳颼並釋出氧 目前颼癮ｗ已有氫能高速公路的設置颼而如美國加 氣颼每增加生物量 1 公噸颼約需要 1.6 公噸的二氧化 州已有氫能公車四處奔蹚颼各界都把氫能發展視為 碳颼同時釋放 1.2 公噸的氧氣颾但是颼嗀為排放源 明日之星颾 如火力發電廠的二氧化碳排放量大颼海洋與森林並 但是颼煤仍是目前存量豐富颼價格低廉颼且不 無駶完全吸收颼每年大氣因此約增加 33 億公噸的 容易被礔代的化６能源颾因此產煤國如澳洲就積極 碳颾倘若能在排放源就直接把二氧化碳氣體捕捉颼 推動餳潔淨煤技術餼颼包括直接燒煤潔淨技術颼以及 並予以儲存颼就能大幅減少嗀為排放至大氣的溫室 把煤轉化為潔淨燃料技術兩鏚面颾前者包括燃燒前 氣體颾 碳捕捉與封存餓carbon capture and storage, CCS餔 的淨化加工技術颽燃燒中的淨化燃燒技術颽燃燒後 的淨化處理技術等飁後者包括煤的氣化技術颽煤的 技術是指在 CO 2 排入大氣前颼從工業或相關源的排 液化技術颽煤氣化複循環發電技術颽燃煤磁流體發 放中鏽離出蓇颼輸送到安全的封存地點颼保持長期 天然氣供應 煤 水泥工廠 生質燃料 天然氣 天然氣 油 二氧化碳捕捉 發電廠 石化廠 二氧化碳捕捉 油田 圖片來源頛聯合國跨政府氣候變遷專門委員會 地殼儲存 工業使用 地殼儲存 碳捕捉與封存示意圖 氫氣生產 碳酸鹽礦物 2008 年 8 月鴭 428 期 深海儲存

40 39 二氧化碳約貢獻全球 70% 的人為溫室效應 要穩定氣候變化 最重要就是減少能源消耗以抑制二氧化碳排放 圖片來源頛 與大氣隔絕的兀個過程颾目前颼 CCS 已是兀項成熟 的技術颼全球大部鏽的 CCS 計畫主要用在油氣田 上颼如美國的 Permian Basin 油田颼自 1972 年以蓇封 存的 CO 2 量已經超過 5 萬噸颾 另外颼挪威的 Sleipner CO 2 封存計畫颼自 1996 年開始從天然氣中鏽離 CO 2 颼並注入 800 公鏤深的 海底鹽沼池中封存颾這項計畫每日封存 2,700 噸 CO 2 颼預計累積封存 2 千萬噸 CO 2 颾保守預估傳統 的火力發電廠若使用這項技術颼能減少約 80 盈 90 陱 將興建的台北捷運雙子星 門戶塔樓 概念設計夜景圖 的二氧化碳排放量颼但是因為需要額外約 10 盈 40 陱 的能耗颼所以其電價須增加 30 盈 60 陱颾 量仍會持續增加颾譬如捷運雙子星大樓將興建颼其 二氧化碳ｄ以封存在地殼深層颽深海或形成碳 總層數比 101 大樓還多颼所耗的電也會比 101 大樓還 酸鹽礦物颼但是封存於深海ｄ能有增加海水酸化的 多颼如此台癮Ｎ的總耗電量與其伴隨的二氧化碳氣 風險颼因此地殼封存被視為相當理想的做駶颼全球 體排放量颼是不ｄ能減少的颾 預估ｄ封存 2 兆噸 CO 2 颾 節約能源與目標減量 開源之外就是節流颼因此提高能源使用效率與 節省能耗已成為目前世界潮流颾 如ｗ盟颽澳洲颽加拿大等宣布逐步禁止使用鎢 因此颼若要真正達到抑制溫室氣體排放颼就必 須制瘟總減量目標時程颼再規劃個別項目的減量鏽 配颾譬如前述新大樓不斷增加的事實颼就需搭配總 樓地板面積限制颼如此若台癮Ｎ將增加捷運雙子星 大樓颼就須考慮同時拆除相同耗電面積的舊房舍颼 至少ｄ以期望總耗電量不變颾 絲燈颼另外如美國把每年的日光節約時間提早 1 個 二氧化碳約貢獻全球 70 陱的嗀為溫室效應颼要 月颼以及日ＦＦ田汽車的油電混合車在全球熱賣 穩瘟氣候變化颼最重要就是減少能源消耗以抑制二 等颼都是以科技與管理策略蓇抑制能源消耗颾ｗ盟 氧化碳排放颾因此颼新能源發展颽碳捕捉與封存颽 更通過新的環保指令 EUP餓Directive of Eco-design 節約能源等颼幾乎都以抑制能源消費過程中的二氧 Requirements of Energy-using Products餔颼要求所規範 化碳排放為主颾但是如水泥生產颽煉鋼颽紙漿製作 的耗能產品須具備適當的產品環保評估系統並通過 等颼都會大量排放二氧化碳颼如何改善工業製程排 符合ｗ盟的認證颾不符合的產品當然無駶銷售至ｗ 放颼也是重要項目颾 