武理工綜合災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警專題講座：我們共同關(guān)心的天然災(zāi)害議題-極端氣象

我們共同關(guān)心的天然災(zāi)害議題——極端氣象陳泰然臺大講座/大氣科學(xué)系特聘教授國立臺灣大學(xué)應(yīng)急（變）講座1一、極端氣象事件二、天氣預(yù)報(bào)能力與限制（一）臺風(fēng)（二）豪（暴）雨（三）土石流（四）監(jiān)測預(yù)警體系三、天然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警2四、氣候變遷3（一）氣候變遷議題的發(fā)展（二）全球氣候系統(tǒng)變動(dòng)（三）氣候變遷可能造成的影響（四）氣候變遷之回應(yīng)策略、法律制定及組織設(shè)置ForecastdayIncreaseinExtremeEvents

“Average”YearandTrendsintheU.S.6AtlanticBasinHurricanes1,300Tornadoes5,000Floods26,000SevereThunderstorms650Deaths$15BinLossesIncreasingnumberofextremeweathereventsatincreasingcosttothenation.Accurateforecastsforextremeeventshaveextendedto4-8daysNeedtotaketheseforecaststothenextlevelforeffectivedecisionsupport極端事件增加，災(zāi)害擴(kuò)大。一、極端氣象事件4ImprovedForecasting

Forecastskillsforextremeeventsextendedouttodays4-8for

Severeweather

Fireweather

SnowstormsFloodsHeat/coldwavesHurricanes極端事件預(yù)報(bào)能力提升，預(yù)報(bào)期限增長5龍卷風(fēng)與水龍卷61987年Saragosa

Texas龍卷風(fēng)過后78龍卷風(fēng)警報(bào)不斷改進(jìn)8冰雹910Populationsincreasingalongcoastlines,exposingriskstointensestormsandcoastalinundationIncreasingvulnerabilitytosevereweather,floods,fireweatherFloodsandsevereweatherhighlighttheimportanceofquantitativeprecipitationforecastsExtremeEvents,

IncreasingVulnerabilities脆弱度升高世界人口增加10HistoricAccomplishment:Useofmulti-modelensemblesisextendingaccuratepredictionofextremeevents5to8daysinadvance◎

SecondrevolutioninnumericalweatherpredictionUncertaintybeingreduced—predictionsnowconnectedtoawidespectrumofdecisionmakers;NWSistakingpredictiontothenextlevelTheeffortisgearedtowardbuildinga“Weather-ReadyNation”:ready,responsive,resilientinthefaceofincreasingnumberofextremeeventsaroundtheglobeKeytosuccess:partnerships—consistentcommunicationstrategytoensureproper/expectedresponse(socialscience)ForTaiwan:thisapproachcouldhaveamajorimpactonabilitiestoforecastandensurea“ready,responsive,resilient”societyTyphoons(withimprovedHWRF;globalensemble)Mei-YuconvectivesystemandrelatedheavyrainfallSummary711112預(yù)報(bào)能力受限12二、天氣預(yù)報(bào)能力與限制初始資料既不完整，也不正確觀測誤差控制方程組為非線性，無解析解截?cái)嗾`差重要物理過程需參數(shù)化：積云對流、亂流（混合/傳送）、輻射既不真實(shí)，也有誤差預(yù)報(bào)能力受限三大主因：誤差（即噪聲）隨預(yù)報(bào)（NWP積分）長大，終至大于訊號，即預(yù)報(bào)期限瓶頸。1314三、天然災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警臺灣災(zāi)害防救科技研發(fā)（一）臺風(fēng)1.觀測系統(tǒng)(1)中國大陸a.臺風(fēng)綜合觀測體系包含氣象衛(wèi)星、都卜勒天氣雷達(dá)、探空儀、地面自動(dòng)氣象觀測站、海上浮標(biāo)。15b.風(fēng)云三號衛(wèi)星可以提供高空間分辨率觀測，對臺風(fēng)細(xì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測；微波觀測可以看到臺風(fēng)內(nèi)部熱力結(jié)構(gòu)，對風(fēng)場、降雨的觀測能力有很大提升。c.風(fēng)云二號F星加密觀測每6分鐘一次的掃描，可讓預(yù)報(bào)員看到臺風(fēng)結(jié)構(gòu)的細(xì)微演變，不僅可以提高臺風(fēng)定位的準(zhǔn)確性，還能提高臺風(fēng)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，也能改進(jìn)臺風(fēng)模式預(yù)報(bào)效果。16(2)臺灣a.臺風(fēng)綜合觀測系統(tǒng)，以氣象衛(wèi)星為主，船舶、浮標(biāo)、島嶼等地面觀測資料為輔，都卜勒雷達(dá)為絕佳之工具，另有追風(fēng)計(jì)劃及無人飛機(jī)觀測計(jì)劃。b.中央氣象局目前有4座S波段都卜勒氣象雷達(dá)，分別位于東部的花蓮、南部的墾丁、西部的七股及北部的五分山。另外，配合民航局、空軍等氣象單位的

