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熱浪洶湧的夏天

 


文/盧孟明
五年前我在本刊第54卷第5期〈氣候變遷調適的挑戰與瓶頸〉曾引用聯合國世界氣象組織(World Meteorological Organization, WMO)在2011年發表的報告，稱2001～2010年為「氣候極端的十年」(A Decade of Climate Extremes)[1]，全球平均氣溫在這十年是1850年以來最溫暖的十年並以2010年最熱。2003年歐洲發生長達一個月(7月20日~8月20日) 破紀錄熱浪事件，死亡人數超過35,000人，十年間還發生了許多前所未見的重大風災、水災、旱災和火災等災難事件，和氣候極端不無關係。

全球暖化速度未減

今(2019)年3月WMO發布〈WMO 2018年全球氣候狀況聲明〉(WMO Statement on the State of the Global Climate 2018) [2]，列出下列五項重點：
1. 2015～2018年是有紀錄以來最溫暖的四年，2018年是第四最暖年份
2. 海洋熱含量創歷史新高，全球平均海平面繼續上升
3. 北極和南極海冰範圍遠低於歷史平均值
4. 極端天氣在各大洲發生對居民生活和永續發展都有影響
5. 全球平均溫度已比工業革命前增高了1°Ｃ，我們沒有在朝向達到氣候變遷目標的軌道上前進也沒有控制暖化 

聲明報告發布不久，歐洲即遭熱浪侵襲(6月24日~7月2日)，奧地利、德國和匈牙利等國都有測站刷新高溫紀錄，造成15人死亡。七月下旬(7月21~28日)熱浪再次來襲，奪走5人性命。歐洲展期天氣預測中心( European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF) 先後在7月2日和8月5日發布消息[3][4]，指出2019年的6月是有紀錄以來全球平均氣溫最熱的6月，2019年7月全球平均氣溫與歷史最熱的2016年7月不相上下。

越來越熱的歐洲

〈WMO 2018年全球氣候狀況聲明〉(簡稱〈2018氣候聲明〉)指出2018年5至7月的氣候極為異常，北歐斯堪地那維亞的中部和南部以及芬蘭都出現破紀錄高溫，瑞典南部5~7月累積雨量跌破1748年以來的最低紀錄，總雨量甚至不到最低的一半。丹麥、挪威也都創了最熱最乾新紀錄，北極圈內也不能倖免。乾旱現象造成嚴重的農業損失，其中以德國最嚴重，4~9月是德國有紀錄以來第二乾的時期，瑞士東部出現有紀錄以來最乾的4~11月，捷克出現有紀錄以來最乾的1~8月。總之，2018年的春夏歐洲經歷到範圍甚大影響甚廣的高溫和乾旱。

2018年7月底和8月初的法國熱浪持續時間與2003年相似但強度較弱，造成1,500多人死亡。破紀錄的乾熱天氣也引發了破紀錄的野火，瑞典、拉脫維亞、挪威、德國、英國和愛爾蘭等地都遭野火肆虐。乾熱天氣導致中歐河流的流量大減，嚴重影響航運，萊茵河2018年運送貨物重量與2017年相比少了20~25%。歐洲夏季越來越熱似乎已成定局(圖1)，如何因應趨於頻繁的熱浪減少高溫對社會和經濟的影響？但願文明的歐洲人能為世界找到出路。
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圖 1. 北半球夏季半年(5~10月)歐洲平均氣溫長期變化曲線，資料長度為1850~2018年，顯示的數值是每年溫度與1951~1980年平均值差距(或稱溫度距平/temperature anomaly) 資料來源： http://berkeleyearth.org/2018-temperatures/

歐洲外的熱浪

今(2019)年3月WMO發布〈WMO 2018 2018年不僅歐洲受到熱浪侵襲，非洲和北美也不平靜。加拿大東部遭受多年來時間最長、強度最大的高溫事件，與熱有關的死亡人數約180人。東亞以侵襲日本的熱浪特別兇猛，7月23日熊谷縣觀測到41.1°Ｃ，創下日本觀測資料最高溫紀錄，這一年也是日本東部有史以來最熱的夏天，死於酷暑的人數有1,032人[5]。