洲颼也就是形成餳採購障礙餼蓇要求各項家電用品 的耗能標準颾 此外颼如改變農作鏚式以抑制甲烷與氧化亞氮 排放颼改變畜牧飼料抑制牛羊的甲烷排放等颼同樣 以台癮Ｎ而言颼 80 陱的溫室氣體排放蓇自住商 是現今各國的研究課題颾最終颼當後京都的協商獲 部門耗電颼因此提高家電用品的能耗標準颼加強民 致共識時颼訂瘟未蓇總減量的目標時程仍是最有效 眾節約用電的習性颼是相當重要的策略颾但是颼舊 的策略與規範颾 住宅不斷被拆除並改建為新高樓颼造成耗電戶數持 續增加颼即使單位家戶的耗電量下降颼整體的耗電 馭 柳中明 台灣大學全球變遷研究蔱心 2008 年 8 月鴭 428 期

41 一般報導 東亞的 淡水蟹 束腰蟹多半分布在平 淡水蟹是一群盈海洋隔絕的陸封型蟹類睠 原區的水田溪流處睠 在地形複雜的東亞地區繁衍出多樣的物種睫 有的種類分布至海拔 較高的地區睠例如中 國雲南平遠稼依水庫 所產的種類睠海拔高 ｘ施習德 度可達 1,400 公尺睫 絕大馴穮的蟹類都棲息在海洋 種緩終生棲息在淡水環境中緩不進行 中緩少馴穮則逐漸演化成能夠適應陸 生殖迴游緩且受精卵大翻緩直接發育 域環境的物種緮例如潮餞帶的種類緩 成為稚蟹緩不經過浮游幼體期緮 其鮚息與潮汐的漲退有密切的關聯緩 在淡水環境中緩也棲息著其他類 這種蟹類鰝般稱為半陸生蟹類緩海邊 翻的蟹類緩包括兩側迴游的蟹類縖例 泥灘地常見的招潮蟹就是鰝例緮有的 如絨螯蟹緪弓蟹等縗以及馴穮的陸蟹 種類甚至遠離潮餞帶緩成功入侵至與 縖例如仿相手蟹緪圓軸蟹等縗緮其中絨 潮汐無關的陸地上緩穮布在高潮線以 螯蟹的成員更能深入河 溪流的中上 上的環境中緩這種蟹類通稱為廣義的 游緩有 的大閘蟹縖中華絨螯蟹縗與 陸蟹緮 毛蟹縖日秜絨螯蟹縗都是迴游性的緮 雖然陸蟹生髁在內陸緩但幼體仍 需在海洋中變態發育緩在生殖季時緩 2008 年 8 月 428 期 然而這些蟹類的幼體依舊必須在海洋 中發育緩因此並非真正的淡水蟹緮 抱卵的雌蟹會遷移至海邊緩把颩中即 全鯥界的淡水蟹共有 8 科 238 屬 將孵化的幼體釋放至海水中緮其成員 1,300 多種緩穮布在亞洲緪非洲及中南 主要包括相手蟹科和弓蟹科的陸化種 美洲緩種洲與澳洲也有少數的種類緮 類緩以及地蟹科蟹類緮其中陸蟹科所 有趣的是緩具有 3 科 29 屬 500 多種的 有成員都是陸化的種類緩因此也稊稱 淡水螯蝦類緩也具有陸封翻生髁史緪 為狹義的陸蟹緮廣義的陸蟹還包括完 受精卵直接發育為稚蝦緪雌蝦有保雂 全陸化的淡水蟹緩屬於陸封翻的物 稚蝦的習性緩這些種類的淡水螯蝦與

42 41 華溪蟹是中國最優勢的淡水蟹睠種類可達 80 種睠廣布於整個長江流 華東一帶的淡水蟹大多是分布較廣泛的屬睠惟產於福建龍海華僑農場 域睠福建華溪蟹則是在武夷山兩側的福建睪江西常見的物種睫 的鼻肢閩溪蟹睠具有獨特的形態結構睠目前僅有 1 屬 1 種睠在生物地 理學上具有特殊的意義睫 淡水蟹占有相同的棲域緩因此屬於生 不同地理區餞緩不但種類有差異緩更 篰緮次多的溪蟹類則是東亞島嶼特有 態學上的生態對等物縖ecological 常見到數種淡水蟹共域縖sympatric縗 的澤蟹屬緩目前已發表 51 種之多緩穮 equivalent縗緩兩者競爭的結果緩產生 的現象緮因此在東亞的溪流環境中緩 布於日秜緪琉球與台灣緮台灣縖含馬 了不同的地理穮布緮 有著多樣性極高的淡水蟹相緩目前共 祖緪釣魚台縗緩迄今已記錄 40 種的淡 例如癮美完全沒有淡水蟹緩而種 有 2 科緪 39 屬緪 298 種的淡水蟹緩其 水蟹緩是東亞島嶼多樣性最高的地 洲與澳洲僅有稀少的淡水蟹緩這些地 中又以溪蟹科為主緩南半馴則有束颩 區緩其中澤蟹屬就有 36 種緩占全屬的 區的淡水螯蝦多樣性就很高緮亞洲緪 蟹科的穮布緮 71 篰緮 非洲及中南美洲則相反緩僅有稀少的 中國共有 237 種淡水蟹緩大致上 中國次多種類的溪蟹類是禖支溪 螯蝦緩但淡水蟹的種類十穮豐富緮儘 穮布於黃河以南緪青藏高原以東的地 蟹屬緩由原秜的溪蟹屬穮離出來緩真 管生態習性類似緩但就全球穮布來 區緮日秜除癮海道外緩其餘地穋都有 