C波段都卜勒氣象雷達(dá)站，涵蓋了臺灣本島及鄰近海域，構(gòu)成完整的氣象雷達(dá)觀測網(wǎng)。172.預(yù)報(bào)系統(tǒng)(1)中國大陸a.設(shè)立國家級、區(qū)域氣象中心和省級氣象站的臺風(fēng)數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系。b.臺風(fēng)路徑系集預(yù)報(bào)發(fā)展，如國家氣象中心的全球臺風(fēng)集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)、上海臺風(fēng)研究所的區(qū)域臺風(fēng)集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)，提高中國臺風(fēng)業(yè)務(wù)的預(yù)報(bào)能力。18(2)臺灣臺風(fēng)預(yù)報(bào)作業(yè)可分三類：a.單純統(tǒng)計(jì)法，此法通常為預(yù)報(bào)技術(shù)改善的對應(yīng)模式。b.動(dòng)力統(tǒng)計(jì)模式，此類型模式通常是擷取數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式（NWP）臺風(fēng)的環(huán)境大氣和海洋條件與觀測臺風(fēng)的統(tǒng)計(jì)關(guān)系所設(shè)計(jì)的作業(yè)模式。c.

NWP臺風(fēng)模式預(yù)報(bào)，雖然此法有較完整的物理機(jī)制，但是初始渦旋和下墊面物理過程的處理，仍存在相當(dāng)大的考驗(yàn)。193.臺風(fēng)警報(bào)/發(fā)布消息(1)中國大陸a.消息臺風(fēng)遠(yuǎn)離或沿海尚未開始出現(xiàn)8級風(fēng)或暴雨時(shí)，預(yù)報(bào)責(zé)任區(qū)根據(jù)需要可發(fā)布消息，報(bào)導(dǎo)臺風(fēng)的情況；警報(bào)解除時(shí)也可以消息方式發(fā)布。b.警報(bào)預(yù)計(jì)未來48小時(shí)內(nèi)影響沿海地區(qū)或者臺風(fēng)登臨時(shí)，發(fā)布警報(bào)。c.緊急警報(bào)預(yù)計(jì)未來24小時(shí)內(nèi)影響沿海地區(qū)或者臺風(fēng)登臨時(shí)，發(fā)布緊急警報(bào)。d.警報(bào)發(fā)布之規(guī)定

國家氣象中心負(fù)責(zé)確定已編號的熱帶氣旋的中心位置，熱帶低壓和熱帶擾動(dòng)的中心定位，則由各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）

氣象臺自行負(fù)責(zé)。20(2)臺灣a.熱帶性低氣壓警報(bào)臺風(fēng)尚未形成之熱帶性低氣壓階段到達(dá)臺灣附近，即發(fā)布。b.

海上臺風(fēng)警報(bào)預(yù)測24小時(shí)后，臺風(fēng)的七級風(fēng)暴風(fēng)范圍可能侵襲臺灣或金門、馬袓100公里以內(nèi)海域，即發(fā)布。之后每隔3小時(shí)發(fā)布一次，必要時(shí)得加發(fā)之。c.

陸上臺風(fēng)警報(bào)預(yù)測18小時(shí)后，臺風(fēng)的七級風(fēng)暴風(fēng)范圍可能侵襲臺灣或金門、馬袓陸上，即發(fā)布。之后每隔3小時(shí)發(fā)布一次，必要時(shí)得加發(fā)之。d.解除臺風(fēng)警報(bào)臺風(fēng)的七級風(fēng)暴風(fēng)范圍離開臺灣或金門、馬袓陸地，但仍未離

