長期氣候變遷對臺灣附近西南季風氣流引起的颱風降雨的影響

115年06月11日

【本篇報導由地球科學系  王重傑教授與曾莉珊副教授研究團隊提供】 　　2009年莫拉克颱風和2004年敏督利颱風是歷來侵襲臺灣期間降雨量最多、破壞力最強的兩次颱風，而兩次颱風都與強烈的西南季風有關。富含水分的西南季風氣流和颱風引起的西北風氣流通常會在臺灣中央山脈匯合，產生災難性的降雨。本研究使用雲解析模型（CRM）和擬全球暖化（PGW）方法模擬這兩場風暴，藉以評估長期氣候變遷對其劇烈降水的影響。對於每場風暴，都會進行兩種情境的模擬和比較：其一是在當今氣候下的控制實驗，其二是在約四十年前的過去環境中的敏感性實驗；二者間的氣候變遷訊號乃是使用全球再分析數據計算1990–2009年與1950–1969年之間的差值來估計。在控制實驗中，CRM 3公里的網格解析度真實地重現了這兩個颱風。在過去氣候的敏感度實驗中，儘管颱風的環境比現今氣候略低溫且乾燥，兩個颱風的發展和演變過程與現今氣候的颱風非常相似。但現今氣候下，莫拉克和敏督利颱風的日降雨量比過去氣候下的對應颱風增加約5毫米(相當於增加了約4–8%)。此結果與前人的研究結果一致，且此日均降水變化具有99.5%可信度之統計顯著性。進一步水氣收支分析顯示，降水的增加主因在於現今氣候環境中可降水量提升，使颱風次環流更加活躍，進而強化低層水氣輻合，促發更劇烈的降水反應。   　　2004年7月1日敏督利颱風於晚間登陸花蓮，次日上午由新北市淡水河出口附近出海，在登陸期間及離開之後所夾帶的旺盛西南氣流為臺灣中、南部地區帶來持續性豪雨，各地陸續爆發洪水、土石流、人員死傷、停電、停水及鐵公路交通受阻，造成數十億的農業與工商業損失，臺灣通稱此次災情為「七二水災」。 　　2009年8月7日莫拉克颱風於父親節前夕登陸臺灣，侵臺期間為臺灣各地帶來刷新記錄的連續超大豪雨。以阿里山氣象站為例，最大24小時雨量高達1624毫米，警報期間總降雨量多達2859毫米，遠高於臺灣長期氣候平均年雨量值2200毫米。連續多日的豪雨在中南部與東部地區引發嚴重水患，造成鐵、公路多處路基流失而致交通中斷，多處地區發生堤防損毀、山崩、嚴重土石流等複合式災害。諸多災區中，又以高雄的小林村最為嚴重，豪雨引發的「走山」瞬時活埋村內100多戶人家，造成491人失蹤或死亡。 　　長期觀測資料顯示，自1958年以來臺灣降雨量排名前十的颱風中，有7個發生在二十一世紀，暗示了氣候變遷可能之影響。另一方面，上述二個颱風共同的特徵是在於當颱風離開臺灣時（或之後），常伴隨強烈的低空西南季風氣流帶來豐沛的水氣，再加上颱風環流、季風環流與地形之間的交互作用，形成多重跨尺度協同機制，促使對流持續發展並導致極端降水。此類現象近年來亦有日益頻繁的趨勢。 　　為量化長期氣候變遷對臺灣附近颱風降水的影響，本研究使用雲解析模式模擬了兩個當前氣候下的颱風個案作為控制實驗，隨後將個案置於四十年前的氣候背景下模擬，是為敏感性實驗。研究的兩個颱風分別是臺灣地區降雨量最大的莫拉克（2009）颱風與第九大的敏督利（2004）颱風。在控制實驗中，雲解析模式以3公里網格的解析度真實地重現這兩個颱風的路徑、強度和整體的演變。而在敏感性實驗中，颱風亦呈現類似的演化歷程，而降水量的差異可歸因於氣候背景的長期變化所造成。 　　模擬結果顯示，長期氣候變遷使得對流層水氣含量隨氣候暖化而增多，在此較為暖、濕的環境場下，颱風次環流亦隨之增強，此熱力與動力因共同作用，進一步加強了低層水氣通量輻合，而造成颱風總降水量4–8%之增幅。值得注意的是，雖然此之增幅可能看起來不多，但卻是顯著且可歸因於長期氣候變遷的量值。尤其考慮到目前的全球暖化將在未來數十年內持續甚至有漸行加快之趨勢，警示我們未來臺灣可能面臨更多致災性的颱風極端降雨。   原文出處： Wang, C. C., Tseng, L. S., Huang, C. C., Chuang, P. Y., Su, N. C., Chen, C. T., Lo, S. H., & Tsuboki, K. (2024). Effects of Long-term Climate Change on Typhoon Rainfall Associated with Southwesterly Monsoon Flow near Taiwan: Mindulle (2004) and Morakot (2009). Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences, 60(3), 345-364. https://doi.org/10.1007/s13143-023-00345-1