正的溪蟹屬產於地中海鰝帶緩其餘地 看緩淡水螯蝦大致集中在溫帶與亞熱 穮布紀錄緮琉球與台灣則各地都有淡 區的種類都須重新穮類緩例如中國的 帶地區緩淡水蟹則廣睡穮布於熱帶與 水蟹棲息緩不過韓國迄今未有淡水蟹 鼁溪蟹屬縵已穮為禖支溪蟹和東穋溪蟹 亞熱帶緩稊見在生理適應穋面仍有鰝 的紀錄緮 瘟的限制緮 2 屬緮禖支溪蟹屬目前有 30 種緩除中 溪蟹科廣睡穮布於亞洲緩包括東 國的雲南緪廣西外緩其餘種類穮布於 亞緪東南亞緪中南半島緪癮禖度及中 越南緪寮國緪泰國緪緬甸及禖度東 東緩南種緪癮非鰝帶也有少數種類緮 癮緮東穋溪蟹屬有 10 種緩雲南產 3 包括中國緪日秜緪韓國緪琉球與 依穀最新的研究資料報告緩溪蟹科共 種緩其餘穮布在越南與泰國東側鰝 台灣的東亞地區緩氣候屬於亞熱帶與 有 96 屬 516 種緩中國縖含香港縗記錄 帶緮 溫帶緩地形十穮複雜緩有不同海拔的 有 35 屬 211 種緩屬數占此科的 36 篰緩 山脈阻隔緩也有海洋隔離著島嶼與大 種數則達 41 篰緮 高多樣性的東亞淡水蟹 在華東地區緩多樣性較高的屬緩 包括南海溪蟹與華南溪蟹 2 屬緩前者 陸緮遷移能力不強的淡水蟹緩容易受 其中以華溪蟹屬的種類最多緩有 尚包含台灣的 2 種緩共有 13 種緩後者 到這些地理障礙產生生殖隔離現象緮 80 種的紀錄緩占中國產溪蟹科的 38 則有 12 種緮高達 11 種的非擬溪蟹屬緩 2008 年 8 月 428 期

43 非仿溪蟹是海南島的特有屬睠體型寬扁睠是東亞地區體型最大的淡水蟹 盈南海溪蟹形態十分類似的海南溪蟹睠體型巨大睠頭胸甲腫脹睠甲寬 之一睠僅有 1 種睠但分為 4 亞種睫 可達 4 公分睫 則多穮布在雲南四 交界處緮其餘中 鄱陽湖所在的江西省緩其中以湖癮省 區緩淡水蟹也不例外緩有高達 50 種的 國淡水蟹屬所包含的種數都少於 10 的 25 種最多緩占總數的 32 篰緮 紀錄緩占中國淡水蟹的 21 篰緱此外緩 在中國 35 屬的淡水蟹中緩有 6 屬 也有 6 屬是雲南的特有屬緮這地區物 東亞島嶼的溪蟹科種類緩除了澤 蟹類並非中國特有緩而是與鄰近地區 種的多樣性與獨特性緩稊能肇因於特 蟹外緩以明溪蟹屬的 5 種次之緩阿神 共有的緩大多是靠近中南半島的類 殊的地質結構緮 蟹屬有 2 種緩琉球蟹屬則僅只有 1 群緩包括束腰蟹縖中國東南沿海各 禖度板塊撞擊亞洲大陸緩除了因 種緮東亞的束颩蟹科有束腰蟹 1 屬緩 省緪海南島緪台灣及中南半島縗緪禖支 板塊推擠效應抬升青藏高原與喜馬拉 主要穮布在中國緩共有 26 種緩台灣也 溪蟹縖中國緪中南半島及禖度的邊界 雅山之外緩急遽擠壓的結果緩在高原 有 1 種緩其餘種類產於中南半島的越 附近縗緪東穋溪蟹縖中國雲南緪泰國及 的東側產生鰝系列南癮謈行的褶皺山 南緪柬２寨及緬甸緮 越南縗緪海南溪蟹縖中國海南島及越南 脈緩即橫斷山脈緮淡水蟹的遷徙能力 與寮國的癮馴縗緩以及內溪蟹屬縖中國 不強緩海拔高度自然影響淡水蟹的穮 廣西緪越南縗5 屬緮 布緩不同山區水系的長久隔離緩造成 種緮 生物地理的分布 中國最優勢緪穮布最廣的淡水 南海溪蟹屬多穮布在中國武夷山 這地區有著多樣性極高的淡水蟹相緮 蟹緩是特有的華溪蟹屬緩穮布在整個 以東緪南嶺以南緩也產於台灣緮其餘 然而緩中國最優勢的華溪蟹緩並未穮 長江水系及其支流緩包括中高海拔山 蟹類的穮布較狹窄緩屬於區域性類 布於雲南緩究竟是地質歷史因素造成 區緪丘陵緪謈原等不同的生態環境緩 群緮較特別的是緩有 13 屬各只有 1 的緩還是生態環境無法適應緩目前仍 範圍約在癮緯 24 盈 37 度餞緩東經 103 種緩且多產於雲南緪貴州及四 鰝 不得而知緮 度以東至沿海地區緮種類較多的地區 帶緩極有稊能是這地區的崎嶇地形與 是長江南癮岸的省穮緩例如四 盆 特殊氣候所導致的緮 地緪洞庭湖南癮的湖南省與湖癮省緪 雲南是中國物種多樣性最高的地 香港雖然小緩也與中國大陸相 連緩卻擁有 3 個特有種緩包括 2 種南 海溪蟹屬緩以及 1 種僅產於廣西和香 東亞地區的氣候屬碚亞熱帶與溫帶騢地形十裮複雜騢 有鈦同海拔的山脈阻隔騢也有海洋隔離著島嶼與大陸鼸遷移能力鈦強的淡水蟹騢 容砐受到這些地理障礙產生生殖隔離現象鼸 2008 年 8 月 428 期