100公里近海時(shí)，改發(fā)海上臺風(fēng)警報(bào)。確定臺風(fēng)離開100公里近海時(shí)，即發(fā)布解除警報(bào)。臺風(fēng)轉(zhuǎn)向或消滅時(shí)，得直接解除臺風(fēng)警報(bào)。21e.臺風(fēng)警報(bào)發(fā)布后，中央氣象局立即主動(dòng)利用自動(dòng)化傳真、電子郵件等管道，將臺風(fēng)警報(bào)單送交各有關(guān)單位、政府首長及大眾傳播機(jī)構(gòu)，并利用「166」（國語）及「167」（臺語、客語、英語）氣象信息語音服務(wù)電話及SSB廣播，提供最新臺風(fēng)消息及警戒事項(xiàng)，供民眾自由撥聽。并利用氣象信息語音傳真回覆系統(tǒng)（FOD：020303166）及中央氣象局全球資訊網(wǎng)（.tw），提供各界臺風(fēng)最新動(dòng)態(tài)等氣象信息。所建「點(diǎn)對點(diǎn)氣象防災(zāi)信息服務(wù)系統(tǒng)」，則可提供中央機(jī)關(guān)及各縣市政府防、救災(zāi)單位臺風(fēng)警報(bào)等相關(guān)氣象信息。22熱帶氣旋按中心附近地面最大風(fēng)速劃分為六個(gè)等級：a.

超強(qiáng)臺風(fēng)（SuperTY）:中心附近最大平均風(fēng)速≥51.0米/秒，即風(fēng)力16級或以上。（相當(dāng)于臺灣的強(qiáng)烈臺風(fēng)）b.

強(qiáng)臺風(fēng)（STY）:

中心附近最大平均風(fēng)速41.5-50.9米/秒，即風(fēng)力14-15級。c.

臺風(fēng)（TY）:中心附近最大平均風(fēng)速32.7-41.4米/秒，即風(fēng)力12-13級。（注：b、c相當(dāng)于臺灣的中度臺風(fēng)）d.

強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(STS):中心附近最大平均風(fēng)速24.5-32.6米/秒，即風(fēng)力10-11級。e.

熱帶風(fēng)暴(TS):中心附近最大平均風(fēng)速17.2-24.4米/秒，即風(fēng)力8-9級。（注：d、e相當(dāng)于臺灣的輕度臺風(fēng)）f.

熱帶低壓(TD):中心附近最大平均風(fēng)速10.8-17.1米/秒，即風(fēng)力為6-7級。4.臺風(fēng)強(qiáng)度劃分(1)中國大陸2323(2)臺灣臺風(fēng)強(qiáng)度近中心最大風(fēng)速公里每時(shí)公尺每秒浬每時(shí)相當(dāng)蒲福風(fēng)級輕度臺風(fēng)62~11717.2~32.634~638~11中度臺風(fēng)118~18332.7~50.964~9912~15強(qiáng)烈臺風(fēng)184以上51.0以上100以上16以上24（二）豪雨（暴雨）1.觀測(1)中國大陸a.主要開展暴雨外場監(jiān)測試驗(yàn)基地建設(shè)，基于多途徑觀測資料的聯(lián)合估算降水技術(shù)研究，暴雨短時(shí)臨近預(yù)警預(yù)報(bào)技術(shù)與系統(tǒng)研制等。b.建立長江中游短時(shí)天氣預(yù)警報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，綜合利用新一代天氣雷達(dá)、衛(wèi)星遙感、自動(dòng)站、數(shù)值預(yù)報(bào)等信息資源，對暴雨、強(qiáng)風(fēng)暴進(jìn)行客觀自動(dòng)化、實(shí)時(shí)高頻度的定量監(jiān)測和短時(shí)預(yù)警。25(2)臺灣a.自動(dòng)雨量觀測系統(tǒng)，有454個(gè)雨量觀測站，其中248個(gè)另含氣象觀測，所得數(shù)據(jù)由無線電傳輸。并有C頻偏極化雷達(dá)、垂直指向雷達(dá)、剖風(fēng)儀及雨滴譜儀等設(shè)備。b.

劇烈天氣監(jiān)測系統(tǒng)(QPESUMS)的整合回波圖(compref)產(chǎn)品每10分鐘更新一次，提供定量降水估計(jì)重要信息。262.預(yù)報(bào)(1)中國大陸a.主要開展資料同化技術(shù)和區(qū)域中尺度暴雨模式的研究，降水相關(guān)主要物理過程研究，集合數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)研究數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品釋用技術(shù)和集成方法研究等。b.另有定量降水預(yù)報(bào)與水文模型耦合的洪水預(yù)報(bào)、流域水文氣象實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，基于分散式水文模型的中小流域暴雨洪水類比與預(yù)報(bào)系統(tǒng)。(2)臺灣a.當(dāng)有鋒面系統(tǒng)影響臺灣時(shí)，透過各種數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的計(jì)算，與預(yù)報(bào)人員根據(jù)學(xué)理及經(jīng)驗(yàn)的分析研判，大致可以預(yù)測鋒面系統(tǒng)將影響的時(shí)段、區(qū)域范圍及大雨或豪雨強(qiáng)度趨勢上的變化。2728b.臺風(fēng)豪雨預(yù)報(bào)綜觀法283.發(fā)布(1)中國大陸a.暴雨藍(lán)色預(yù)警信號

