氣候變遷下之臺灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫

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(1)ISBN 978-986-01-7382-6 (平裝). 氣候變遷下之臺灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 內政部建築研究所研究報告中華民國 97 年 12 月.

(2) 氣候變遷下之臺灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 研究主持人：何明錦. 所長. 協同主持人：詹士樑. 教授. 研究員：林育慈、黃國慶研究助理：章佩如、張濱懷. 內政部建築研究所研究報告中華民國 97 年 12 月.

(3) 目錄. 目錄表目錄-----------------------------------------------------------------------------------Ⅲ 圖目錄-----------------------------------------------------------------------------------Ⅴ 摘要-----------------------------------------------------------------------------------Ⅶ ABSTRACT-----------------------------------------------------------------------------------Ⅸ 第一章緒論------------------------------------------------------------------------------------1 第一節研究緣起與計畫目的---------------------------------------------------------1 第二節計畫內容------------------------------------------------------------------------3 第三節研究方法與流程---------------------------------------------------------------5 第二章文獻回顧-------------------------------------------------------------------------------7 第一節氣候變遷之現象---------------------------------------------------------------7 第二節氣候變遷之衝擊-------------------------------------------------------------14 第三節國際組織之氣候變遷相關專案研究-------------------------------------17 第三章氣候變遷與都市防災系統-------------------------------------------------------27 第一節台灣氣候變遷模擬現況----------------------------------------------------27 第二節都市災害型態與衝擊-------------------------------------------------------45 第三節都市特性與氣候變遷衝擊-------------------------------------------------55 第四章都市防災對氣候變遷影響之因應策略----------------------------------------65 第一節各國都市對氣候變遷之因應做法----------------------------------------65 第二節都市防災因應氣候變遷之策略-------------------------------------------74 第三節都市防災因應氣候變遷各期程工作規劃------------------------------88 第五章都市防災空間規劃之調整------------------------------------------------------93 第一節都市防災空間規劃內容與程序------------------------------------------93 第二節因應氣候變遷之調整架構------------------------------------------------110 第三節調整內容與建議------------------------------------------------------------116 第六章結論與建議------------------------------------------------------------------------123 第一節結論---------------------------------------------------------------------------123 第二節都市防災因應氣候變遷之研究課題建議------------------------------125 附錄一：期初審查意見回覆表------------------------------------------------------------127 附錄二：第一次專家學者座談會會議紀錄---------------------------------------------129 附錄三：期中審查委員意見回應---------------------------------------------------------131 I.

(4) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 附錄四：第二次專家學者座談會會議紀錄----------------------------------------------135 附錄五：期末審查委員意見回應---------------------------------------------------------137 附錄六：各國都市對氣候變遷之因應做法---------------------------------------------143 附錄七：氣候變遷影響熱點地區（hot spot）檢核表----------------------------------169 參考文獻-------------------------------------------------------------------------------175. II.

(5) 目錄. 表目錄表 2-1-1 表 2-3-1 表 2-3-2 表 2-3-3 表 3-1-1 表 3-1-2 表 3-1-3 表 3-2-1 表 3-2-2 表 3-3-1 表 4-1-1 表 4-2-1 表 4-2-2 表 4-3-1 表 5-1-1 表 5-1-2. 2090-2099 年與 1980-1999 年預測之氣溫差距------------------------------10 全球變遷人文面向研究主題表-------------------------------------------------19 GLP 主要研究議題---------------------------------------------------------------22 GLP 近期合作研究案------------------------------------------------------------23 GCM 模式名稱與發展模式之氣象機構--------------------------------------34 SRES-A2 下五種氣候模式之變化表------------------------------------------36 SRES-B2 下五種氣候模式之變化表-----------------------------------------.36 氣候變遷對都市地區之衝擊----------------------------------------------------51 氣候變遷對都市設施/部門之衝擊---------------------------------------------53 台灣現有之科學園區整理表----------------------------------------------------62 各國因應氣候變遷措施綜合整理表-------------------------------------------71 都市地區相關重要部門調適策略表-------------------------------------------77 防災科技研究中長期規劃研究重點-------------------------------------------85 都市防災因應氣候變遷衝擊之研究課題規劃--------------------------90 都市防災間系統規劃程序之變遷---------------------------------------------94 各都市防災系統規劃示範地區研究成果一覽表---------------------------99. III.

(6) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. IV.

(7) 目錄. 圖目錄圖 1-3-1 圖 2-1-1 圖 2-1-2 圖 2-1-3 圖 2-1-4 圖 2-1-5 圖 2-3-1 圖 3-1-1 圖 3-1-2 圖 3-1-3 圖 3-1-4 圖 3-1-5 圖 3-1-6 圖 3-1-7 圖 3-1-8 圖 3-1-9 圖 3-1-10 圖 3-1-11 圖 3-1-12 圖 3-1-13 圖 3-1-14 圖 3-1-15 圖 3-1-16 圖 3-1-17 圖 3-1-18 圖 3-1-19 圖 3-2-1 圖 3-2-2 圖 3-3-1 圖 3-3-2 圖 3-3-3 圖 3-3-4 圖 3-3-5 圖 3-3-6 圖 3-3-7. 研究流程-----------------------------------------------------------------------------6 溫室氣體增加趨勢-----------------------------------------------------------------8 地表增溫概況-----------------------------------------------------------------------9 .2090-2099 年與 1980-1999 年預測之氣溫差距------------------------------10 .2090-2099 年與 1980-1999 年之降雨變化------------------------------------11 氣溫、海平面、海冰變化趨勢-------------------------------------------------12 都市化與全球環境變遷（UGEC）架構--------------------------------------20 統計降尺度流程-------------------------------------------------------------------30 統計降尺度 PMR 之流程圖-----------------------------------------------------31 .IPCC 第三次報告依六種情境全球溫室氣體濃度量和排放量的模擬趨勢圖---------------------------------------------------------------------------------33 SRES-A2 之全台灣年平均溫度-----------------------------------------------.37 SRES-B2 之全台灣年平均溫度------------------------------------------------37 SRES-A2 之全台灣雨季平均日降雨量---------------------------------------37 SRES-A2 之全台灣乾季平均日降雨量---------------------------------------37 SRES-B2 之全台灣雨季平均日降雨量---------------------------------------38 SRES-B2 之全台灣乾季平均日降雨量---------------------------------------38 台灣地區年平均溫度分布圖（SRES-A2）----------------------------------41 台灣地區年平均溫度分布圖（SRES-B2）-----------------------------------41 台灣地區夏季平均溫度分布圖（SRES-A2）-------------------------------41 台灣地區冬季平均溫度分布圖（SRES-A2）-------------------------------42 台灣地區夏季平均溫度分布圖（SRES-B2）-------------------------------42 台灣地區冬季平均溫度分布圖（SRES-B2）-------------------------------42 台灣地區雨季平均降雨量分布圖（SRES-A2）------------------------------43 台灣地區乾季平均降雨量分布圖（SRES-A2）----------------------------43 台灣地區雨季平均降雨量分布圖（SRES-B2）-----------------------------43 台灣地區乾季平均降雨量分布圖（SRES-B2）----------------------------44 重要衝擊與全球平均溫度增幅之關係圖-------------------------------------46 各層級受氣候變遷影響之關聯圖----------------------------------------------49 都市計畫分布圖-------------------------------------------------------------------55 災害潛勢分布圖-------------------------------------------------------------------55 災害潛勢區劃設準則整合流程圖----------------------------------------------56 都市計畫災害潛勢區 2090 年 SRES-A2 平均溫度分布圖----------------58 都市計畫災害潛勢區 2090 年 SRES-A2 雨季降雨量分布圖-------------58 東亞地區大城市分布圖----------------------------------------------------------60 各類型都市與災害潛勢分布圖-------------------------------------------------63 V.

(8) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 圖 4-2-1 圖 4-2-2 圖 4-3-1 圖 4-3-2 圖 5-2-1 圖 5-3-1. 氣候變遷衝擊影響層面與十五個調適行動之議題------------------------79 國家氣候變遷調適專責單位之功能建議(中長期規劃) -------------------83 氣候變遷之衝擊評估與調適因應設計----------------------------------------88 都市地區調適之成本效益綜合評估概念-------------------------------------89 加州總體規劃運用理性規劃的過程-----------------------------------------112 都市防災空間系統規劃流程圖-----------------------------------------------121. VI.