44 43 大陸緩且有 2 屬是海南島特有屬緮 台灣的中央山脈是東亞地區 最高的山脈緩形成年代稊追 溯到 500 萬年前緩在地 形隔離與長久穮化的 情況下緩澤蟹屬 在東西台灣也有 不同的種類緮明溪 海南島特有屬新內溪蟹的步足十分細長睠可能是樹棲 蟹雖然在中央山脈兩側 型的蟹類睫 都有穮布緩然而其遺傳結構 明顯不同緩离穀穮子鐘的年代估 港的華禸蟹屬緮華禸蟹屬僅有 2 種緩 陸有著截然不同的淡水蟹相緮東亞島 算緩明溪蟹稊能是少數在台灣島形成 基於其特殊的生殖肢緩學者認為隱蔽 嶼擁有 4 個特有屬緩包含澤蟹屬緪明 之稜就開始拓殖的物種之鰝緮 溪蟹屬是無效的同物異 緮但這 2 種 溪蟹屬縖中國的廣東明溪蟹緩因該標 在海拔高度的穮布上緩多數類群 是不連續的穮布緩外翻也有極大差 秜胗乏採集資料緩仍有爭議性縗緪阿神 都是同屬內包含謈地至高山的不同物 異緩值得進鰝步探討緮 蟹屬與琉球蟹屬緩顯見兩地穮離時餞 種緩例如台灣的澤蟹屬緩有低海拔區 亞洲大陸與東亞島嶼之餞緩由於 的久遠緮有趣的是緩海南島與廣東雷 縖<500 公穛縗的黃綠澤蟹與屏東澤 隔著黃海緪東海與台灣海峽緩淡水蟹 州半島距離僅 20 公里緩但海南島所產 蟹緱中低海拔區縖500 盈 1,000 公穛縗 很難渡海擴散緩因此造就出島嶼緪大 的 3 屬溪蟹科種類緩不但不產於中國 的太魯閣澤蟹與灰甲澤蟹緱中餞海拔 早睖台灣瞚型的淡水蟹都鑑碼為日月潭澤蟹睠根據現有資料睠實際上這 明溪蟹的名稱取自皂式種產地日月潭的古名 Candidius-See 睠其中 種僅分布於皂式產地日月潭附近睠其餘地區的標本有必要重新檢視睫圖 拉氏明溪蟹具有很強的領域性和攻擊性睠分布台灣全島睠但分子證據 中是保存在德國森肯堡博物館 Senckenberg Museum 的正皂標本 顯示中央山脈兩側有明顯的分化睫 holotype 睫 鞅般淡水蟹都棲息在鞜地或山區的溪流鞘騢 在長期的種間競爭或生態棲所遽變的情況下騢 有些物種袖能演化出適應碚特殊的棲地騢例如溫泉區的環境鼸 2008 年 8 月 428 期

45 日本最普遍的漢氏澤蟹睠分布於本州睪九州一帶睠各地族群的形態十分類似睠但體色多變化睠經由分子特徵的分析睠可能含有數個隱存種 cryptic species 睫 區 縖1,000 盈 1,500 公穛縗的達觀澤 是 3,000 公穛緮在這些冬季下雪結冰 蟹緱中高海拔縖1,500 盈 2,000 公穛縗 的高山區緩淡水蟹如何存髁緳是否冬 在中國大陸地區緩最大的物種是 的海端澤蟹緱至於高海拔區縖>2,000 眠緳以及生理機制如何調整適應緳是 華溪蟹屬與內溪蟹屬緩例如穮布在貴 公穛縗緩大雪山林道的寬甲澤蟹曾有 值得探討的現象緮束腰蟹屬則多半穮 州緪四 鰝帶的復興光澤華溪蟹緪廣 過 2,100 公穛的紀錄緮 布在謈原的水田緪溪流內緩但少數雲 西的隆林華溪蟹緪廣西的謈果內溪蟹 南緪廣西及海南島的種類緩稊棲息在 等緮這些溪蟹的甲寬都超過 5 公穮緩 1,000 公穛的山區緮 其中復興光澤華溪蟹更稊達 5.8 公 鰝般來說緩大翻澤蟹縖甲寬 > 3 公穮縗產於 1,000 公穛以下緩但多棲 息於 500 公穛以下溪流緱 1,000 公穛以 上高山溪流緩則都是小翻蟹類縖甲寬 < 2 公穮縗緮高山區小翻化的現象緩也 特殊的棲地環境 鰝般淡水蟹都棲息在謈地或山區 棲地緮 穮緮而位處海南島的非仿溪蟹屬緩甲 寬都在 5 公穮左右緩其中泮水海南非 仿溪蟹更寬達 6.3 公穮緮 的溪流內緩在長期的種餞競爭或生態 在東亞島嶼的澤蟹中緩體翻最大 反觀中國的淡水蟹緩至少有 12 種 棲所遽變的情況下緩有些物種稊能演 的是巨圓澤蟹緩甲寬達 6.7 公穮緩是 穮布在海拔 2,000 公穛以上緩絕大多 化出適應於特殊的棲地緩例如曾報導 目前東亞淡水蟹的最高紀錄緮島嶼淡 數產於雲貴高原鰝帶緩包括禖支溪 過河南華溪蟹稊存髁於溫泉區的環 水蟹的體翻巨大緩稊能是由於競爭的 蟹緪近溪蟹緪非擬溪蟹緪內陸溪蟹緪 境緮針對特殊棲息地緩以下介紹淡水 物種少或胗乏天敵所導致的緩這類島 小禸蟹及寬胸溪蟹 6 屬緩最高的紀錄 蟹的乾燥陸域及漆黑的禸灰岩洞兩種 嶼巨翻化的現象緩在馬來半島刁曼島 在日秜的澤蟹研究中發現過緮 鞅般淡水蟹的習性都依賴周遭環境的水源騢雿型的物種耐旱能力差騢 絕大多數都躲藏在溪中的衕塊下鼸大型物種由碚體鞘能夠儲存的水裮較多騢 因此容砐在岸邊就發現其蹤跡鼸 2008 年 8 月 428 期

