暖化下的午後雷陣雨：海溫變化如何影響臺灣的午後對流？

114年07月10日

【本篇報導由地球科學系  黃婉如特聘教授研究團隊提供】 　　午後對流降雨是臺灣夏季的重要降水特徵。本研究使用高解析度大氣模式動力降尺度的結果，模擬海溫變化對臺灣未來夏季午後對流降雨活動的可能影響。研究結果顯示，至21世紀末，在全球暖化的影響下，臺灣夏季午後對流降雨的發生頻率將降低，但強度卻會增強。而在不同太平洋海溫的變化情境下，臺灣夏季午後對流降雨變化的程度有顯著差異。東太平洋海溫較冷的情境（類似反聖嬰），午後對流降雨事件的發生頻率高於其他海溫情境推估的結果。相比之下，東太平洋海溫較暖的情境（類似聖嬰現象），午後對流降雨事件的降雨強度低於其他海溫情境推估的結果。這些發現強調了在全球暖化下，聖嬰現象對調節臺灣午後對流降雨事件未來變化的潛在影響。   　　在臺灣的夏季午後，你可能也曾注意到天空突然烏雲密布，隨即降下短時而猛烈的雷陣雨。這就是「午後對流降雨」，是臺灣夏季氣候中極為典型的現象，常發生在下午2點到5點之間，對夏季總降雨量的貢獻高達四到五成。這類降雨不僅影響日常生活，也與水資源調度與防災管理息息相關。然而，在氣候變遷日益加劇的今日，這類降雨的行為會不會產生變化？我們又該如何因應？ 　　過去研究顯示，臺灣午後對流降雨的發生頻率與熱帶太平洋海溫變化密切相關，特別是聖嬰–南方振盪現象（ENSO）：當東太平洋海溫偏冷（類似反聖嬰）時，午後對流降雨事件通常較為頻繁；而在偏暖（類似聖嬰）時期，發生頻率則會降低。本研究進一步探討，在全球暖化背景下，這樣的關聯是否仍然成立？又會如何改變未來的午後降雨特性？ 　　研究團隊運用四組不同的海溫變化推估(圖1)，搭配高解析度大氣模式的動力降尺度模擬，推估至21世紀末臺灣夏季午後對流降雨的可能變化。結果顯示：無論哪一種海溫情境，未來午後對流的「發生次數」都會變少，但「降雨強度」則將增強(圖2)。然而，各情境間的變化幅度仍有顯著差異：在東太平洋海溫偏冷的情境(類似反聖嬰現象)，午後對流降雨的發生頻率高於其他情境；相對地，在偏暖情境下（類似聖嬰），降雨強度則相對較低。這些結果突顯，聖嬰現象在全球暖化背景下，仍可能扮演調節臺灣午後對流降雨的重要角色。 　　研究團隊進一步分析指出，四組不同海溫推估結果之間的差異，主要來自於未來全球暖化情境下，海溫變化對臺灣地區白天海風輻合強度、大氣穩定度以及水氣傳輸條件的影響。此外，本研究也探討不同海溫分布所導致的區域及全球環流變化，突顯未來海溫變化不僅改變大尺度環流結構，也會影響區域性對流發展條件，進而調節臺灣夏季午後對流降雨的活動特性。這些發現有助於深入理解氣候變遷下臺灣水資源的可能變化，並可為未來的防災減災策略與用水調度規劃提供重要的科學依據。   圖1：(a) 至 (d) 顯示四組全球暖化情境下的海溫分布變化（SST，分別為 FC0、FC1、FC2、FC3）。 圖2：動力降尺度模擬下，四組海溫情境（FC0–FC3）中未來（2075–2099 年）相較於現今（1979–2003 年）臺灣夏季午後對流降雨（Convective Afternoon Rainfall, CAR）之 (a) 發生頻率與 (b) 強度的變化。黑色斜線區域為達 90% 信心水準之顯著變化。   原文出處： Huang, W. R., Chien, Y. T., Cheng, C. T., Hsu, H. H., & Koralegedara, S. B. (2023). The role of sea surface temperature in shaping the characteristics of future convective afternoon rainfall in Taiwan. npj Climate and Atmospheric Science, 6, 198. https://doi.org/10.1038/s41612-023-00528-7