(9) 摘要. 摘要氣候變遷議題近年來已成為全球共同關注的議題之一，氣候變遷的現象主要包括了氣溫上升、降雨變遷、海平面上升及冰雪覆蓋量減少及極端氣候事件的發生等，這些現象可能造成諸多影響，自然災害的頻率與強度為其中之一。都市地區因人口產業聚集，受氣候變遷衝擊影響更為明顯，經濟合作暨發展組織（OECD）即指出亞洲超大型城市人口不斷成長，其沿海都市居民將是全球暖化最大受害者。世界銀行亦針對東南亞地區各大都市進行氣候變遷回復能力之專案討論（Climate Resilient Cities），以期減低在未來氣候變遷趨勢下對都市地區居民生命財產之衝擊。台灣在經濟成長帶動高度都市化的過程中、隨著都市發展及各種土地的開發，使得土地利用型態產生改變增大雨水逕流量，洪災發生機率也相對的提升。因此，國際重要組織嘗試透過人類與環境複合系統的互動、都市地區生活方式與消費型態、土地使用與地表覆蓋變遷情形等都市過程，來探討全球氣候變遷之減緩(mitigation)與調適(adaptation)策略與方法，以達到永續發展的願景。都市防災為內政部建築研究所的主要業務目標之ㄧ，其任務包括建立都市防災整合研究，拓展新興災害防治技術，而累積過去的研究成果，展望未來，在氣候變遷的大趨勢下，如何延續研究方向，繼續在都市防災的範疇累績貢獻，應有一系統性的規劃，本研究主要目的，即在透過討論氣候變遷對都市的自然災害之影響，及國外各大都市之調適作為，並綜整國內對於未來氣候變遷因應之規劃，初步提出未來工作規劃構想以及對防災空間規劃程序之調整，作為後續進行都市防災規劃之研究與策略提出之參考。. 關鍵字: 氣候變遷、調適、都市防災、防災空間規劃. VII.

(10) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. VIII.

(11) 摘要. ABSTRACT The issue of climate change has been the global focus for recent years. The recent IPCC Fourth Assessment Report (AR4) indicates that the human activities are one of the main factors of the global climate change over the past 50 years. The major phenomena include temperature rise, precipitation change, high variation, extreme weather events, and sea level rise. These phenomena could cause the frequency and magnitude change of natural hazard and bring significant disaster. Due to the high concentration of population and industry in the urban areas, the damage will be more severe. In the reports of OECD and the World Bank both pointed out the importance of strategies for mitigating the influence climate change on the coastal urban areas. Many international institutes, including IGBP( International Geosphere-Biosphere Programme) and IHPD(International Human Dimensions Programme), have been devoting themselves to the related researches with which the interaction of environmental and social systems and global climate change can be understood so as to discuss the possible mitigation and adaptation strategy. Due to the geographical characteristics, Taiwan is very sensitive to the impact of climate change. With the concern of climate change impact, there have been some researches on the simulation of climate change of Taiwan. Since it is one of the main responsibilities of the Architecture and Building Research Institute (ABRI) to promote the disaster prevention for cities, the purpose of the research is to propose systematic future works under the consideration of climate change. The suggested works are divided into short and long term, and include the categories of architecture, flood and water resource, infrastructure, transportation, land use planning, institution of disaster management, etc. The adjustment of the process of spatial planning for disaster prevention is proposed as well in the research.. Keywords: climate change, adaptation, urban disaster prevention, spatial planning. IX.

(12) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. X.

(13) 第一章緒論. 第一章. 緒論. 第一節研究緣起與計畫目的. 一、研究緣起根據聯合國「跨國氣候變遷小組」（IPCC；Intergovernmental Panel on Climate Change）的氣候變遷評估報告（Fourth Assessment Report, AR4），認為 21 世紀全球暖化的趨勢是非常明確的，並指出氣候變遷將引致全球性的環境與生態變遷。而在探討氣候變遷的問題中，除全球暖化的研究受到重視，「氣候變異性」(climate variability) 的問題更吸引國際間的注意。由於氣候的變化，並非是緩慢平滑地進行，而是呈現大幅度震盪，再逐步往全球暖化的趨勢發展，因此對於人類生活與環境的影響，變得更加難以掌握。經濟合作暨發展組織（OECD）2007 年 12 月 18 日發表研究報告指出，全球溫室效應導致海平面升高問題，2070 年可能導致全球 136 個沿海城市，1 億 5 千萬名居民，35 兆美元財產，活在淹水恐懼中，而亞洲超大型城市人口不斷成長，其沿海都市居民將是全球暖化最大受害者。世界銀行（World Bank）2008 年亦針對東南亞地區各大都市進行氣候變遷回復能力之專案討論（Climate Resilient Cities），以期減低在未來氣候變遷趨勢下對都市地區居民生命財產之衝擊。台灣在經濟成長帶動高度都市化的過程中、隨著都市發展及各種土地的開發，使得土地利用型態產生改變增大雨水逕流量，洪災發生機率也相對的提升。根據統計資料顯示，台灣因洪水、澇災所造成的嚴重災害，例如民國 48 年的「八七」水災、民國 76 年的琳恩颱風、民國 83 年「八一二」水災、民國 85 年的賀伯颱風、民國 86 年的溫泥颱風、民國 87 年的瑞伯颱風與芭比絲颱風、民國 89 年 10 月 31 日的象神颱風、民國 90 年的納莉颱風以及民國 93 年也發生了兩起洪災，均造成嚴重的傷亡與損失。謝龍生等(2004)利用台灣北、中、南主要河川模擬未來全球氣候變遷對台灣流域防洪系統之衝擊影響，研究結果顯示台灣主要河川的洪峰流量在未來 2025 年、2055 年與 2085 年皆有升高的趨勢，洪峰流量平均增加率則分別為 20.14％、16.03％與 34.63％，並進一步提出除了應重新檢討流域防洪系統功能缺失並研擬改善對策、防洪工程設計規範之修訂以及洪災保險制度之建立等短、中、長程調適策略外，亦提出對易淹水區域之土地加強使用管 1.

(14) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 理、洪水平原規劃及土地使用限制等空間面向之改善建議。目前全球環境變遷人文面向研究(IHDP)與國際地圈生物圈計畫(IGBP)等國際重要組織正積極進行相關計畫與研究，並企圖透過人類與環境複合系統的互動、都市地區生活方式與消費型態、土地使用與地表覆蓋變遷情形等都市過程，來探討全球環境變遷之減緩(mitigation)與調適(adaptation)策略與方法，以達到永續發展的願景，而在研提減災與調適策略之前，應從環境變遷角度預測各種可能之都市災害型態，繼而提出現行都市防災規劃之課題，從而預先因應環境變遷可能需新增或重新評估之規劃要項，作為後續進行都市防災規劃之研究與策略提出之參考。二、研究目的基於上述對氣候變遷影響之認識，本計畫之執行目的在於： 1.. 提出氣候變遷影響下之都市災害型態特性；. 2.. 討論上述氣候變遷下都市災害之衝擊評估方法；以及. 3.. 透過分析提出後續在都市防災應深入討論的課題。透過本計畫的執行，亦可進一步瞭解當執行防災空間系統規劃時，應重視氣. 候變遷衝擊、都市災害型態特性、各評估指標意涵、須蒐集的資料以及具體可行的分析方式，最終之成果期望可提供相關研究單位研究參考或地方政府，在後續執行防災空間規劃時應考量之重點，並且提醒相關部門重視新型態災害之影響程度。. 2.

(15) 第一章緒論. 第二節計畫內容. 一、全球氣候變遷相關研究之文獻回顧透過國內外文獻之蒐集與分析，整理有關氣候變遷之意義與本質，討論因氣候變遷所帶來自然與人文層面的衝擊。氣候變遷相關研究可分為自然科學層面及人文社會層面，由自然科學層面的相關研究中討論現今氣候變遷程度、氣候變遷之災害現象進行分析。而後，將討論是什麼樣的消費習慣、生活模式、政策措施或社會結構等，致使現今氣候變遷加劇，透過對人文社會層面相關研究的整理，來加以討論氣候變遷所帶來的影響。二、整理氣候變遷之現象與模擬成果對於因全球暖化而造成的氣候變遷現象進行歸納整合，並就氣候變遷所引發之現象間相互分析其互動關係。因氣候變遷所造成之現象有：全球暖化、能量使用效率、流行病傳播、生物多樣性、劇烈氣候影響等現象，藉由氣候變遷現象之歸納與互動分析，以利後續對於都市系統的互動與反應進行探討。另外，對於目前國內的模擬資料進行收集與整理，以利未來應用。三、探討都市化過程、潛在都市災害、與都市防災之關係從都市成長觀點分析都市化過程與都市防災間關係，藉由對都市化過程的了解，與環境變遷之關連性，預測各種可能之都市災害型態，如：人口結構與災害弱勢族群分析、都市快速成長、土地使用變遷、人口老化、公共衛生議題、建築型態改變等，提供都市防救災規劃及策略上，進一步的調整方向。四、探討氣候變遷與都市系統之互動與反應藉由文獻回顧成果、氣候變遷模擬結果、氣候變遷現象歸納等研究過程後，在本研究過程中，將釐清氣候變遷在人類與都市系統間互動與影響關係、都市生活圈之反應，並接續本計畫下一階段研究方法，如焦點團體座談、專家問卷與諮詢等，能提出重要性程度、議題分析、都市系統互動與反應現況等具體說明，期焦點團體、專家學者針對氣候變遷與都市化議題充分了解後，在座談與諮詢的過程中，更能聚焦都市防災主題提出具體意見。五、整理氣候變遷衝擊都市體系與都市防災因應做法內容包含：(1)國內外面對氣候變遷所採取的行動；(2)氣候變遷與都市防災體系適用關係；(3)氣候變遷與都市防災體系變遷；(4)城鄉發展面對氣候變遷之具體作為等。氣候變遷與都市化將成為人類社會未來發展最嚴酷的考驗，氣候變 3.