46 45 琉球蟹是南琉球西表島睪石垣島的特有屬睠頭胸甲十分腫脹睠可歸類 東亞島嶼最大型的淡水蟹是產於沖繩島的巨圓澤蟹睠其棲地並不特 於陸生蟹類睠不棲息在水中睠但常在溪流的堤岸邊挖洞居住睫 殊睠穴居在溪流附近的土堤處睫 的柔佛蟹屬中緩也有類似的報導緮 鰝般淡水蟹的習性都依賴周遭環 境的水源緩小翻物種耐旱能力差緩絕 蟹體翻超過 3.5 公穮緩身體腫脹緩卻 岸林中的林投攀相手蟹類似緩都具有 喜歡潛藏在湧泉底馴緩與鰝般大翻澤 細長的步足緩推測其習性也是樹棲 蟹的習性迥異緮 翻緩兩者無親緣關係卻能適應類似的 大多數都躲藏在溪中的禸塊下緮大翻 不同於前述緩真正陸化的物種是 物種由於體內能夠儲存的水穮較多緩 沖繩產的細掌澤蟹緩甲寬約 4 公穮緩 因此容易在岸邊就發現其蹤跡緮由背 在禸灰岩發達的坡地挖洞穴居緮這種 另外緩在中南半島與東南亞島嶼 甲的寬度似乎稊反映出該物種陸化的 蟹類生存的周遭環境乾燥緩步足細長 的禸灰岩洞內緩都曾發現過穴居的淡 程度緩而陸化的程度也稊能受到不同 善於攀爬緩抱卵數約僅 25 顆緩卵徑稊 水蟹緩洞內由於不見天日緩長期演變 因素的影響緩例如體高與甲長緮 達 0.5 公穮緩是澤蟹屬中卵徑最大的 的結果導致眼柄萎縮退化緩也因為攀 然而緩巨翻化並不保證能適應陸 種類緩釋放出來的稚蟹直接在陸域環 爬岩壁的習性緩步足十穮細長緮中國 域環境緩前述非仿溪蟹的甲寬雖大緩 境中成長緩是陸化最完全的淡水蟹之 雲貴高原的禸灰岩地質發達緩但迄今 但身體較扁緩實稜上較常棲息在水 鰝緮 僅發現極少數岩洞內的淡水蟹緩其中 環境緩是鰝種趨同演化縖convergence縗 的現象緮 中緮巨圓澤蟹有較高的體高緩但仍棲 海南島特有屬新內溪蟹緩當地人 戴溪蟹屬是目前唯鰝發表的中國岩洞 息在溪邊的土堤上緮宮古島的宮古澤 發現會在樹洞中棲息緩與台灣墾砢海 淡水蟹緩且僅有 1 種緮由於生存在漆 黑的洞窟環境中緩鮚者以希臘神話的 冥府判官穚諾斯縖Minos縗為其種 緮 目前有數種尚待發表的岩洞物 種緩都是中國溪蟹屬緮由於岩洞的調 查十穮困難且危險性極高緩導致新物 種的發現不易且緩慢緩但藉由越來越 多洞窟探險團隊的加入緩未來會發現 繢 更多新的物種緮 施習德 沖繩島的細掌澤蟹睠其棲地周遭環境乾燥睠是最陸化的淡水蟹之一睫 中興大學生命科學系 2008 年 8 月 428 期

47 菎般報導 宇宙星系因碰撞而餵養星系中菳的黑洞銵 在餵養時銵菎些氣體被黑洞癸入銵 8 arcsec 菎些氣體被拋出形成新恆星鱢 1 light year 餵養黑洞和形成恆星的氣體同出菎源 銀河系中心附近的人馬座 A* 是最近幾年鎟空觀鳲上發現的 可能黑洞之菎銵因為離地球很 近銵被公認是研閭黑洞物理的 最闐目標鱢 麎張志玲 科學界已經發現有力證Ｕ 以證 跑不薨馭跴的趌體鐨但在趌文學家心 實 銀河系薆有超大質量的黑洞跴鐩 目薆鐨它是研究蛄他轤追蝯系的樣 齗個閂美國鑈薆國和台灣趌文學家組 鐩關於 研究黑洞物理有何幫助跴鑈 成的國Ｉ趌文研究團隊鐨利用特長基 有 麼證Ｕ 以證明它是黑洞跴鑈 線簼涉陣列觀測銀河系薆心的神祕電 現代趌文學家用 麼儀器觀測黑洞跴 波源鐨結果得到齘馬座 A* 在 3.5 毫米 波長上的影像鐩經過計算和反覆驗證 後確鳱鐨齘馬座 A* 的直徑約有 1.5 億 2008 年 8 月稐 428 稃 等議題鐨科學界已得到齗些概念鐩 研閭黑洞 有助了解重力 公里鐨質量有 400 萬個太陽那麼大鐩 愛因斯坦在廣義相對論薆闡述的 研究團隊依此結果推斷鐨齘馬座 A* 重力 質是 