12小時(shí)內(nèi)降雨量將達(dá)50毫米以上，或已達(dá)50毫米以上，可能或已經(jīng)造成影響且降雨可能持續(xù)。b.暴雨黃色預(yù)警信號

6小時(shí)內(nèi)降雨量將達(dá)50毫米以上，或已達(dá)50毫米以上，可能或已經(jīng)造成影響且降雨可能持續(xù)。c.暴雨橙色預(yù)警信號

3小時(shí)內(nèi)降雨量將達(dá)50毫米以上，或者已達(dá)50毫米以上，可能或已經(jīng)造成較大影響且降雨可能持續(xù)。d.暴雨紅色預(yù)警信號

3小時(shí)內(nèi)降雨量將達(dá)100毫米以上，或者已達(dá)100毫米以上，可能或已經(jīng)造成嚴(yán)重影響且降雨可能持續(xù)。29(2)臺灣a.

大雨特報(bào)在預(yù)測或觀測到臺灣地區(qū)24小時(shí)累積雨量將達(dá)50毫米以上，且其中至少有1小時(shí)時(shí)雨量達(dá)15毫米以上時(shí)。b.豪雨特報(bào)如預(yù)測或觀測到24小時(shí)累積雨量將達(dá)130毫米以上時(shí)。c.

大豪雨特報(bào)

24小時(shí)累積雨量將可達(dá)200毫米以上時(shí)。d.

超大豪雨特報(bào)

24小時(shí)累積雨量將可達(dá)350毫米以上時(shí)。30(2)臺灣a.

黃色警戒該地區(qū)預(yù)測雨量大于土石流警戒基準(zhǔn)值時(shí)，即發(fā)布該地區(qū)為二級（黃色警戒）土石流警戒區(qū)。地方政府應(yīng)進(jìn)行疏散避難勸告。b.

紅色警戒該地區(qū)實(shí)際降雨大于土石流警戒基準(zhǔn)值時(shí)，即發(fā)布該地區(qū)為一級（紅色警戒）土石流警戒區(qū)。地方政府得依各地區(qū)當(dāng)?shù)赜炅考皩?shí)際狀況進(jìn)行指示撤離強(qiáng)制疏散。314.災(zāi)害通報(bào)及應(yīng)變組織(1)中國大陸國家自然災(zāi)害救助應(yīng)急預(yù)案（2011年10月16日修訂）a.各地區(qū)自然災(zāi)害分布種類32b.組織指揮體系國家減災(zāi)委員會(huì)國家減災(zāi)委員會(huì)為國家自然災(zāi)害救助應(yīng)急綜合協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，

負(fù)責(zé)組織、領(lǐng)導(dǎo)全國的自然災(zāi)害救助工作，協(xié)調(diào)開展特別重大和重大自然災(zāi)害救助活動(dòng)。國家減災(zāi)委辦公室負(fù)責(zé)與相關(guān)部門、地方的溝通聯(lián)絡(luò)，組織開展災(zāi)情會(huì)商評估、災(zāi)害救助等工作，協(xié)調(diào)落實(shí)相關(guān)支持措施。專家委員會(huì)國家減災(zāi)委設(shè)立專家委員會(huì)，對國家減災(zāi)救災(zāi)工作重大決策和重要規(guī)劃提供政策咨詢和建議，為國家重大自然災(zāi)害的災(zāi)情評估、應(yīng)急救助和災(zāi)后救助提出咨詢意見。33(2)臺灣a.土石流災(zāi)害通報(bào)組織架構(gòu)34b.土石流災(zāi)害應(yīng)變體系35（四）監(jiān)測預(yù)警體系（中央災(zāi)害應(yīng)變中心情資）363637（一）氣候變遷議題的發(fā)展

WCC-1（第一屆世界氣候會(huì)議/

World

Climate

Conference）：

1979年WMO在瑞士日內(nèi)瓦召開；UN第一個(gè)推動(dòng)全球氣候變遷回應(yīng)的國際會(huì)議。確定重要論述：氣候影響人類，人類也影響氣候。氣候變遷不僅是純粹的科學(xué)問題，也是關(guān)系人類社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。

IPCC（1988年成立聯(lián)合國跨政府氣候變遷專家小組/

IntergovernmentalPanelonClimateChange）UN研究氣候變遷科學(xué)問題的官方組織。已發(fā)表五次報(bào)告(AssessmentReport