(16) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 遷與都市化相互作用結果，即突顯出都市防災體系建構課題。藉由國內外文獻蒐集與整理成果，整理都市防災面對氣候變遷的創新思維與具體行動之評估參考。六、氣候變遷之防災新課題之討論前述一至五項研究過程中，提出氣候變遷與都市系統互動及反應現象歸納整理。為求更深入瞭解氣候變遷所帶給都市防災體系的改變，將召開焦點團體座談會，邀請關心氣候變遷與都市化議題之相關團體組織共同商議；另外，針對氣候變遷影響之專業與技術性課題，亦藉由專家諮詢等方式，徵詢專家學者之多元、多面向意見，針對本議題進行更深入的討論並具體提出都市防災新課題。此外，透過此新課題之整理，回顧防災空間規劃程序，提出可能的調整之方向。七、研擬都市防災策略研究方向本研究過程中，據第五項與第六項研究成果，將氣候變遷與都市化之都市防災新課題彙整。針對新課題的產生亦透過焦點團體座談會與專家學者諮詢的方式，面對氣候變遷下都市災害型態影響與衝擊進行評估，研擬具創新思維之具體解決對策，並透過多元意見整合以提高都市防災體系之健全與策略執行之可行性與合理性。. 4.

(17) 第一章緒論. 第三節. 研究方法與流程. 本研究依據計畫性質與內容，後續進行將採以下研究方法與步驟進行之。一、研究方法本研究於都市防災議題在操作上，應全球性氣候變遷越來越劇烈，透過對氣候變遷與都市化互動關係之了解，提出氣候變遷下都市災害型態與衝擊評估課題之研究，並提供現行都市防災空間計畫程序修正方向之建議。研究計畫應用之方法與流程分述如下： 1、文獻檔案研究：本研究將蒐集國外全球氣候變遷研究，並瞭解其如何影響都市化與都市防災等相關文獻，此外，亦蒐集國內目前受到全球氣候變遷之影響、因應對策與方法以及國土空間規劃之機制、管理等相關文獻與資訊，並加以整理分析，以利後續研究之進行。 2、專家訪談：針對全球氣候變遷所產生的溫室效應、水資源、海岸與洪旱災害等各方面影響，本研究將採用專家訪談方式，透過訪談相關研究領域之專家學者，以深入探討上諸影響對於都市防災所造成的影響與課題。 3、專家諮詢：本研究擬透過專家諮詢與座談的方式，邀集國內專家學者及相關團體人員針對目前國內都市防災對於全球氣候變遷之應變程度與減緩能力等課題與策略提供意見，並討論衝擊評估方法。 4、團體腦力激盪：針對全球氣候變遷與都市防災規劃所產生之交互複雜問題，本研究將透過團體腦力激盪的方式，以刺激出多樣、創新的都市防災規劃策略與方法。二、研究步驟與流程本計畫操作流程圖如圖 1-3-1 所示：. 5.

(18) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 圖 1-3-1：研究流程資料來源：本研究繪製. 6.

(19) 第二章文獻回顧. 第二章文獻回顧本研究之文獻回顧內容將依據跨政府氣候變遷小組（Intergovernmental Panel Climate on Change, IPCC）所公布的氣候變遷綜合報告書內容為主，IPCC 對於氣候變遷的研究與預測及趨勢的探討皆有詳盡的說明與介紹，本章內容亦將以 IPCC 於 2007 年所發佈的第四版報告書(Assessment Report Four)的相關內容綜合整理出：氣候變遷的現象、氣候變遷衝擊、氣候變遷所產生的議題等項目進行說明與討論。. 第一節氣候變遷之現象對於氣候變遷的探討，在許多的報告當中皆以工業革命為人類活動對大氣影響的起始點，在過程中，追尋著重要論證為氣候變遷為自然演替或是人類活動所致，而 IPCC 的報告中也無法百分之百完全地確定其看法，只能以八種不同的「可能」程度來闡釋研究報告中氣候變遷與人類活動的關係。不過，由 IPCC 第四版的報告指出，全球氣候變遷的現象越來越明顯，人類活動對大氣系統的影響越來越深刻，甚至取代了自然演替作用，並且，報告中亦認定人類活動「非常可能」為氣候變遷的主因。在回顧 IPCC 第四版資料中，如下圖 2-1-1 即可發現出溫室氣的巨幅成長的轉折時間點恰巧約為工業革命時期的 1750 年後才開始，在 1750 年之前約為 275-285ppm，但是，從 1750 年至 2005 年二氧化碳的濃度卻增加到 379ppm，在短短的時間之內約莫增加了 100ppm，每年約增加有 2-3ppm。. 7.

(20) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 圖 2-1-1：溫室氣體增加趨勢資料來源：IPCC (2007). 導致氣候變遷的原因指向為人類開始大量利用生態資源、化石燃料以產生溫室氣體，但也有多方認為絕大數的溫室氣體是來自於海洋，為自然演替為冰河時期的現象，但不論如何溫室氣體的產生改變了地球大氣循環與運行狀態，而產生了過去在有科學氣象記錄以來未曾出現過的氣候異常現象，以及未來各地區氣候變化趨勢的改變，氣候變遷現象眾多且不斷有新的現象出現，以下針對氣溫上升、降雨變遷、海平面上升、極端天氣等項目進行簡要說明：一、氣溫上升工業革命隨之而來的是高速的工業化與科技的發展，工業化的過程也是都市化的過程，大量的溫室氣體充斥於大氣之中再加上都市熱島效應，很直接的讓一般民眾感受到的氣候變遷現象為越來越熱了。依據全球地表溫度監測資料，從 1995 年至 2006 年的 12 年裡，共有 11 個年份被列為最溫暖的年份中(自 1850 年以來)，最近的 100 年(1960 至 2005 年)，氣溫共上升攝氏約 0.74 度，但是在 1901 年制 2000 年只有上升攝氏 0.6 度。，自 1861 年起全球地表及海水面的平均溫度開始增加，在近 20、30 年中氣溫約上升 0.6℃，其中 1910-1945 年與 1976-2000 年是 20 世紀中主要的增溫期（圖 2-1-2），以海水面平均溫度來測量之原因為充分反應海陸熱對流下，地球的氣溫狀態。氣溫上升為一最直接的氣候變遷現象，並接續產生其他變遷現象如後氣溫上升之降水變遷、海平面上升甚至極端天氣產生等。. 8.

(21) 第二章文獻回顧. 圖 2-1-2：地表增溫概況資料來源：IPCC (2001) 在 IPCC 的研究報告中針對未來人類面臨氣候變遷的發展模擬產生四個情境： 1、A1：為一個經濟快速發展的未來世界，全球人口在世紀中達到頂端後開始下降，新的更高的技術被迅速採用，隨著區域間平均所得差異縮小，基本活動主題主要表現，地區間的融合增加，能力建設增強，以及文化和社會間增加的交互作用。A1 情境可分為三個組合描述 A1 系統中技術變化分別：A1F：化石能源、A1T：非化石能源、A1B：所有資源平衡協調利用（不過份依賴某一種）； 2、A2：此為一個非常不均衡的世界，主要為自給自足以地方性經濟為主的情境，人口、經濟持續的成長，技術的進步較其他情境緩慢且零散； 3、B1：全球人口達到顛峰開始下降，經濟結構趨向於服務業為主的社會，經濟變化迅速，材料密集程度下降，並且採用清潔、高效資源技術，強調經濟、社會、環境的持續性，包括增加平等性等方面的全球性解決方案； 4、B2：焦點集中於社會、經濟、環境持續發展的地方性方案，隨著低於 A2 速率的持續性人口增長，經濟發展則處於中等水平，與 A1、B1 相比，技術變更緩慢且種類增多，主要強調地方和區域性水平的層次。 IPCC 第四次的報告中對此四種情境下進行模擬，並在不同的社會、經濟與科技發展程度下，預測在四種情境下 2100 年時的二氧化碳含量，見表 2-1-1 與 9.

