今(2020)年7月是臺灣有儀器紀錄以來最熱的7月，全島幾乎每一個氣象測站都刷新了7月的高溫紀錄。高溫絕對不是只在臺灣發生，從冬季開始全球各地時有破紀錄的高溫消息，其中又以西伯利亞高燒不退最受世界矚目。 西伯利亞已經連續三年出現異常高溫並伴隨有重大災害。2018與2019年夏季俄國和歐洲慘遭野火肆虐，為此本刊在第58卷第5期和第59卷第2期分別有筆者撰寫的《熱浪洶湧的夏天》和《看數據談氣候》兩篇報導。由於今年的上半年西伯利亞高溫更勝以往，有必要繼續介紹相關數據和歸因分析，關心全球氣候變化。

 西伯利亞之熱

西伯利亞的「熱」跟臺灣有關嗎？豈不知距離臺灣十分遙遠的西伯利亞有「野火」和「永凍土裸露」發生時，不但能危及歐亞兩大洲的居民健康，還會導致全球氣候暖化速度加快，進而影響人類全體的未來。

人造衛星觀測資料顯示，今年上半年西伯利亞野火位置最北火點出現在北緯71.6度，距離北極海僅有8公里。野火高峰期往往出現在7、8月盛夏，今年提早開始，意味著延燒時間可能更長，災害恐怕比往年更為嚴重，是全球氣候監測體系密切守視的重要標的。受野火污染的空氣有害人類健康，而以黑炭為主的污染物，掉落在高緯度或高海拔的冰河和積雪面上，則會加速冰雪融化，影響大氣輻射。黑色物質的太陽輻射返照率趨近於0，表示對於接受的太陽輻射能量能夠完全吸收；而白色物質的太陽輻射返照率趨近於1，表示對於接受的太陽輻射能量可完全反射，不會吸收。若在鋪滿白雪的地面撒上炭灰，黑碳吸收的熱可融化白雪，對於冰雪覆蓋面積縮小有助長作用。極區的冰雪覆蓋面積越小，地表能吸收的太陽輻射越多，越能加熱大氣，以致增暖全球氣候。

另一方面，終年覆蓋著廣大西伯利亞陸表的冰雪面積減少，意味著封藏在冰雪底下，可能有數萬年之久的永凍土正在逐漸失去冰雪的保護，直接裸出接觸空氣。有越來越多的觀測資料和真實案例指出地球上的永凍土面積正以驚人的速度下降，土壤裡的冰融為水，進而鬆動了土質，嚴重影響到北極海周圍區域的工程建設和居民安全；裸露出來的土壤，將長久埋藏在地下的有機體、病毒和甲烷等化學物質散布到空氣裡，隨風四散的病毒和溫室氣體正威脅著全體人類的健康，並加強了暖化。因此，不論是西伯利亞的野火或是冰雪覆蓋面積的縮小，都不利於人類減緩暖化和適應溫暖氣候。

 今年6月全球各地冷暖不同

依據美國國家海洋與大氣總署資料，今年6月的全球平均氣溫在，近141年的排名與2015年並列第三高溫，2019年排名第一，其次為2016年。圖1為全球各地今年6月溫度歷史排序分佈圖，圖中把排序結果簡化成五個類別，以凸顯不同區域之間的差異，俄國維科揚斯克市(Verkhoyansk)的位置也在圖上特別加了標註。維科揚斯克在今年6月20日以38C刷新了北極圈(66.5N)內的高溫紀錄，由圖1看到維科揚斯克附近鄰近北極海的西伯利亞東北部，6月溫度屬於「最熱」類別。不過，歐亞大陸上並非都是高溫，西歐、北歐、西亞的溫度明顯偏高，東歐、中亞、印度的氣溫則為正常甚至偏冷；西伯利亞東部鄂霍次克海西岸也有偏冷的訊號。在緯度較低的韓國、華南、臺灣附近則是「最熱」類別。