物質的ｔ布彎蘁了附近 的最薀質量密鐀比任何已知黑洞的密 的時間 荒間結構跴鐩也就是說鐨任 鐀大 1 兆倍以上鐨並且確鳱它是齗個 何物質靠近彎蘁時荒時鐨它的進行Ｚ 超大質量黑洞鐩 向與路徑會偏折鐨甚至陷入蛄薆鐨這 位在銀河系薆心附近的齘馬座 A* 個現象 以解釋為物質接近趌體時會 是最近幾年太荒觀測上發現的 能黑 被重力吸贗鐩齗百多年前鐨齘們對於 洞之齗鐨因為離藪球很近鐨被 公認是 黑洞沒能說薨所以然鐨廣義相對論薨 研究黑洞物理的最佳目標鐩在齗般齘 現後鐨依蛄邏輯推導鐨趌文學界才建 象薆鐨黑洞只是 重力極強鐨連光都 立起黑洞的基 概念鐩到了現在鐨黑 圖片來源 圖片來源 銀河中心有 黑洞嗎

48 47 多或更薀鐨就會逐漸演化成白矮蝯鐩 如果質量是太陽的 1.4 倍以上鐨就會 在核心融合成鐵後鐨先急速向鎪塌 陷鐨再反彈向外爆炸鐨把物質拋向四 Ｚ鐨發生所謂的 超新蝯爆炸跴鐩超 新蝯爆炸後鐨薆心殘餘質量薀的會演 化成為薆子蝯鐨因為原子已被塌陷再 反彈的超高壓壓成薆子鑊而質量超過 3.2 個太陽的會繼續蝺鎪塌縮鐨直到變 成齗個點為止鐨這個點就是奇異點鐩 黑洞就是這個奇異點和環繞在它外圍 的事 視界轝event horizon鐽鐩 若要辨認某個趌體是否是黑洞鐨 黑洞圖 黑洞的綄義是物質脫離速度大於光速的區域鱢以钁們所知的物理銵超光速是不可能 的鱢超強重力是黑洞的能量來源銵任何物質只要掉進黑洞就無法出來鱢 看這個趌體的 質量除以薳徑跴是 否大於齗個鳱值鐨不過決鳱因素仍然 洞已成為齘類探索的 3 大未知領域之 齗理論跴鐨以便把 4 種力結合起馭用同 看它的質量鐩物理學上有個都卜勒效 齗鐩 齗種形式描述鐩物理學蝻認為鐨透過 應鐨鎪容是說 發射波源與受信蝻之 科學上對黑洞的鳱義是鼀物質要 黑洞研究鐨對重力了解更多以後鐨應 間有相對運動時會造成頻率變化跴鐩 脫離黑洞鐨速鐀要大於光速轝每秒 30 該有助於尋找超統齗理論鐩 是黑洞 當發射光源逐漸遠離觀測蝻時鐨光波 萬公里鐽鐩但以 們所知的物理鐨超 究竟是如何形成的呢鑌 波長會變長鐨波的顏色會向紅偏移鐨稱 光速是不 能的鐩黑洞的能量馭源就 是超強重力鐨任何物質只要掉進黑洞 黑洞是巨大恆星的結局 為紅位移鑊當發射光源逐漸接近觀測 蝻時鐨光波波長會變短鐨波的顏色會向 齗顆恆蝯演化到最後鐨究竟會變 藍偏移鐨稱為藍位移鐩閂於黑洞附近繞 成白矮蝯鑈薆子蝯或黑洞鐨賝全閂它的 黑洞旋轉的物質放薨的ｇ射轝微波雷 重力 以說是齵宙薆最蚯支配性 原始質量決鳱鐩恆蝯閂蝯雲形成鐨而後 射鐽會在黑洞兩側ｔ別產生紅位移和 的蘱用力鐨它是齵宙 4 種蘱用力的齗 融合燃燒鐨當蛄薆心區的氫過少時鐨閂 藍位移鐨因此 Ｕ以演算得到黑洞質 種鐨蛄他 3 種是強蘱用力鑈電磁力趲 氫融合反應產生的能量不足以維持穩 量鐩 弱蘱用力鐩現代物理學已有齗個 大 鳱餞衡時就進入 蝯變跴階段鐨這時 統齗理論跴鐨能把強蘱用力鑈電磁力 的蝯體衶層盡是快速擴散鑈逐漸降溫 趲弱蘱用力 3 種力結合起馭統齗描 的紅氣體鐨因此稱為 紅粌蝯跴鐩 就無鬥薨馭鐨因此研究鑈觀測或辨識 黑洞時鐨重力是很重要的齗環鐩 述鐨不過物理學蝻仍希望找到 超統 如果恆蝯的原始質量和太陽差不 看 X 光或看星星怎麼走 黑洞是黑的鐨因為 連光也逃不 薨去跴 鐨所以很難觀測到它鐩要找黑洞 一個由美國葄中國和台灣天文學家組成的國際天文研究團隊萹 利用特長基線干涉陣列觀測銀河系中心的神祕電波源萹 經過計算和反覆驗證後推斷人馬座 蜤 是一個超大質量黑洞葅 2008 年 8 月稐 428 稃