(22) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 圖 2-1-3，預測結果發現若將 2090 至 2099 年溫度與 1980 至 1999 年之平均溫度相比較，可估計地表溫度將升高 1.8℃至 4℃，而四個情境當中以 B1 情境增溫的情形較為緩和，A2 情境增溫的幅度最大。而升溫狀況將視 2100 年前有多少二氧化碳進入大氣層而定，IPCC 當二氧化碳濃度增加至工業革命前的兩倍左右（550ppm）時，全球平均氣溫增加 4.5℃甚至更高。表 2-1-1：2090-2099 年與 1980-1999 年預測之氣溫差距. 資料來源：IPCC (2007). 圖 2-1-3：2090-2099 年與 1980-1999 年預測之氣溫差距資料來源：IPCC( 2007) 二、降雨變遷除了氣溫上升之外，另一項令民眾感覺也很直接的是降水的狀態產生改變， 10.

(23) 第二章文獻回顧. 其原因是在於全球氣溫上升的情況下，北半球的豪大雨頻率增加許多，時常可以在國際媒體上看到歐洲地區與北美地區的水患災害新聞，下圖 2-1-4 即表示若未來社會為一個資源使用均衡、對環境衝擊較小的社會與經濟狀態下（SRES A1B 情境），由 IPCC 所預測出未來的與降雨變化，比較兩圖可發現，由於氣溫不斷上升，連帶著雨線也跟著北移而改變了過去的行星風系狀態，中高緯度大部分區域降水每 10 年增加 0.5％至 1％的降雨量；另外，在熱帶地區每 10 年增加 0.2％ -0.3％的降雨量，由於熱帶地區本身就是氣溫高的地方因此增幅較不明顯。不過，就亞熱帶地區而言，降水量卻普遍減少約每 10 年減少 3％，愈來愈顯得乾旱，而南半球降水改變則沒有顯著的變化。. 圖 2-1-4：2090-2099 年與 1980-1999 年之降雨變化資料來源：IPCC (2007) 三、海平面上升及冰雪覆蓋量減少從 1961 年以來的觀測資料，全球海洋平均溫度的增加已擴及到更深海的區域，這顯示海洋體系正不斷的容納陸地上所產生的熱能約達 80%，由於熱能能夠讓水體膨脹，並且也因為海水的洋流循環也讓南北半球極地冰川與積雪大量融化快速崩解以推升了海平面的高度。而北半球高緯度地區湖面與河川的結冰期時間縮短、非極地地區的高山融雪速度增快且冬季的結冰期縮短、夏秋之際極地海域之結冰厚度變薄皆為氣候變遷下海平面上升冰雪覆蓋量減少的現象。在上一世紀也就是 20 世紀中，由於海洋的熱容量不斷增加，水體膨脹使得平均海水面上升了 0.1 至 0.2 公尺，在 1961 至 2003 年間的觀測，全球海平面每 11.

(24) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 年平均上身 1.8 毫米，在 1993 年至 2003 年間，上升的高度迅速竄升至每年平均 3.1 毫米。近 100 年來，北極平均溫度上升的度數，幾乎是全球的兩倍。IPCC 在第四版報告書中，亦對於四種情境進行模擬與預測，但整體來說，海平面在本世紀可能上升區間是 28 至 43 公分之間，上升的多寡將可決定於人與環境之間的合諧程度。. 圖 2-1-5：氣溫、海平面、海冰變化趨勢資料來源：IPCC (2007) 四、極端天氣發生在北美和南北東部、西北歐洲、亞洲北部與中部等中高緯度地區皆發現有降水量顯著增多的現象，相反的在亞洲南部部分地區、非中南部及地中海地區等亞熱帶地區則有降水量不足漸趨減少地現象。極端天氣所代表的是在大範圍氣候變 12.

(25) 第二章文獻回顧. 遷之下，容易增加劇烈氣象的產生，如華中華南地區大雪災、華南大水災、緬甸風災、紐奧良卡翠娜風災等都是劇烈天氣發生的實證，另外，聖嬰現象(El-Nino) 的異常天氣出現加上大氣環流與海洋洋流的循環，不僅在中南美洲產生大範圍的影響如熱浪、乾旱等，近年更有反聖嬰現象的出現。IPCC 於第四版報告書中指出世界各地的災害強度與頻率均會增加。熱浪和豪雨極可能會越來越頻繁，積雪減少，颱風和颶風將會較少出現但威力更強大。平均氣溫上升 3 度的話，在亞洲一年之中將有 7 百萬人以上將面臨洪水危機，全球有 1 億人以上將面臨糧食不足窘境。如果上升 4 度的話，北極海的冰將減少百分之三十五，使每 5 人之中就有 1 人會受到洪水的影響，且地球約有 30 億人口將面臨缺水困境，有更多的水生生物將絕跡，北美地區受熱浪侵襲的次數將增為 3 到 8 倍。災害強度急速暴增。. 13.

(26) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 第二節氣候變遷之衝擊. IPCC 的第四版評估報告不僅僅在國外引起眾人的關注，在國內研究全球氣候變遷的組織及專家學者，也對第四版的評估報告進行不同面向的分析。IPCC 將氣候變遷會造成的現象與相關影響在報告內容中也有所說明，對極端的變化將會產生土石流、土壤流失、洪水暴風、極端乾旱、能源運輸的衝擊，面對中度變化時將會影響農業生產、水利設施、沿海土地使用。台灣大學全球變遷中心對 IPCC 第四版報告書也摘要相關內容並就亞洲部分的氣候變遷衝擊進行分析，透過對相關現象的了解之後，提出氣候變遷將造成農業、糧食短缺和水資源有匱乏之虞、海洋與海岸生態系統可能受到海平面上升和暖化影響、生物多樣性產生威脅、氣候變遷將對人類健康產生威脅。不僅如此，氣候變遷所造成的衝擊非常多，美國植物學者認為氣候變遷可能使加州原生植物在下個世紀變成「植物難民」，因為它們要尋找更適宜的棲息地。日本國土交通省的一項估計指出，地球暖化在本世紀末期造成的海平面上升，若再加上超級強烈颱風襲擊東京灣的話，將可能對東京都和神奈川縣的四個港口及周圍地區造成高達 29 兆日圓（約 8 兆 2000 億新台幣）經濟損失。氣候變遷將對能源造成爭奪也可能帶來國與國間的衝突；一些海島國家因氣候變遷導致部份或全部領土喪失，也可能造成領土與海岸邊界權的紛爭。聯合國開發計畫署（UNDP）也提出警告，氣候變遷可能摧毀貧窮國家的農業系統、惡化缺水情況、提高災害發生的風險，並可能因為持續的水災及暴風雨引起大量遷移等，因而對世界最貧困的國家造成衝擊。從氣溫上升、降水變遷、海平面上升、冰雪消溶以及極端天氣的產生如此氣候變遷所產生的現象，對人類社會無論經濟、生活亦或環境社會之自然生態、物種保育、景觀等等皆帶來前所未有的影響。氣候變遷即為一種改變，改變的過程當中將直接或間接的對系統產生衝擊，而在系統的各層面中亦對於不同現象的產生有不同的衝擊發生，以下將對於氣候變遷所帶來的衝擊進行說明（馮正民、詹士樑等，2007）：一、疫病傳染在過去，許多疫病的傳染地區為東南亞、中南美洲等低緯度或是低海拔地區，由於在這些地區氣溫較高，容易經由蚊蟲等媒介進行散播，而成為疫病傳染的主要地區。但是，近年來因為氣溫上升，過去中緯度地區氣候較為溫和而乾燥的地區逐漸變得較為潮濕且溫暖，由於蚊蟲等傳染媒介無法在高海拔且低溫的環 14.

(27) 第二章文獻回顧. 境下生存，因此瘧疾等疾病在山區會有一定的區域性，一旦氣溫上升，傳染分佈線亦隨之上移。另外，由於新的疫病轉移至新的環境，對新環境而言因未能有足夠的防範措施，容易造成疫病大流行而造成重大的損失，對於疫病衝擊不僅僅存在於人類，在動物、家禽、家畜、農作物、生態環境的防疫與檢疫也增加許多衝擊壓力。二、能源供給變遷從京都議定書發佈之後已有許多國家紛紛簽訂，或相繼以京都議定書所訂定的時程為其對國際社會溫室氣體排放的減量目標。煤、碳與石油等燃燒產生溫室氣體會造成全球暖化，因而在各國國內紛紛開始改變化石燃料的使用狀態，期望以更有效率的燃燒、替代能源的產生、低耗能、減碳的產品提供而引發對能源使用意識上的改變，近年也逐漸產生碳權、碳交易以及節能減碳技術的研發與移轉，期望能透過減少溫室氣體的排放來減緩氣溫的上升，進一步的降低氣候變遷所造成的影響。三、洪患乾旱頻率、強度改變由於氣溫上升促使過去如颱風此種破壞力強的災害，其影響範圍將因為氣溫的上升而擴大，根據 IPCC 第四版報告顯示洪患與乾旱強度與頻率會越來越強、越來越不穩定。不僅僅是颱風、大西洋的颶風、歐美洲的溫帶氣旋與暴風雨也將會因為氣候變遷而有極有機會產生規模更大災損更嚴重的洪災。而另一方面，有水的地方因為溫度的提高而增加水量的涵納，缺水的地區則會因為氣候更加的炎熱而更加乾旱，並且會隨者時序的遷移或大氣的變遷而不斷的增加造成嚴重的旱災機率。四、土壤沖蝕流失地表土壤為經濟、生活以及生存不可或缺之資源，而氣候變遷所帶來的影響下，降水型態的變遷將促使雨水的沖蝕力增加，讓土壤的流失量增多。另外，在過於乾旱的地區由於氣候炎熱乾燥，會使土壤變得鬆散、固著力降低，使得雖然在同樣的降水強度下，仍會增加雨水的沖蝕能力。五、土石流近幾年土石流的發生越來越頻繁，必且在國外也時有所聞。土石流的構成因素包括有土、石與足夠坡度之外，最重要的因子足夠的水分。氣候的變遷造成暴雨頻繁，且發生的機率提高。一旦暴雨挾帶著大量水分而來，不僅加強對於土壤的沖蝕力，更成為大量的土石沖刷的介質，將土石雨水沖刷至下游地區而造成災 15.