圖1的全球氣溫監測結果與中央氣象局氣候監測報告[1] 一致，報告中根據13個平地氣象站，計算的臺灣平均氣溫，在今年6月與2015年並列為1947年以來最熱(29.5C)的6月，1947年以前因測站數量較少沒有納入比較。

 歐亞最溫暖的冬天

雖然維科揚斯克的破紀錄高溫，使西伯利亞的暖化現象在6月受到全球媒體的注意，但上半年最異常的熱是在冬季而非初夏；今年西伯利亞暖化異於其他年份，主要在於持續的時間特別久。歐洲和亞洲在去年12月至今年2月的平均氣溫，為近141年來最溫暖的冬季，歐亞大陸2月平均溫度比1981-2010年平均值高出攝氏3.9度，極不尋常。

由圖2看到歐洲和亞洲異常高溫的區域特性，亞洲只在印度北部山區氣溫屬於正常些許偏冷類別，其餘區域以至於整片歐亞大陸的氣溫都明顯偏熱，歐洲與俄國和西西伯利亞達到「最熱」等級，東亞包括日、韓、中國沿海等區也是「最熱」。

比較圖1和圖2看到冬季偏暖程度明顯超過6月。冬季在歐亞大陸之外的「最熱」區域還有赤道附近的南大西洋與中緯度北大西洋。

東京氣候中心氣候監測報告，認為歐亞大陸冬季異常偏暖與北極震盪(Arctic Oscillation)持續保持正相位有關[2]。北極震盪是指大氣層的海平面氣壓在北極圈內與北極圈外中高緯度區域的變化有相位相反的「震盪」現象，也就是當北極圈內氣壓偏高時，則北極圈外的氣壓偏低，反之亦然。北極震盪的形成與北極附近大氣波動活躍程度有關，大尺度波動的活躍程度又取決於極圈內、外交界處的大氣穩定度；越多極區冷空氣往北極圈外推進，表示大氣越不穩定，因而容易激發大尺度波動。

北半球冬季永夜期間，北極圈內因太陽直接照射不到，以致溫度極低；和北極圈外太陽輻射可及的區域，形成強烈溫度對比。冷暖空氣在北緯60度附近交會，形成隨著緯度有明顯變化的溫度梯度，稱為極鋒(polar front)。極鋒區容易產生對流運動，以調節溫度差異，或形成高空噴流，以調節動能差異(圖3)。

圖3顯示北極震盪正相位狀態，極鋒位置偏北，極區偏暖、氣壓偏低，極區冷空氣限縮在偏北的極峰以北；極鋒以南的中高緯度區域，高壓偏強且溫度偏高。北極震盪負相位狀態，則是指極鋒位置偏南，極區偏冷但氣壓偏高，極區冷空氣隨大尺度波動向南延伸到比極鋒的氣候平均位置更南邊的中高緯區域，使中高緯區域高壓偏弱且溫度偏低。

換言之，北極震盪正相位時，極區高空噴流偏強，極鋒往北極偏移，極區氣溫偏暖；北極震盪負相位時，高緯度區域大尺度波動較強，極區高空噴流偏弱，極鋒位置隨大尺度波動南北變動，極區和中高緯區域的氣溫都偏低。

 西伯利亞最溫暖的春天

雖然北極震盪正相位在今年2月達到高峯之後便快速減弱，但西伯利亞的溫度並沒有因此下降，春季之後高溫依舊；特別值得注意的是，春季環流隨季節轉變為與冬季不同的型態。

由圖2看過冬季高溫是歐亞大陸上的普遍現象，春季在圖4看到歐亞大陸仍然氣溫偏高，然而在西歐偏暖等級已不像冬季的「最熱」。另一方面，西伯利亞的高溫到春季依然維持在「最熱」等級，但是「最熱」範圍比冬季縮小。美國與加拿大及東北大西洋的春季溫度，則屬於正常與偏冷等級（見圖4），與冬季(見圖2) 偏熱從美東與加拿大向東延伸到歐洲和亞洲截然不同。

