全球降雨的两极化.pdf

中央研究院 週報 第 1160期 知識天地 全球降雨的兩極化－雨季更濕乾季更乾 周佳副研究員（環境變遷研究中心） 在過去有溫度計觀測一百多年的紀錄中，全球溫度上升的趨勢是相當明確的，特別是最近三十年，全球暖化 的速度有加快的情形。造成全球暖化的原因雖然仍有一些爭議，但是目前所有最先進的氣候模式均指出人為活動 所排放出的過量溫室氣體（例如二氧化碳）所產生的溫室效應是最有可能的原因。不論從觀測資料分析，或著是 氣候模式模擬，溫度上升是個全球性的現象，幾乎全球各地均呈現出暖化的趨勢，但增加的強度則會因地點的不 同而有所變化。例如，陸地上溫度增加的速度比海上快，極區（特別是北極）的溫度增加的速率遠較低緯度地區 來得快。 在全球逐漸變暖的過程中，降雨的改變是另一項影響人類生活甚劇的氣候變化，但是降雨的變化卻是一個相對 而言較為複雜的問題。不同於溫度的變化，降雨的改變不僅僅會因地點的不同而改變，並且降雨的變化有可能是增 加，但也有可能是減少的，這種在不同地區增加或減少的現象，造成觀測資料中全球降雨的平均值到目前為止仍無 明顯的趨勢。利用最先進的氣候模式模擬在二十一世紀末降雨的變化，多數模式的結果均指出全球平均降雨會隨溫 度的上升而增加，但區域的變化卻非常地不一致。以台灣為例，氣候模式的結果並無法肯定地告訴我們台灣在未來 較為溫暖的氣候下，降雨到底是增加還是減少。 如何降低不同氣候模式模擬結果間的差異，進而增加對於未來降雨預測的能力與準確度？瞭解降雨改變的原因 及動力機制是一個可行的方向。首先針對「政府間氣候變遷委員會」IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change ） 在2007 年所發表的氣候模式模擬結果中的十六個不同的模式，進行在 1960～2099 期間熱帶降雨（30°S～30°N ）變 化的分析。因為南北半球的降雨隨季節的改變相同，所以這裡僅呈現北半球（0°～30°N ）平均降雨的分析結果。 ［圖1(a) ］所呈現的是北半球平均降雨在1960～2099 期間的變化率，即每十年降雨改變的速率。在北半球夏天時， 北半球的平均降雨率是增加的，然而在北半球冬天時，降雨卻是減少的，這結果顯示降雨的改變有著非常明顯的季 節變化。一般而言，夏天是降雨的主要季節（即雨季），而冬天卻是主要的乾季，所以上述降雨隨季節改變的現象 隱含著雨季降雨有增加的趨勢，同時乾季降雨有減少的趨勢，這表示降雨的季節變化（即雨季及乾季的差別）有逐 漸加強的趨勢。更進一步地分析夏天和冬天的降雨變化，十六個模式的結果均顯示夏天的降雨是隨著全球暖化而逐 漸增加［圖 1(b) ］，十六個模式中的十五個模式結果亦顯示冬天的降雨是減少的［圖1(c) ］，所以這個降雨季節變化 增加的趨勢在多數的氣候模式中均可發現且是非常一致的。從氣候模式的結果預測，到了二十一世紀末降雨季節的 變化將會增加 15% ，這增加率遠比熱帶降雨平均值的變化（約4% ）大了許多。 1 中央研究院 週報 第 1160期 圖 1 ：(a)IPCC 第四份報告中十六個海洋及大氣耦合模式在 A2 圖2 ：相似於圖1 ，但針對觀測資料GPCP （紅色）及十六 的溫室氣體排放情境模擬實驗下，北半球熱帶地區 個海洋及大氣耦合模式的平均降雨在 1979-2005 期間 （0°-30°N ）在1960-2099期間相對於熱帶平均（30°S-30°N ） 的變化。 的平均降雨距平變化率的季節變化。單位為每十年每天可降 下多少公釐的雨水（mmday-1decade-1 ）。北半球熱帶地區平 均降雨距平在(b)夏天及(c)冬天隨時間的改變，單位為每天可 降下多少公釐的雨水（mmday-1 ）。 造成未來降雨變化會隨著季節而改變的原因是什麼？簡單的說，這和大氣環流，即何處氣流會上升，何處氣流 會下沈有關。在全球溫度增加的情況下，空氣中的水氣也會同時地增加，這是因為溫度較高的空氣能保有較多的水 氣。如果將大氣中降雨的過程比喻為利用電梯將水運送到頂樓，再將水往樓下倒的情形類似，當每