(28) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 情。六、水資源供給問題氣候變遷帶來大量的雨水與降雨，為何還會有水資源供給的問題，其實，水與土壤得大量沖刷造成水利設施的大量破壞，不僅在台灣地區有如此之情況，國外其他地區亦有相同的狀況產生。另外，海平面上升造成淡水鹽化，河川流域中的水、養分與沉積物將受到影響。並且，暴雨及乾旱的衝擊產生所代表的是降水量與降水頻率極不穩定，對於水資源供給的質與量上都造成相當程度的影響與衝擊。七、生態系統破壞氣溫的變化改變了中高緯度森林的林向，有許多森林面積大量擴張，擴張的結果是乾旱時期容易發生森林大火，對地區居民生活與大氣皆造成嚴重的危害。高山地區的森林向也因為氣溫的上升，大量的樹群產生死亡的現象。海洋地區的水生植物或珊瑚群，也因為海平面的上升、氣溫的上升而改變分部區域與分布型態，間接的改變微生物質的提供，最終影響到整體海洋區域的生態系營養供給。氣候變遷造成棲地環境的改變，而使得特殊位階的植被難以生存因而滅亡或瀕臨滅種的衝擊。八、海水倒灌氣候變遷造成海平面上升，直接產生的影響是海岸線退縮。而水體面積的增加對於海岸線的侵蝕能力也將增加。近年來，海岸線的受蝕、流失日益嚴重，造成海岸產生退縮危機，每當大潮來襲擊容易造成海水倒灌，或是因為無法有效的交換海水而改變河口生態系的棲地，另外，人口多集中於三角洲地區、河海港邊而此類地區又具有許多地勢低窪的地區，每當海水倒灌皆對這些地區造成莫大的衝擊。九、農林漁牧衝擊氣候變遷對經濟系統所造成的影響與衝擊以農林漁牧業首當其衝。對農林業而言，播種與收成的時期完全被氣候的異常現象混亂，生產期遭打亂而產生產量過剩或是大量減產的問題，而雨水不足或過多的問題也讓耕作更加不易，成本大為提升。而對畜牧、漁產業而言，暖冬使得猪、牛等畜產品與水產品生長緩慢等，養殖發達的沿岸地形也遭受影響，遠洋漁業也因為環流的改變有所變動，產量銳減、收成量少。. 16.

(29) 第二章文獻回顧. 第三節. 國際組織之氣候變遷相關專案研究. 基於前述對於氣候變遷的現象、衝擊的了解，實際反映至人類社會上將產生了許多待解決或是即將發生的問題，此類問題皆為由氣候變遷所產生的相關議題。從 IPCC 科學家們的研究報告指出，傳染病滋生與全球暖化的關連性不容忽略，因為全球各地類似的情節不斷的發生。八大工業國組織及主要新興國家的部長及代表在 2008 年日本的集會，也試圖為聯合國領導的氣候變遷議題進行談判磋商，並且八大工業國在 2008 年 7 月舉行高峰會時，認為廢氣減排為當前因應全球氣候變遷的主要議題。氣候變遷威脅沿海基礎建設、食物和飲水供應，並影響全球居民健康。UNEP 執行主任史坦納(Achim Steiner)認為︰「氣候變遷將嚴重影響魚類資源。這不僅是環境議題，同時也是國家發展和經濟議題；數百萬人民(包括開發中國家)以捕魚維生，約有 26 億人民以魚類為主要蛋白質來源。」 IPCC 提到「有害的衝擊…對於極區傳統原住民的生活方式。」但是根據會議組織之一的牛津環境變遷研究中心人員表示：「原住民直接在前線遭受氣候變遷的迫害。」不僅 IPCC 所提出的報告，國際相關組織與研究單位及計畫也提出許多氣候變遷下所引發的議題，本節首先將介紹幾個研究氣候變遷議題且與空間環境發展有關的研究組織，並從這些研究組織的研究項目與 IPCC 第四版的研究報告中歸納出相關氣候變遷下所產生的議題。一、氣候變遷相關專案除上述 IPCC 的評估報告、特別報告、方法論報告外，國際地圈生物圈計畫 (International Geosphere-Biosphere Programme; IGBP) 於 1986 年開始推動國際地圈生物圈計畫—全球變遷研究(International Geosphere-Biosphere Programme- A Study of Global Changes)，為全球變遷研究之濫觴。1990 年代初期，IGBP 完成由官方所發起的 5 個核心計畫，包括水文循環的生物面向(Biosphere Aspects of the Hydrological Cycle; BAHC)、全球變遷與陸域生態系統(Global Change and Terrestrial Ecosystems; GCTE)、國際全球大氣化學(International Global Atmospheric Chemistry; IGAC)、全球海洋通量協同研究(Joint Global Ocean Flux Study; JGOFS)與古全球變遷(Past Global Change; PAGES)。1990 年代末期又積極著手進行另 5 個核心計畫，即海岸帶的海陸交互作用(Land-Ocean Interactions in the Coastal Zone; LOICZ)、土地利用與地表覆蓋變遷(Land-Use/Cover Change; LUCC)、全球分析、解釋及模式化(Global Analysis, Interpretation, and Modelling)、 17.

(30) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 數據與資訊系統(Data and Information System; DIS)以及分析、研究與訓練系統 (System for Analysis, Research, and Training; START)。另外，國際全球環境變遷人文社會計畫（International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change，IHDP）亦為推動氣候變遷專案的重要組織。IHDP 是一個跨學科的、非政府的國際科學計畫，旨在促進和共同協調研究。IHDP 最初由國際社會科學聯盟理事會（ISSC）於 1990 年發起，當時稱為“人文社會計畫＂（Human Dimensions Programme，簡稱 HDP）。1996 年 2 月，國際科學聯盟理事會（ICSU）聯同 ISSC 成為計畫的共同發起者，計畫名稱則由 HDP 演變為 IHDP，秘書處設置在德國波昂。 IHDP 與其它 3 項全球氣候變遷計畫，即國際地理暨生物圈計畫（IGBP）、世界氣候研究計畫（WCRP）和生物多樣性計畫（DIVERSITAS），統稱“地球系統科學聯盟”（ESS-P）。計畫與計畫之間透過緊密的互動與訊息散播產生交流。 IHDP 比較重於描述、分析和理解人文社會計畫與氣候變遷的關係，研究全球環境變化背景下，土地利用/土地覆蓋變化，全球環境變化的制度因素，人類安全，可持續性生產、消費系統，以及食物和水的問題、全球碳循環等重大問題，其主要研究議題如表 2-3-1。目前，IHDP 有 7 個核心科學計畫即︰全球環境變遷與人類安全（GECHS）、全球環境變化的制度因素（IDGEC）、工業轉型(IT）、土地利用/土地覆蓋變遷（LUCC，與 IGBP 共同發起）、海岸地區海陸相互作用（LOICZ II），以及新成立的都市化與全球環境變遷（Urbanization and Global Environmental Change）和全球土地計畫（GLP,與 IGBP 共同發起）。各核心計畫透過 1.新的優先研究行動的確立與製定；2.國際間合作關係之促進；3. 建立決策者與科學研究工作者間溝通管道等三項機制，以各自的國際項目辦公室（IPO）協調其運作，並接受各自科學指導委員會的科學管理。. 18.