日本氣象廳東京氣候中心將造成日本2018 年7月中下旬至8月初熱浪的天氣與氣候主要影響因素總結在圖2 [6]，指出2018年7月日本熱浪是受異常強大的南亞和西北太平洋副熱帶高壓的雙重影響，加上偏弱的副熱帶高空噴射氣流，以致於中緯度大氣波動振幅偏大，再加上全球異常偏暖的背景條件，蘊釀出7月底至8月初的極端高溫。青藏高原高壓的異常東伸和西北太平洋副熱帶高壓的異常西伸，都是歸因於南海、菲律賓海和西北太平洋附近熱帶對流活動特別活躍的影響，增強了南北方向的大氣環流，而活躍的熱帶對流活動則歸因於海表面溫度異常的影響，2018年夏季大洋海表面氣溫在北半球偏暖南半球偏冷。

圖 2. 造成日本2018 年7月中下旬至8月初熱浪天氣的主要影響因素，靠右邊界的紅色陰影和曲線顯示地表平均氣溫沿緯圈平均的距平值隨緯度的變化，25°N以北的中高緯度區域溫度偏高程度明顯高於25°N以南的熱帶區域（註：陸地佔緯度圈的比例在中高緯區域高於熱帶；最右邊的文字欄是對照圖裡英文說明的中譯) 資料來源：https://ds.data.jma.go.jp/tcc/tcc/index.html 
熱浪的發生情境經常有持續10~20天甚至更久的滯留性高壓籠罩。高壓區域的大氣垂直運動以下沉氣流為主，空氣穩定乾燥，不利對流雲和降雨系統發展，為地表吸收日照輻射能量提供有利條件，能有效加熱近地面空氣形成高溫天氣。 圖3顯示造成2018年7月中下旬至8月初北半球高溫天氣的主要環流因素，有副熱帶高壓偏強以及副熱帶和極區的高空噴流偏弱等重要現象，當高空噴流偏弱時伴隨噴流的波動往往異於平常的活躍。對照圖3和圖4（2018年7月極端天氣）一起來看能看到北半球的極端溫暖和少雨的區域與高空高氣壓區域有很好的對應關係，可見副熱帶和極區噴射氣流的位置北移強度偏弱是激發熱浪的重要因素。雖然噴流北移與偏弱以及歐洲上空高壓偏強等現象在以往也不罕見，是氣象專家相當熟悉歐洲乾熱天氣環流型態，但之所以引發熱浪是因為2018年在低緯度區域也是偏暖，使從副熱帶往北傳至西、中歐與北歐的空氣更加濕熱，加劇了熱浪的幅度。換言之，若不是有偏暖的背景氣候，歐洲與東亞的熱浪威力必定大大減弱。

圖 3. 造成2018 年7月中下旬至8月初北半球高溫天氣的主要環流因素(圖右方的紅色陰影區和說明規範同圖2)
資料來源：https://ds.data.jma.go.jp/tcc/tcc/index.html


圖 4. 2018 年7月極端天氣事件發生區域。極端天氣事件包括氣溫異常偏高(紅色)、氣溫異常偏低(藍色)、雨量異常偏多(綠色)、雨量異常偏少(黃色)。極端天氣事件是根據每週平均溫度或雨量判斷，用監測目標為中心，若為判斷異常溫度則資料前後加12天構成的31天時段資料計算30年（1980~2010）週氣溫資料的標準差，若為判斷異常雨量資料則資料前後加11天構成的29天時段資料計算30年週雨量資料的標準差，若監測目標的距平值高於3倍標準差則判斷為極端高溫或多雨事件，若監測目標的距平值低於3倍標準差則判斷為極端低溫或少雨事件
資料來源：https://ds.data.jma.go.jp/tcc/tcc/index.html 及 https://ds.data.jma.go.jp/tcc/tcc/products/climate/weekly/index.html