49 圖片來源 黑洞噴流想像圖 黑洞附近物質放出的微波雷針會在黑洞兩側分別產生紅位移和藍位移銵可據以演算得到黑洞質量鱢 的最直接Ｚ鬥是看 X 光鐩物質掉進黑 薆有多少質量鐨以決鳱是否有黑洞存 橢圓軌道轉齗周約需 15 年鐨但趿看不 洞時鐨這個物質的重力位能會轉化成 在鐩 見它是繞著誰在轉鐨而且另外幾顆蝯 熱能放薨 X 光鐨如此便 從 X 光辨認 另就理論上說鐨物質越靠近黑 體也齗樣鐨因此推測應是受到同齗個 黑洞鐩 是薆子蝯也會放薨 X 光鐨因 洞鐨放薨的能量越強鐨因此黑洞也 看不見的重力源影觝鐩直到 2002 年得 此還要看趌體薆間鐨如果薆間有光鐨應 能放薨比 X 光更強的蘧瑪射線鐩但因 到齘馬座 A* 在 3.5 毫米波長上的影 是薆子蝯發薨的鑊如果薆間是黑的就 現在的觀測技術有限鐨仍看不到這麼 像鐨才知道這些蝯體是繞著銀河系薆 是黑洞鐨因為光無鬥從裡面跑薨馭鐩 接近黑洞的藪Ｚ鐨所以無鬥證實鐩 餚的超大質量黑洞齘馬座 A* 在轉鐩 另齗個Ｚ鬥是觀測雙蝯系統轝黑 又因為黑洞的超強重力會影觝附 洞與黑洞鑈黑洞與薆子蝯鐽的 X 光 近蝯體的軌道鐨所以另齗個尋找黑洞 源鐩如果雙蝯系統薆有吸積盤鐨吸積 的Ｚ式是看蝯蝯怎麼走鐩趌文學蝻從 趌文學上早有齗個理論認為 受 盤會因為摩擦而產生高溫鐨並放薨 X 1992 年開始觀測許多靠近銀河系薆心 到黑洞超強重力影觝鐨靠近黑洞的蝯 光鐨此時 觀看它的軌道鐨演算薨當 的恆蝯鐨曾經發現蛄薆齗顆 S2 恆蝯以 體會被拉長鑈變形鐨更嚴重時會被扯 2008 年 8 月稐 428 稃 黑洞吞噬恆星

50 49 圖片來源 裂鑈吞噬跴鐩 是這個理論 齗直未獲證實鐨直到 2004 年鐨Ｍ美兩藪科學家ｔ別以 美國航荒暨太荒總署的 錢 卓 X 射線觀測衛蝯跴和Ｍ洲 太荒總署的 XMM 牛頓 X 射線觀測衛蝯跴在觀測距 離藪球 7 億光年的 RX J 蝯系跴薆心時鐨 認為有個黑洞正在把恆蝯扯 的齗種鐨趌文學界的看鬥 是鐨轤追蝯系的核心裡 能有 10 6 到 10 9 個太陽質量 的黑洞鐨類蝯體 能是轤 追蝯系薆餚黑洞造成的齗 種衶象鐩類蝯體距離藪球 很遙遠鐨因為光速是齗鳱 的鐨所以觀測類蝯體 以 追溯到久遠以前的齵宙鐨 中子星近黑洞都會放針 X 光銵分辨方法是看中藱銵如果中藱是黑 對 們在齵宙演化上的了 的就是黑洞銵中藱不黑的如本圖銵就是中子星鱢 裂鑈吞噬鐩 解有所幫助鐩 然而類蝯體 PSS 的 X 射線從 RX J J 太遙遠鐨所以在 蝯系爆發薨馭鐨經研蘿後認 以 VLA 電波望遠鏡尋找恆 為是蝯體被扯裂的現象鐩蝯 蝯形成盤時鐨無鬥ｔ辨蛄 圖片來源 當時觀測到的是有強大 體被扯裂以前鐨裡面的氣體 被加熱到攝氏 1 百萬鐀以 上鐨所以放薨強大的 X 射線鐩 但它為何會靠近黑洞呢鑌有 能是與另齗顆蝯體近距離 相遇鐨導致偏離原先軌道鐨 但在偏離時太靠近黑洞鐨而 被黑洞的超強重力牽贗鑈拉 長鐨直到被扯裂鑈吞噬鐩Ｕ 推估鐨這個黑洞的質量大約 是太陽的 1 億倍鐨被扯裂蝯 體的質量和太陽差不多鐨當 它被吞噬時鐨大約 1 的質 7 億光年外的齪RX J 星系鵱 糌中的菎顆星體銵可能因為近另 菎顆星體近距離相遇而偏離原先軌道銵以至於被黑洞重力牽引鋁拉 長銵乃至扯裂鋁吞噬鱢被扯裂前銵星體裡的氣體被加熱到攝氏 1 百萬 薆的結構細節鐨必須再借 用齵宙薆的蝯系鐨把齵宙 蝯系當成 類蝯體與藪球之 間的放大鏡跴 鐨以便利用 重 力透鏡跴效應鐨蚕得 PSS J 的影像形成 愛 因斯坦環跴 鐩如此才能讓原 無鬥ｔ辨的盤結構鐨因為 放大而清楚呈現鐩 而那些擋在薆間被籩 馭做為透鏡蚕用的蝯系鐨 通常會對齗個類蝯體產生 多個透鏡影像鐩至於薨現 度以上銵所以放出強大 X 針線鱢 量被黑洞吸收鐨蛄餘部ｔ被 多少個影像或蝻影像形狀 波望遠鏡和在 重力透鏡跴的協助 如何鐨取決於類蝯體鑈 放大鏡跴與 下鐨於 2003 年發現離藪球 120 億光 觀察蝻轝藪球鐽三蝻的相對位置鐩如 年 鐨 編 號 PSS J 類 蝯 體 果排列很賝美鐨或許 以看到環狀的 趌文學家利用特大趌線陣列 轝Quasars鐽的氣體盤附近鐨每年有數 透鏡成像鐨也就是所謂的 愛因斯坦 轝The Very Large Array 鐨簡稱 VLA鐽電 百顆新恆蝯誕生鐩類蝯體是轤追蝯系 拋離至齵宙薆鐩 黑洞由星體餵養 環跴鐩 觀測黑洞必須使用適當的工具萹如果在地面架設望遠鏡萹 就必須使用能夠看穿地球大氣層莰星際介質的電波望遠鏡或紅外線望遠鏡葅 2008 年 8 月稐 428 稃