(31) 第二章文獻回顧. 分析議題. 表 2-3-1：全球變遷人文面向研究主題表研究重點. 環境與生態系統的轉變. 1. 2. 3. 4. 5. 6.. 土地利用變遷都市化過程與全球環境變化之交互作用人口與環境的關係人口、貧窮與環境消費與環境氣候變遷的制度(institution)面向. 脆弱性(vulnerability)及適應性(adaptability). 1. 2. 3. 4.. 測量與評估脆弱性對於變遷適應能力的建立人類對於氣候變遷的認識多重壓力：在低度開發地區同時受到氣候變遷與全球化影響研究. 環境管理. 1. 2. 3. 4. 5.. 環境統領變遷管理區域合作以因應氣候變遷技術創新與環境變化：創新技術能改變人地系統以減輕環境壓力公民社會的環境決策與管理. 1. 2.. 評估永續性朝向永續性發展的轉變歷程. 永續發展. 資料來源：台大全球變遷研究中心林冠慧、孫志鴻整理. 上述國際組織近年來所推動之相關專案，已有相關研究進行整理（馮正民、詹士樑等，2007），以下就其中與土地、都市空間相關者簡要說明，提供規劃後續推動策略之參考。 (一) UGEC(Urbanization and Global Environmental Change) 都市化與全球環境變遷(Urbanization and Global Environmental Change) 2005 年迄今，都市化計畫(UGEC)致力於理解全球環境變遷與都市化過程的交互關係、都市化過程的方向、速率、強度和尺度，以及全球環境變遷過程給都市功能、穩定性和永續性帶來的挑戰。都市化計畫的研究焦點包括︰影響到全球環境變遷的都市化過程，全球環境變遷作用於都市系統的途徑，都市系統中的交互作用及其回應，都市系統內部相互作用對全球環境變遷的反饋。 19.

(32) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 圖 2-3-1：都市化與全球環境變遷（UGEC）架構資料來源：IHDP（2005）. (二) GLP（Global Land Project）全球土地計畫（Global Land Project）2005 年~迄今，全球土地計畫是 IGBP/IHDP 聯合發起的土地利用與土地覆蓋計畫（LUCC）的後續研究發展計畫（LUCC 計畫於 2005 年結束）。GLP 計畫將著重研究人類與生物圈、水陸自然資源之間的相互作用。該計畫強調對從局部到區域規模上的人-環境系統（the coupled human-environmental system）變化研究。人-環境系統變化會影響全球能量、水、化學元素與生物質流動的速率，而全球政治經濟活動，如國際協定、貿易自由化等等，反過來也會在局部和區域規模上影響與資源利用相關的決策。全球土地計畫的目的是測量、類比與理解人-環境系統（陸地系統），從而有助於更好地理解地球系統營運狀態的變化，以及隨之而來的社會、經濟與政治後果。然而，氣候變遷下的國際研究組織中不僅僅只有以上三個，氣候變遷是一跨領域、跨國性、跨世代的研究。隨著時代變遷越來越迅速、科技快速進步的成果是人類社會的社經活動快速發展，隨之而來的破壞與資源濫用造成生活環境漸漸變得不安全。再加上降雨變遷、海水倒灌、土石流、土壤沖蝕、生態體系破壞、水資源破壞、農林漁牧收成影響等衝擊，促使我們的生存環境更處於一個脆弱而又極不確定的狀態。人類活動對環境的影響力已超過自然演替的恢復程度，人類活動已成為影響地球生態與地景的主要力量。不僅僅 IPCC 在針對氣候變遷相關. 20.

(33) 第二章文獻回顧. 現象進行研究，氣候變遷所延伸出的議題也在 IHDP 的相關子計畫中不斷的進行。 GLP 即強調在全球觀點下，人與環境複合系統(Coupled human-environment system)的改變也同樣影響到能源、水、物質甚至動植物的循環速度，當全球政治經濟改變，如國際條約和市場自由化，亦將依次影響地方與區域層級之資源決策。全球土地計畫的研究目標，正是透過測量、模擬和瞭解的方式以研究人與環境系統互動關係，並提出地球演化過程中未來社會、經濟與政治可能改變的結果 (Ojima et al, 2005)。表 2-3-2 為 GLP 的 3 個主要研究議題與內容。要瞭解全球變遷，就得先瞭解人類活動在土地生態系統結構與功能改變所扮演的角色，以及改變後對於地球系統在人類與環境複合系統中小尺度運作之衝擊。若能深入探究與土地使用管理有關的決策擬定過程，則可為人類與環境複合系統中因子影響人類活動與回饋等交互作用建立評估基礎。而表 2-3-3 為 GLP 近期合作研究案，其中，面對氣候變遷的議題下，都市的議題成為相關研究組織研究的對象，因應都市快速發展，談環境風險管理之議題即說明氣候變遷的情況之下，都市仍持續不斷的擴大發展，世界人口已不斷的增加並往都市移動，而都市是否安全且健康為相關研究單位關注的議題。並且，都市的集中於密集的特性，若產生極端的氣候發生於都市地區或因降水而引發洪水皆容易造成重大的損失。因此，鉅型城市 (Mega-city)之研究即反映了大都會與都會帶連攜而形成的鉅型城市在氣候變遷的威脅下正面臨著許多的挑戰，許多在都市中所存在的舊有設施、制度、組織都應接受調整並且應朝向更具有彈性的方式以應付突發變動的氣候異常現象。另外，在對於主要都市內部的發展情況討論下，其實我們往往忽略了都市周圍鄰近農村的地區正無聲無息的受到最大的改變，這些鄰近都市(Peri-urban)地區與農村提供了都市發展的重要需求如基本維生的農產品提供或是優質的住宅提供，但過去都市的發展歷程上卻很少能將都市、鄰近都市、農村連結起來成為一個完整區域來規劃討論。. 21.

(34) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 表 2-3-2：GLP 主要研究議題主題（themes）內容（contents） 1. 土地系統動態 1.1全球化與人口改變如何影響區域與地方土地使 (Dynamics of Land System) 用決策與執行？ 1.2土地管理決策與執行的改變如何影響生物地球化學(Biogeochemistry)、生物歧異度 (Biodiversity) ？ 1.3全球變遷之大氣、生物地球化學與生物歧異度等面向如何影響生態系統結構與功能？ 2. 土地系統變遷的結果 2.1生態系統變遷對於地球系統最關鍵的回饋 (Consequences of Land (Feedbacks)是什麼？ System Change) 2.2生態系統結構與功能改變如何影響生態系統服務的傳遞？ 2.3生態系統服務對於人類福利的關係為何？ 2.4在不同尺度與不同背景的情況下，人類如何反應對生態系統服務的供應？ 3. 土地永續發展的分析與 3.1土地系統中哪些關鍵的路徑會改變？模型整合 3.2土地系統的災害與擾亂等脆弱度與回復力藉由 (Integration Analysis and 何種變化來回應人類與環境的交互作用之改 Modelling for Land 變？ Sustainability) 3.3哪些政策可以藉由決策擬定與管理來提升土地系統的永續發展？資料來源：Ojima et al（2005）. 22.

(35) 第二章文獻回顧. 表 2-3-3：GLP 近期合作研究案研究時程作者所屬單位. 名稱. 人居安全與地方治 2007/10~ 理：因應都市快速發展，談環境風險管理以 Yucatan(墨西哥加勒比地區)為例. Michael Redclift; ESRC Mark Pelling. 鉅型城市的重大挑 2006/11~ 戰：全球氣候變遷下 (6 年) 的非正常變化. Frauke Kraas. Yucatan (墨西哥加勒比地區). 德國研究基金會達卡(孟加拉)；珠江 German 三角洲 Research (廣州、深 Foundation 圳、香港). 鉅型城市人居地的風 2007~2013 險. Dr. Bernd Helmholtz Hansjurgens; Dr. Association Dirk Heinrichs, Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ 全球環境變遷與都市 2007/8~2010/7 黃書禮博士，台行政院國科會邊緣地區的土地使用北大學都市計劃 (National 變遷以台北桃園地區研究所 Science Council 為例 Taiwan) 全球永續城市發展網絡(SUD-Net). 研究地區. 智利聖地牙哥(拉丁美洲). 台北、桃園地區(台灣). Dr. Marco Keiner 聯合國人居署 (The United Nations Human Settlements Programme (UN-HABITAT)) 資料來源：GLP 網站與本研究整理. 二、氣候變遷相關議題彙整整理 IPCC 第四版的評估報告、前述國際組織之專案、以及國內之前期研究中，透過對氣候變遷現象的了解，以及氣候變遷衝擊影響，馮正民等（2007）歸納出氣候變遷之相關議題並說明如下：. 23.