氣候行動新篇章

一些有遠見的科學家在上世紀70年代初就注意到全球氣候變化的嚴重性，呼籲人類要團結一致控制溫室氣體排放量以減緩暖化速度。將近半個世紀過去，科學家不斷提出的數據與努力已經引起全球重視，2015年通過的《巴黎協定》是一個重要的里程碑，標示出全球領導人在《聯合國氣候變遷綱要公約》(United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC)框架下達成協定，截至2018年11月已有184個國家及歐盟加入該項協定，該協定將以前所未有的速度迅速生效。《巴黎協定》將取代《京都議定書》藉政治力量引導世界將全球平均氣溫控制在比前工業化時代高2°Ｃ以內且爭取控制在1.5°Ｃ以內。

為支持《巴黎協定》的實施，聯合國秘書長安東尼歐·古特瑞斯(António Manuel de Oliveira Guterres)在今年9月23日召開氣候行動峰會(United Nations Climate Action Summit)，邀請來自政府、金融界、商界和民間團體等世界領導人齊聚一堂，聽取各方在2020年前為減少溫室氣體排放量增加採取的行動，為今年底在智利舉行的UNFCCC第25次締約國大會(COP-25)熱身。

WMO是聯合國體系的氣象專責組織，在因應氣候變遷行動扮有重要角色。為了讓各界決策者和地球村民了解氣候現況，WMO將所屬全球氣候觀測系統(GCOS)持續監測的55個基本氣候變量綜整成容易理解的四大類別七種全球氣候指標(圖5)，清楚呈現地球氣候系統大氣圈(atmosphere)、水圈(hydrosphere)、冰圈(cryosphere)、岩石圈(lithosphere)和、生物圈(biosphere)五大體系[7]中觀測資料比較齊全證據確實的指標性氣候變化量，有地表溫度、海洋熱量、大氣二氧化碳濃度、海洋酸度、海平面、冰河變化、北極和南極海冰範圍等，每年將鑑測變量的變化特徵公布在《氣候聲明》。2018年是發布《氣候聲明》的25週年紀念，標誌著WMO為UNFCCC提供權威科學數據，氣候學者持續致力於報導、分析和了解地球氣候系統變化的決心。本文只簡單討論了《2018氣候聲明》中的熱浪部分，其他指標留待未來另外撰文介紹。

圖 5. 世界氣象組織監測全球氣候變化的氣候指標，包括地表溫度、海洋熱含量、大氣二氧化碳濃度、海洋酸度、海平面、冰河、北極和南極海冰範圍
資料來源: 《WMO 2018年全球氣候狀況聲明》[2] 及 https://gcos.wmo.int/en/global-climate-indicators

參考資料

[1] The Global Climate 2001-2010, A Decade of Climate Extremes.
https://library.wmo.int/pmb_ged/wmo_1103_en.pdf

[2] WMO Statement on the State of the Global Climate 2018
https://library.wmo.int/doc_num.php?explnum_id=5789

[3] Record-breaking temperatures for June.
https://climate.copernicus.eu/index.php/record-breaking-temperatures-june

[4] Another exceptional month for global average temperatures.
https://climate.copernicus.eu/another-exceptional-month-global-average-temperatures

[5] Imada, Y. et al. (2019) The July 2018 high temperature event in Japan could not have happened without human-induced global warming, Scientific Online Letters on the Atmosphere, doi:10.2151/sola.15A-002.
https://www.jstage.jst.go.jp/article/sola/15A/0/15A_15A-002/_article

[6] Primary Factors behind the Heavy Rain Event of July 2018 and the Subsequent Heatwave in Japan from Mid-July Onward. Tokyo Climate Center, Japan Meteorological Agency.
https://ds.data.jma.go.jp/tcc/tcc/index.html

[7] 地球氣候系統，中央氣象局數位科普網．
https://pweb.cwb.gov.tw/PopularScience/index.php/weather/273-%E5%9C%B0%E7%90%83%E6%B0%A3%E5%80%99%E7%B3%BB%E7%B5%B1






盧孟明
臺灣大學大氣科學系教授