聯合國秘書長安東尼歐·古特瑞斯(António Guterres)在2019年9月23日邀集政府、金融、商業、民間團體等各界領袖召開氣候行動峰會(United Nations Climate Action Summit)，用科學數據提醒全球氣候正在加速變化，企圖為《巴黎協定》爭取更多支持。聯合國世界氣象組織(World Meteorological Organization, WMO) 在峰會發表了《2015-2019年全球氣候報告》(The Global Climate in 2015-2019；以下簡稱《氣候報告》) [1]，本文以這份報告引用的數據簡介值得全球關注的氣候變化和影響。

ＷＭＯ是運用科學儀器監測氣候的全球領導機構，實際執行觀測的體系稱為全球氣候觀測系統(Global Climate Observing System, GCOS)，國際間決定以其中的55個基本氣候變量作為氣候指標，提供每年監測數據和每五年全球氣候報告作為量化氣候現況的科學基礎。關於全球氣候指標請有興趣的讀者參考本刊第58卷第5期的《熱浪洶湧的夏天》的介紹。

《氣候報告》呈現的全球氣候變化現況包含：

 溫室氣體濃度增加
 全球氣溫升高
 海平面升高
 海洋暖化
 海洋酸化
 極區海冰範圍縮小及冰河消融
 極端天氣事件和重大災損發生頻繁影響增大

 溫室氣體濃度增加

大氣中主要的溫室氣體有水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)、氟氯碳化物(CFCs)、臭氧(O3)。作為指標性的溫室氣體濃度關鍵數據以空氣裏含量較大的CO2、CH4、N2O為代表，這三種溫室氣體造成的溫室效應分別占大氣總體溫室效性的66%、17%、6%。

人類運用科學儀器直接監測溫室氣體在20世紀中期才開始，第一個觀測站由美國海洋與大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA) 在1958年於夏威夷設立毛納羅亞天文台（Mauna Loa Observatory），早期僅測量CO2的濃度，在1980和1990年代才開始穩定觀測CH4和N2O。毛納羅亞天文台在2020年1月測得CO2濃度為413.40ppm (part per million/百萬分率，即一百萬單位體積氣體中含有413.40單位體積的二氧化碳)，比2019年1月多出2.57ppm，從1958年至今的CO2濃度清楚顯示持續上升的特性（圖1）。



1958年3月至2020年1月在美國夏威夷Mauna Loa測站量到的二氧化碳(CO2)濃度(單位：百萬分率ppm)。紅線是每月的測量結果，黑線為減去二氧化碳氣候平均的季節變化之後的結果
資料來源：圖片摘自 Earth System Research Laboratory/Global Monitoring Division: Trends in Atmospheric Carbon Dioxide

大氣的CO2濃度上升速率和人造CO2的增加速率相當吻合，目前測量到的數據已相當確定人造CO2的排放是造成大氣中CO2濃度增加的主要因素。2015-2019年人造CO2全球總量達20.7兆噸以上，高於2010-2014年的20.0兆噸。在2011年之後，CO2、CH4、N2O都以平均每年增加18~21%的速率增長(表1)。

表1. 地球大氣的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亞氮(N2O)濃度與變化

註：濃度單位：CO2為ppm (part per million，百萬分率)，CH4為ppb (parts per billion，十億分率)，N2O為ppb。增長率單位：CO2為ppm/year (每年增加ppm)，CH4為ppb/year，N2O為ppb/year。增長率是以2015-2017平均濃度和2011-2015平均濃度的差值計算，工業化以前的濃度是指1750年以前的平均濃度。
資料來源：《2015-2019年全球氣候報告》表1

 全球平均氣溫

2015~2019年是1880年有儀器紀錄以來最溫暖的五年(圖2)，平均氣溫相較於工業化之前(1850~1900)大約高出1.1°C左右。雖然陸地上因受地形影響氣溫變化比較複雜，溫度估算必須考慮的因素甚多，近五年全球普遍偏暖是明顯的事實。在格陵蘭南方的北大西洋、東印度洋、西非近海以及南太平洋40°S以南的一些區域近五年海洋上的海表面溫度比1981~2010年冷，但多數區域明顯偏暖。簡言之，全球暖化無庸置疑是近五年氣候變化最明顯的特徵。