(36) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. (一) 能源經營管理從京都議定書的簽訂以來，國際社會開始減少石油等石化能源的利用，逐漸採以生質能、再生能源等的發展來有效的提供能源，期望尋找新的、乾淨的、永續利用的能源以延續人類社會的發展。但是，在發展新能源的過程中亦產生了許多新議題，例如種植生質作物容易破壞生態系統的物種多樣性，單一作物的中意容易促使農作物疾病的擴散，是具有風險且不完全環保的。因此，如何能有效的利用現有能源以及進行節能減碳，為各國政府近年來不斷呼籲的口號。 (二) 公共衛生防治氣溫升高將有助於病媒蚊與病蟲的孳生，由於氣候變遷引起的氣溫升高，未來將有可能誘發日本腦炎、瘧疾與登革熱等傳染病的散播。而降雨型態改變，上游的土石流沖刷災害，不僅對水利設施帶來影響更對下游的養殖、灌溉、飲用水造成嚴重的汙染，水源的嚴重污染容易產生腸胃道傳染病源的散佈，再加上颱風、洪水、熱浪乾旱、地表沙漠化、水源缺乏、糧食減產以及海洋暖化等因素，使得公共衛生面臨挑戰，公共衛生防治議題也將浮現。 (三) 天然災害防治由於氣候變遷造成降雨強度增強、降雨頻率的不穩定現，因此在未來極可能洪災與旱災的現象會更加嚴重，此外降雨量增多亦會提升土石流等災害強度，強度的提升與發生頻率的不確定更增加地區的災害風險，進而引起疫病傳染的散佈。面對強度未知的災害，如何降低地區天然災害風險，天然災害防治的措施是未來面對重要課題。 (四) 土壤資源保育與管理因為氣候變遷所造成土壤流失的現象為氣溫上升與降雨變遷。乾旱強度增加容易使土壤變鬆散，加上大雨來襲使得土壤容易被沖刷流失，而土壤流失會使物種棲地受到破壞、糧食生產地遭受破壞。減少土壤流失，減緩甚至預防造成土壤流失以保護糧食生產地的土壤層與保育生物棲地完整性。並且土壤是國土保育中重要的資源，造成土壤資源的流失原因為洪患、乾旱強度增加，使土壤沖蝕強度增加，以及土石流的產生造成大量的土砂災害。而土砂災害與洪災、旱災害亦會使物種棲地受到破壞、糧食生產地遭受毀壞。土壤資源的保育，避免土壤流失，減緩甚至預防造成土壤流失，以及保護糧食生產地的土壤層與保育生物棲地完整性，對於國土的維護是相當重要的。 (五) 水資源經營管理 24.

(37) 第二章文獻回顧. 氣候變遷趨勢下，洪患、乾旱的強度增加、發生的週期不固定，容易造成陸地水資源涵養量的不穩定以及水質改變，而衝擊不僅對於水資源本身破壞更會影響糧食、產業衝擊。水資源保育議題包含水質影響、水量影響、地表涵養水源等內涵。而水資源的供給產生問題，對臨海的河流而言，水流量的變化亦將會影響下游水資源的鹽度、溶氧量，直接的威脅到水中生物生存狀態，間接的影響物種的多樣性，最終會使得水體的狀況惡化，導致水質方面產生問題。河川流域為許多生物的棲息地與生育地，該區的生態環境應當被重視，所以水資源的經營管理更為重要。而世界的人口仍不斷增加，在氣候變遷的影響下，氣溫逐漸上升，暴雨與洪災的來襲將會摧毀區域的水利設施，對區域的水資源供給毫無幫助，未來恐將無法應付逐年增加的水資源需求。因此，未來水資源政策應由水源開發轉型為循環保育的發展方向。 (六) 糧食安全維護由於受到二氧化碳濃度增加以及全球暖化影響，水稻、多種蔬果和溫帶果樹生產遭受影響，再加上病蟲害擴散，使得農產損失頻傳。此外，氣候暖化將加速土壤中有機質的分解，且為了配合高 CO2 環境下作物生長需求，肥料用量將增加，農藥用量也因病蟲害傳染而增加，農地生產力將因土壤品質惡化而造成減損。不穩定的水資源將使農業用水受到影響，且隨著乾旱發生頻率的增加，作物所承受的水分逆境日趨惡劣，未來農業生產受灌溉水量減少與灌溉水質惡化的影響也將更為顯著(陳守泓、姚銘輝、申雍，2005)。海水入侵造成土壤鹽化，陸地流失，衝擊農林漁牧業，進而影響糧食生產系統。沿岸環境分隔陸地與海洋，是地球上最具動態的交界帶，雖然面積不大，但總生產量卻相當於所有陸地與大洋的總和。所以，當海岸陸地可生產面積減少，將嚴重影響糧食的供給量。另外，由於水資源供給產生問題將衝擊農林漁牧業的生產力，進而影響糧食生產。全球氣候變化將會加劇農牧業的水資源供給極不穩定，尤其對養殖漁業的水資源供給而言，將容易造成水資源的欠缺。在氣候變遷的情況下，水資源供給若產生變化將嚴重影響糧食生產與漁業生產安全。因此如何持續糧食生產時所需要的水源供給與良好的水質標準，減緩氣候變遷對農業資源的衝擊，糧食安全的維護將會是保護國家安全不容忽視的議題。 (七) 生態系統與棲地保育都市的發展必須要有一定規模的維生系統提供都市發展的基礎服務，但在氣候變遷的情況下，氣溫上升、降雨改變將促使生物賴以維生的棲地環境產生改 25.

(38) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 變。氣溫上升促使海水鹽度、海水密度、洋流、海浪狀況發生變化，將影響遠洋漁業，物種的組成發生改變，生態系統之結構與保育功能產生變化，破壞原有的海洋生態系統，原有的物種或許會消失，取而代之的是新的生物群體的產生，導致物種組成的變化（柳中明，2001）。而過去的數十年間，暖化對生態系統所造成的破壞昭然若揭，尤其是台灣沿海地區與濕地，在全球環境變遷與人類過度開發的人為、自然雙重衝擊影響下，造成海岸濕地流失、陸地內移、海水入侵、珊瑚礁衰退、生物群聚改變以及漁業資源匱乏等問題（張睿昇、戴昌鳳，2003）。由於水域、交界帶、陸域生態棲地的破壞，使得某些特殊位階的物種因生存環境破壞而滅絕，造成生態危機。除了物種滅絕本身問題外，也會減少生物多樣性使生態系統的穩定性變差，更由於某物種的消滅造成另一物種天敵減少或是糧食的減少，使生態系統族群暴增或是銳減的情形。如何在氣候變遷下預防生物多樣性的減少、環境生態保育等皆是生態系統保育議題所需要處理的項目。潟湖、河口、紅樹林等濕地都是許多野生動物棲息場所，但因為海岸退縮與溼地的改變而產生逐漸滅失的狀況。海岸退縮造成海域流動的改變和生物漂移的阻滯，讓原本在此地方成長繁衍的生物，無法到達它該去的地方，很可能也會加速或擴大生態失衡的影響。尤其，會影響海岸線的穩定，破壞海岸生物的棲息環境，海中魚卵和浮游生物也可能產生變化，所以對於近海生態系穩定的維繫，更需注意（李培芬，2007）。濕地、洪水平原、河口、海灘、沙丘、沙洲、珊瑚礁，以及魚類、野生動物及其棲息地等海岸生態圈，對海岸生態環境的影響如此重要，應納入保育與保護。濕地改變也進而影響人類的生活環境及生態，海岸棲地的保育議題也是台灣在面對氣候變遷上刻不容緩的議題。. 26.

(39) 第三章氣候變遷與都市防災系統. 第三章. 氣候變遷與都市防災系統. 本章主要目的是說明對於台灣氣候變遷模擬現況之相關資料，以及氣候變遷因改變自然災害之類型或程度，進而對都市防災系統所產生之可能衝擊，最後彙整說明針對氣候變遷影響都市災害型態之議題。內容首先對於全球氣候模式與模擬情境作相關之探討，並對於模式資料選定之意涵及其選定過程作說明，且詳述台灣地區之氣候變遷資料，其次將針對都市系統與氣候變遷之關連性作簡單之說明，最後，針對台灣地理特性提出氣候變遷對都市災害型態與衝擊影響之未來重要議題。. 第一節台灣氣候變遷模擬現況. 探討氣候變遷對於都市空間之影響，需先掌握第二章中所討論之各項氣候變遷現象的空間上的特性，亦即如氣溫上升、降雨變化在空間上之差異，本研究採用由國立台灣大學全球變遷研究中心1所提供，將 IPCC 報告中之全球環流模式（General Circulation Models, GCMs）及其預設情境所模擬之結果，透過降尺度方法所產生之氣候變遷模擬資料。本節將先說明與介紹氣候模式之降尺度方法，整理情境模擬之資料概況與相關內容，並對本研究所選用之氣候模式與內容進行說明，最後針對台灣區域之氣溫及雨量模擬結果作介紹。一、統計降尺度方法林淑華等（2005）認為目前全球環流模式（General Circulation Models, GCMs）雖然已經被證實可以有效的模擬全球氣候變化大尺度與巨觀氣象之平均特徵，但由於約 250 公里的解析度太低，導致對於區域性的氣候模擬不佳。全球環流模式中，目前以大氣耦合氣候模式（Coupled Atmosphere-Ocean General Circulation 1. 台灣大學全球變遷研究中心成立於民國 81 年 8 月，主要是有鑒當前國際與國內科學界對於全球變遷研究的重視，並為聯合各學門的工作者，匯集焦點、凝聚共識、訂定目標，整合相關全球變遷之人力與設備，從事全球變遷之基礎研究，並以台灣附近獨特之區域性變遷為研究重點，進行區域氣候的模擬與預測（資料來源：台灣大學全球變遷研究中心網站 http://www.gcc.ntu.edu.tw/Chinese/Center/Mission.asp）。本研究計畫所處理之資料為 IPCC 第三版之氣候模擬資料，臺灣大學全球變遷研究中心目前已陸續整理 IPCC 第四版之氣候變遷模擬資料，惟資料數量龐大且情境模式較第三版多，故尚未釋出第四版之相關氣候變遷模擬降尺度資料，未來待第四版之氣候變遷模擬資料釋出，方可加以更新利用之。 27.