/

AR)，

AR4于2007年獲諾貝爾和平獎(jiǎng)。

AR5于2013年9月發(fā)表。38四、氣候變遷

FAR（1990年IPCC發(fā)表第一次評估報(bào)告；

FirstAssessmentReport

/

FAR）指出CO2濃度影響溫度升高；

AR3指出1750年至今CO2增31%，為42萬年來最高；

AR4(2007年)指出1970-2004年增加80%，2005年CO2濃度超過65萬年的自然變化范圍。

注：溫室氣體對暖化貢獻(xiàn)，CO2

:60%,CH4:

20%,CFC:14%,NO2

:6%3939

UNFCCC（1992年UN在巴西里約熱內(nèi)盧召開會(huì)議，通過“聯(lián)合國氣候變遷綱要公約”(UnitedNations

FrameworkConventiononClimateChange)，

1994年各國簽署生效。

COP：UNFCCC締約國每年召開大會(huì)(Conferenceof

theParties；

COP)，為國際氣候變遷議題最重要的定期會(huì)議。40二、全球氣候系統(tǒng)變動(dòng)

全球暖化先知：阿瑞尼士(S.A.Arrhenius；1903年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）于20世紀(jì)初提出CO2對氣候暖化影響，但未受重視，至1970’s仍有許多科學(xué)家認(rèn)為全球溫度往小冰期方向前進(jìn)。

AR4（2007年IPCC/Fourth

AssessmentReport）指出全球暖化，全球于1906-2005年這100年平均溫度上升0.74℃（AR3指出

1901-2000年上升0.6℃），北半球高緯較其他地區(qū)上升幅度大，陸地變暖速度較海洋大。41全球平均氣溫上升趨勢424243AR5(2013)全球平均氣溫變化

AR4

指出全球海平面上升，其上升情況與氣候暖化情況一致。例如太平洋上吉里巴斯有一島嶼1998年已被海水完全淹沒，吐瓦魯也面臨被淹沒危機(jī)。

AR4

指出北極海冰縮小，1978年以來的衛(wèi)星觀測顯示北極海冰面積以每10年2.7%速度縮小，夏天更明顯為每10年7.4%。

AR4

指出「洪者愈洪、旱者愈旱」的情況愈來愈明顯，南北美東部、北歐、亞洲北部及中亞等地區(qū)降水顯著增加，撒哈拉、地中海、非洲南部及南亞等地區(qū)降水減少。44三、氣候變遷可能造成的影響

IPCC

于2000年發(fā)布排放情境報(bào)告（考慮人口、經(jīng)濟(jì)成長、能源效率與結(jié)構(gòu)、土地利用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等）包含6種情境，用于未來氣候變遷模擬，推估未來氣候變遷可能造成的影響。

氣候變遷推估與現(xiàn)況無關(guān)，是未來的可能情境。

不論哪一種情境，大氣中的CO2濃度都將持續(xù)攀升，到2100年B1增加最少約為工業(yè)革命前2倍，A1F1最多約為3.8倍。45IPCC

SRES的六種排放情境的逐年CO2(a)排放量與(b)大氣CO2濃度46

全球平均溫度在不同情境之不確定性與變化范圍，B1暖化程度最小于2100年最佳估計(jì)為1.8℃，A1F1最大為4℃。20世紀(jì)全球地表暖化趨勢圖4747

暖化趨勢空間分布顯示，全球各地均將暖化，并以極區(qū)最嚴(yán)重，北極又比南極嚴(yán)重，陸地暖化大于海上。21世紀(jì)末A2情境下，北極將比現(xiàn)在高7℃以上。B1暖化最小，A2最大。21世紀(jì)地表溫度變化圖4849AR5(2013)季節(jié)氣溫變化(2016-2035)-(1986-2005)

雨量趨勢空間分布顯示，21世紀(jì)末赤道與高緯度地區(qū)雨量增加，副熱帶減少，即“干區(qū)愈干、濕區(qū)愈濕”，增減幅度±20%。臺灣地區(qū)夏季增加，冬季減少。2090-2099年期間降水量相對變化(％)

(相對于1980-1999年)5051AR5(2013)季節(jié)降雨量變化(2016-2035)-(1986-2005)

冰與海平面推估顯示，2090-2099年全球海平面上升

18-59公分，B1最緩和(18-38公分），A1F1最嚴(yán)重

(26-59公分)。最近（2009年）一群科學(xué)家重新推估認(rèn)為

21世紀(jì)末上升應(yīng)為原推估之2倍，甚至有科學(xué)家認(rèn)為上限為2公尺。52

氣候突變之頻率強(qiáng)度增大熱浪頻率增加，將造