 海洋變化

1.海平面上升
海洋是地球氣候系統的核心部分，指標性的變化包括海平面上升、暖化、酸化三部分。衛星觀測在1993年左右開始之後才有比較準確的全球平均海平面高度資料，圖3顯示1993年以來海平面的平均上升速度為每年3.39毫米，最近五年(2015~2019)則以每年5毫米高於平均的速度上升。1997~2006年的平均上升速度為每年3.04毫米，2007~2016年的速度為每年4.36毫米，有科學研究證實陸地上的冰河大量融化是造成後期上升速度較前期快的主要原因。

圖3. 1993~2019年衛星觀測的全球平均海平面高度，扣除季節變化並以6個月滑動平均平滑後的時間序列圖(陰影區域表示估算全球平均海平面高度的90%信心水準，虛線為觀測資料校準之後重新計算的結果)
資料來源

2.海洋暖化
由於海水的熱容量遠大於空氣，人為因素造成大氣暖化再由大氣向地表輻射的能量至少有90%被海洋吸收了，這個結果從2005年之後有比較好的觀測資料估算全球海洋熱含量得到證實。近15年全球海洋熱含量以2018 年最高，2017年其次，2015年第三，2016年也高於2015以前的年份。因此，2015~2019年是有儀器觀測紀錄以來全球海洋熱含量最高的五年。

3.海洋酸化
海洋除了吸收大氣向下輻射的熱量，也吸收了大氣向下傳送的CO2。人為排放的CO2每年約有30%最終落入海洋，成為海洋酸度升高的主要原因。圖4是美國NOAA在夏威夷觀測的大氣中CO2 濃度和海水中CO2濃度和酸度，CO2的pH值越低表示酸度越高，可見2015年之後的海洋酸度明顯高於2015年以前。海洋酸化造成貝類與珊瑚的大量死亡，嚴重影響海洋生態，是氣候系統監測項目中極重要的一項。

圖4. 海洋CO2濃度(綠色線)與酸度(藍色線)和大氣CO2濃度(紅色線)的關係(海洋資料觀測站Station ALOHA和大氣資料觀測站Station Mauna Loa 位置顯示在圖中) 資料來源

 冰圈

1.極區海冰範圍縮小 2015~2019年在南北極的海冰範圍與1981~2010年平均值相比都明顯減小。1979年開始由衛星觀測海冰範圍，看到海冰覆蓋範圍隨季節變化明顯，在夏季結束的月份也就是北半球為九月南半球為二月時極區海冰範圍最小，而在冬季結束的月份也就是北半球為三月南半球為九月時極區海冰範圍最大。海冰範圍變小的趨勢在北極比南極明顯，在海冰季節性覆蓋範圍最小的月份也比其他月份有更明顯的縮小趨勢。1979~2018年期間北極九月的海冰範圍平均變化速度約為每十年減小12%，而三月海冰範圍的變化速度是每十年減小2.7%。南極海冰範圍在2015年以前沒有明顯的變化趨勢，但在2016年之後每一年的二月海冰範圍都小於1981~2010年平均值，2017年達到1980年以來的最低值而2018年為次低，2019年仍低於2016年紀錄，是否在2020年之後還會持續偏低？有待繼續觀察。

2.冰河消融 除了監測海冰範圍的變化，陸地上的冰河消退也是氣候監測的重要指標。圖5顯示冰河總質量相較於1976年的逐年累計的差值，呈現2000年之後冰河加速消融的事實，2000年之後的消失速度大約是1990年以前的兩倍。近十年冰河減少的質量據估計至少有30兆噸，能造成海平面每年上升0.8毫米的變化。
此外，北半球陸地積雪面積在1980年代中期之後也較之前明顯減少，減小幅度各個月份不同，五、六月的變化最顯著。

 降雨

雨量監測數據顯示2015~2019年比之前五年更濕，可能是氣候的自然變異，不同區域之間的差異相當大。明顯偏濕的區域包括非洲、不包含印度的亞洲、澳洲西南部、南美洲南部等地區；明顯偏乾的區域有非洲南部、印度季風區和在阿拉伯海與波斯灣北方的陸地、歐洲、北美中部和東北部、澳洲北部和東部。