比較圖4與圖2，可以看到圖4有大尺度波動造成的東、西溫度變化差異(偏熱等級與符號)偏大的遺跡；圖2則反映出與北極震盪正相位相符的東、西溫度變化差異偏小，但南北差異偏大的結果。3月之後北極震盪指數趨近於0，並且4、5月都是負相位[3]，表示大尺度波動在春季變得活躍。東京氣候中心氣候監測報告[2]，指出5月出現了震幅甚大的烏拉爾山「阻塞高壓」，引導北非和地中海區域熱空氣至西伯利亞，情況與2019年西伯利亞熱浪相當類似。

 人類活動助長西伯利亞之熱

本文介紹了今年上半年西伯利亞持續偏暖的主要原因，但冬季和春季不盡相同。冬季是因爲極鋒偏北，北極震盪連續幾個月維持在正向位；春季則因阻塞高壓偏強，使偏暖空氣從副熱帶大西洋和地中海區域向西伯利亞和北極海傳送，造成西西伯利亞極端偏熱；北極海冰覆蓋面積也迅速縮小到自1979年有觀測紀錄以來的最低點。北極震盪和阻塞高壓都屬於氣候的自然變化，歐亞大陸氣溫冷暖變化也是自然現象，因此可否就此推測今年「熱」的原因，不是人為排放溫室氣體的結果呢？

世界氣象組織(World Meteorological Organization,WMO)在今年7月16日公布了由俄、法、荷、英、瑞等國科學家組成的世界天氣歸因計畫(World Weather Attribution Initiative, WWA)研究團隊以氣候動力模式完成的研究結果[4]，指出用現在的溫室氣體濃度模擬氣候變化，發現今年西伯利亞持續6個月的高溫現象，是發生機率極低的罕見或極端事件；但如果用工業革命前溫室氣體濃度模擬，發生機率更是大大減為先前的1/600；因此人為排放的溫室氣體使今年極端事件的發生機率增加了600倍。換言之，工業革命前的溫室氣體濃度模擬結果，顯示今年的西伯利亞持續六個月高溫現象的發生機會為8萬年一遇，可以說是幾乎不可能發生的，而人為排放溫室氣體把幾乎不可能發生的現象變為有發生的可能（發生機率高於140年一遇）。今年的例子是大自然對人類發出的再次提醒，若要降低氣候極端事件的發生機會，必須減少排放溫室氣體。WWA研究結果顯示，若只是將全球平均氣溫維持在比工業革命前高出1.5C的門檻值(目前已高出了1C)，似乎已不足以降低極端高溫發生機率，當務之急是要實現巴黎協議的目標，在2030年的溫室氣體排放量必須減至現在的二分之一。



圖1.2020年6月全球各地溫度歷史排序的類別分布圖--美國海洋與大氣總署環境資訊中心將1860年至今的全球陸面與海面空氣溫度網格化資料以每5度經緯網格解析度排序，溫度最高的前5%(>PR95)歸類為「最熱」，最低的5% (<PR5) 歸類為「最冷」，中間的30%為「正常」或「平常」，其餘以20%等分將相較於正常類別偏低的分為「明顯偏冷」或「偏冷」兩類，將相較於正常類別偏高的分為「明顯偏熱」或「偏熱」兩類。位於西伯利亞的維科揚斯克市(Verkhoyansk)在2020年6月20日觀測到38C高溫，是用科學儀器在北極圈內測量的單日最高溫紀錄，圖片來源

圖2.2020年冬季(2019年12月-2020年2月)全球各地溫度歷史排序的類別分布圖(資料處理方法與圖1相同；圖片來源

圖3.北極震盪(Arctic Oscillation, AO)示意圖--左圖為北極震盪正相位，右圖為北極震盪負相位；資料來源

圖4.2020年春季(3-5月)全球各地溫度歷史排序的類別分佈圖，資料處理方法與圖1相同。圖片來源