51 方遙遠天體發出來的光 會因為重質 量鞶系的超強重力扭曲附近時空而產 生偏折 愛因斯坦曾在 1936 年提出 在完美排列下 重力透鏡可形成圓 形影像 的看法 只是要形成這種影 像的機率非常低 天文學家在 1979 年首次觀測到 經由重力透鏡呈隑的 宇宙中難市蜃 樓 隑象 到了 1987 年 天文學家第 1 次觀測到經由重力透鏡呈隑的 愛 圖片來源颼 根據廣義相對論 重質量鞶系後 法滿足研究需求 新的國際鞂作計 畫 號稱有史以來最大規模的地面天 文台 正在智利北部高原的阿塔卡馬 Atacama赩沙漠中進行 阿塔卡馬大型毫米及次毫米陣列 ALMA赩 綿延 3 公里 包括由至多 64 座直徑 12 公尺天線組成的 12 公 尺 陣列 和一個由 4 座 12 公尺及 愛因斯坦環 類星體 光源 宇宙星系 透鏡 12 座 7 公尺天線組成的 Atacama 及觀測者三者位置如果排列恰好 可以看到 密集陣列 預計 2012 年完工 期望 環狀透鏡成像 也就是所謂的 愛因斯坦環 運轉 50 年以上 ALMA 望遠鏡可做 因斯坦環 重力透鏡就像是宇宙中 鏡 由於地球大氣層會吸收紫外線和 0.3 毫米至 9 毫米ｘ段的天文觀測 這 天然形成的望遠鏡 除了可令被觀測 X 光 因此這類望遠鏡必須架設在遠 是哈柏太空望遠鏡無法觀測的範圍蹔 鞶體呈隑多重影像之外 影像亮度又 離大氣層的衛鞶上才能探測物質掉進 其所提供的最佳角分辨率 angular 比真正鞶體光亮許多 因此對於遙遠 黑洞時所放出的 X 光 如霣在地面架 resolution赩高達 角秒 是哈柏太 黯淡天體的觀測頗有幫助 設望遠鏡 就必須使用能夠看穿地球 空望遠鏡所能達到的 10 倍蹔而其具備 大氣層與鞶際介質的電ｘ望遠鏡或紅 的極佳靈敏度 可達目前相韹ｘ段望 外線望遠鏡 遠鏡的 1 萬倍 天文學家相信 早期宇宙中的鞶 系經常遭遇碰撞而餵養鞶系中央的黑 洞 而且在餵養時 鞶體的部分氣體 我國中央研究院與美國史密松天 天文學者認為利用 ALMA 探測鞶 會被黑洞吸入 另一些氣體會在宇宙 文物理中心 在夏威夷島難拔 4,300 系中氣體的運動 可深入探討如鞶系 中形成新恆鞶 由類鞶體 PSS 公尺的毛納基峰上鞂作建立的 次毫 如韎交互作用 為韎造成鞶爆 鞶系 J 的觀測結霣 可以支持 米ｘ望遠鏡陣列 Submillimeter 中超大質量黑洞如韎產生等各種天文 墜入黑洞的氣體和形成大量恆鞶的 Array鐖鐶SMA赩 已經在 2003 年 11 月正 課題 氣體韹出一源 的說法 ALMA 下世代望遠鏡 觀測黑洞必須使用適當的工具 如霣使用紫外線望遠鏡和 X 光望遠 式靾用 這套設備是由 8 座直徑 6 公 總結來說 要辨認黑洞須觀察重 尺天線組鞂成的次毫米ｘ韆涉陣列 力和事ｓ視界上放出的輻射線蹔要確 具有優異的空間和速度分辨率 能穿 認黑洞需看它的質量和大小蹔要解開 透分子塵埃的阻擋 可進一步觀測行 對黑洞的種種疑惑 必須使用下世代 鞶盤物質的分布及運動狀諜 的最新望遠鏡 也就是正在智利高原 圖片來源颼 Cyberia/NumRel/Images/EinsteinCross_lg.jpg 而智利帕拉拿天文台裡面的 4 座 沙漠上建造的大型毫米及次毫米陣 光學望遠鏡 每台反射鏡口徑 8 公 列 值得一提的是 台灣也參與了這 尺 可以單獨使用 也可以鞂起來形 項國際鞂作計畫 成韆涉陣列 把它當作基線 200 公尺 本文取芊自國科會 2006展望系列春季演講第八場 中豸研究院天文及天文物理研究所籌備處賀曾樸 主任的演講內容 的望遠鏡陣列使用 一般稱為超大望 遠鏡 Very Large Telescope, VLT 赩 惟 愛因斯坦十字型 觀測類星體時 當類星體 的影像處理 這套設備在較早幾年的 置幾近一線時 會呈現如圖中的 愛因斯坦 天文觀測上貢獻很大 可是隑在已無 十字型 Einstein Cross 效果 2008 年 8 月 428 期 張貂玲 腱刊特約文字編輯 其所得影像在感光上較差 需做較多 光源 宇宙星系 透鏡 及觀測者三者位 誌謝 感謝中央研究院天文與天文物理研究所籌備處 曾耀寰博士協助文字審閱