 極端事件

氣候變化對社會和經濟的衝擊主要是藉由氣候中極端事件造成的影響，這些極端事件有快速變化的劇烈天氣如：颱風、洪水、熱浪，也有緩慢變化如：乾旱。

2015~2019年死亡人數最高的氣象災害是「熱浪」，還有伴隨熱浪而至的「野火」。數據顯示近年來在北極、格陵蘭、亞馬遜雨林區發生的野火帶有氣候變化加劇的警訊， 2019年六月北極野火釋放到大氣的CO2總量有5千萬噸，比2010-2018年北極野火釋出的總量還多。

2015~2019年造成最大氣象災損的天氣系統是「颱風」，以2017年大西洋颶風哈維(Harvey)造成超過一千億美元災損的金額最高，死亡人數則以2019年三月在印度洋生成的伊代(Idai)颱風造成非洲1,303人死亡的人數最多。影響最大的極端天候主要有七種類型：颱風、極端降雨和洪水、龍捲風和其他中小尺度風暴、熱浪、乾旱、野火、寒潮，從《氣候報告》列舉的嚴重事件來看在亞洲以極端降雨和洪水的發生比例明顯高於其他區域，乾旱發生比例明顯低於其他各洲。

量化人類造成的氣候變化對極端事件發生機率的影響是近幾年興起的研究領域，稱為「極端事件歸因」(attribution of extreme events)。2019年美國氣象學會會刊出版的特輯[2]有研究分析了2015~2017年發生的77個極端事件個案，發現其中62件的發生機會可因人類活動造成的氣候變化影響而增加，熱浪和野火事件全數脫離不了人為的影響。維持時間較長發生範圍較大的事件比小區域變化快的事件容易辨識人為的影響程度，如颱風、極端降雨和洪水、龍捲風和其他中小尺度風暴等類極端事件，由於變化快尺度較小還不能用目前的科學技術判斷事件發生機率受人為氣候變化的影響程度。

 結語：聽數據說氣候

WMO公布的氣候監測數據和分析與研究結果，不斷提醒我們地球氣候系統的變化有人類的影響，而氣候變化也影響著人類的個體和群體生活。特別需要注意的氣候風險有：饑荒、健康、海洋生態、生產力四大面向。聯合國糧食及農業組織(Food and Agriculture Organization, FAO) 指出，全球營養不良人口(undernourished people)總數在2005~2015年這段期間的變化呈現穩定和緩慢下降趨勢，但是在近五年(2015 ~2019)趨勢卻轉為緩慢上升。氣候變化和極端事件頻繁以至於農產歉收是造成飢荒的主要原因，災情在非洲最嚴重。2018年全球有 8.21億人生活在營養不良的狀態，比 2015年增加了3620萬人。短短的三年時間全球竟增加了比台灣總人口1.5倍還多的人受困於營養不良和長期飢餓，人類豈可繼續漠視氣候的變化和影響？

聯合國世界衛生組織(World Health Organization, WHO) 指出，自1980年至今全球因熱危害發病或死亡的人口數逐年攀升，目前全球有30%的人口生活在有機會一年出現20天致命性高溫的風險中。颱風和洪水之類快速變化的極端天氣則是增加了傳染病爆發的風險。全球有13億人住在霍亂高風險地區域，非洲有400萬人住在最高風險的霍亂爆發熱點區域。學者發現聖嬰現象(El Niño)是影響非洲乾旱或洪災以至於影響霍亂風險的重要因子，若能準確預測聖嬰現象將有助於降低非洲霍亂風險。

不斷增暖變酸的海水，使海洋生態面臨極嚴峻的挑戰。太平洋在澳洲東部大堡礁(the Great Barrier Reef)、斐濟、吉里巴斯、日本琉球附近等監測點都發現高於50%的珊瑚死亡率。海溫升高使海水氧溶解度(solubility of oxygen)下降，以至於在東太平洋和阿拉伯海及孟加拉灣等含氧量較低的海域的缺氧風險升高，減緩海水對流，加速海水酸化。

國際貨幣基金組織(International Monetary Fund, IMF)指出，氣溫升高1C會造成年均溫25C的開發中國家生產力下降1.2%。在2016年全球有20%的人口居住在受全球暖化影響明顯的開發中國家，2020 年則增至60%的人口居住在這樣的地方，本世紀末則可能有75%的人口居住在氣候暖化高影響區域。氣候監測數據和分析報告提醒我們的不僅是過去和現在，還有未來。