(40) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. Model, AOGCM）被科學界認定為模擬未來氣候變化的最佳工具，扮演著對未來氣候的最佳闡述者。但即使目前科學家可藉由 AOGCM 的模擬，對於未來地球上大區域的氣流特徵所導致的氣候變化可以有效的模擬，但是迄今為止 AOGCM 的空間分辨率仍不高，對於具有獨特性的區域型氣候特徵很難作合理的預測，特別是海島型的台灣（柳中明，2007）。台灣不僅是區域範圍較小，處於大陸與海洋不同氣候交界之間，並且橫跨熱帶與副熱帶之間多重且複雜，又地形起伏變化極大，其氣候特徵較為特殊且變化大，在全球模式的大尺度中台灣地區的陸地特質無法完全表現出來，其模擬之氣候結果更無法滿足台灣區域氣候特徵的描述，再加上目前的全球模式中，台灣只是其中某一網格的一點，或甚至於不存在，因此為了彌補 GCMs 的不足與滿足高解析度氣候資料的需求，以提供台灣區域氣候資料以供未來氣候變遷衝擊研究之用，許多學者認為（許晃雄等，2002；于宜強等，2004；林淑華等，2005；陳圭宏等 2006；柳中明，2007）降尺度方法成為探討台灣氣候變遷議題上急切必要的工具。目前解決全球模式氣候預測中空間解析度不佳的問題，降尺度（downscaling）方式是目前最常被使用之方法，降尺度法可分為兩種（許晃雄等，1998；林淑華等， 2005 ；陳圭宏等 2006 ）：一是動力降尺度法（ Dynamical Downscaling Methods），另一種為統計降尺度法（Statistical Downscaling Methods），前者與全球環流模式相似，可以描述大氣環流的動力過程，利用全球氣候模式所提供之資訊，植入區域氣候模式，進行物理內插（physical interpolation），提高解析度至數十公里尺度，以期求得更完善且更詳細之區域氣候資訊；後者是利用診斷與統計方法，比較大氣模式模擬資料與分析歷史資料並進行實際觀察，歸納統計出區域氣候與大尺度環流變化間之關係，再利用這些結果判斷區域氣候可能產生之變化，以提供對未來氣候特徵的描述。利用上述兩種降尺度方法，以解決高解析需求之氣象資料。然而，動力降尺度之區域氣候模式雖然已經可將全球尺度降至 15 公里甚至 10 公里，對於大陸型區域或許足夠，但對台灣地區而言仍顯不足，況且動力降尺度模式對於邊界條件，地形、植被、雲等參數問題敏感，再加上需要龐大的人力和電腦資源支援，以至於模擬結果仍有很大的改善空間。相較之下，統計降尺度模式較便宜，而且技術成熟，近年來亦經常被使用，尤其在氣候變異性高的區域，其中，經驗正交函數（Empirical Orthogonal Function）、正準相關分析（Canonical 28.

(41) 第三章氣候變遷與都市防災系統. Correlation Analysis）、多變異線性回歸（Multiple Linear Regression）、類神經網路（Artificial Neural Networks）等是最常被使用的統計降尺度方式，但是對台灣氣候變異性與空間關係仍有其侷限性（林淑華等，2005；陳圭宏等 2006）。目前，台灣大學全球變遷研究中心，針對台灣地區所運用之統計降尺度方法，其所模擬出之台灣區域氣候變化預測，已經成為台灣氣候變遷議題所迫切必要之資料。台灣大學全球變遷研究中心所使用的統計降尺度方式（柳中明，2007）採用兩階段（圖 3-1-1）進行分析：第一階段是 AOGCM 與 NCEP reanalysis2之間之調整，採用常態分布分析法，調整 AOGCM 模式的基本誤差。在此統計降尺度方法中，將假設 AOGCM 對大尺度空間與季節性的氣候模擬具有相當的準確度，只是時間序列具有高部不確定性。因此，像 NCEP reanalysis 大尺度之觀測值必須與 AOGCM 之模式數值進行分析與調整的步驟。由於氣候模式資料與觀測資料時間性的序列呈現不一致的狀況，機率分布分析成了主要連結 AOGCM 模式與觀測資料的媒介。目前假設月平均降雨與溫度分布為常態分布，因此 AOGCM 氣候輸出數值可與 NCEP reanalysis 數值進行轉換。簡易轉換公式如下：. Rest =. (R. AOGCM. − R AOGCM. σ AOGCM. ) ×σ. NCE Pr eanalysis. ＋ R NCE Pr eanalysis. 其中，. 2. Rest. AOGCM 標準化轉換之數值，以作為模式推估之使用. RAOGCM. AOGCM 之輸出月平均氣候模擬值. RAOGCM. AOGCM 之氣候平均值(climatology mean). σAOGCM. AOGCM 之標準差. RNCEP reanalysis. NCEP reanalysis 之氣候平均值. σNCEP reanalysis. NCEP reanalysis 之標準差. NCEP reanalysis 為採用美國 NOAA CDC 所提供之 NCAR/NCAR REANALYSIS PROJECT 中所產出之再分析資料。為美國國家環境預報中心（National Centers for Environmental Prediction, NCEP）與國家大氣研究中心（National Centers for Atmospheric Research, NCAR）在西元 1989 年開始合作發展氣候資料在分析計畫（NCEP/NCAR reanalysis project），此計劃利用西元 1948 年至今之舊有氣候觀測資料重新進行分析，並發展一套氣候資料同化系統（Climate data assimilation system, CDAS）用來分析現今之大氣情況，此系統納入了許多不同類型之觀測資料結果，包括地面觀測、船艦觀測、飛機觀測、無線電探空觀測、衛星觀測等，再經過數據品管（QC）步驟，集合成為此氣候資料同化系統（柳中明，2007）。 29.

(42) 氣候變遷下之台灣都市災害型態與衝擊評估先期研究計畫. 上列式子中之氣候平均值與標準差，是採用 AOGCM 和大尺度再分析資料於 1960-1989 年的平均值和標準差值。. 圖 3-1-1：統計降尺度流程資料來源：柳中明（2007）. 第二階段是進行建立大尺度再分析資料與氣象站觀察值之間的統計降尺度關係。運用多因子變異線性迴歸式，建立大尺度再分析資料和區域觀測站數值之統計關係，由於受限於 IPCC 所提供之資料庫中，全球模式模擬資料輸出因子種類之限制，目前採用 NCEP reanalysis 氣候模式的輸出數值（海平面氣壓、溫度、降雨）做為預測因子（Predictors），而氣象觀測站的觀測溫度與降雨量作為預報對象（ Predictants ），目前此一統計降尺度方法稱為 Pointwise Multivariate Regression（PMR），其流程如圖 3-1-2。首先必須將大尺度再分析資料之預測因子內差至測站點上空，並進行標準化分析後，再與測站點之觀測資料進行回歸分析，式子如下所示： Robsr＝（Ri , MSLPi , Ti） Robsr Ri. 測站點的觀測值大尺度再分析資料內差至測站點的降雨量. MSLPi 大尺度再分析資料內差至測站點的海平面氣壓 Ti. 大尺度再分析資料內差至測站點的溫度. 30.

(43) 第三章氣候變遷與都市防災系統. 圖 3-1-2：統計降尺度 PMR 之流程圖資料來源：柳中明（2007）. 最後，將此統計關係式所產生之係數組，運用於第一階段所產生之標準化後的未來情境模擬數值，以獲得對未來氣候的模擬預測。由於台灣降雨測站密度高達 355 觀測點，溫度測站可有 175 個觀測點，目前採用直接內差法所得到的空間格點數值，空間解析度為 0.01 度，將近 1 公里左右。二、情境模擬資料說明 IPCC 於 1988 年開始，完成一系列之技術文件、特別報告和綜合性評估報告，並提供國際社會有關氣候變遷的科學性資訊。在溫室氣體排放的情境模擬中， IPCC 公佈一組根據社經情境模擬之數據，通稱為 SRES，其中以 SRES-A2 和 SRES-B2 情境最常被使用。 SRES（Special Report on Emission Scenarios，(溫室氣體)排放情境特別報告）因 2000~2100 年間社會經濟程度之差異，而產生不同的 SRES 情境，聯合國跨國氣候變遷研究小組（IPCC），組織各國專家學者，在大量模型分析的基礎上，提 31.