2020年8月10日 星期一

都市啄木鳥第三堂課_天有可測風雲--氣候變遷、颱風與樹木的關係

 109年大安森林公園之友基金會_都市啄木鳥計畫

開啟追風追雨之旅
天有可測風雲-氣候變遷、颱風與樹木的關係

    今年都市啄木鳥課程來到第三堂,是前所未有的課程,但是開課的時機,卻是恰恰的好,在講師引領下,學會「基本觀測」,成了算盡「天機」的神算子。


    大安森林公園之友基金會執行長楊平世開場致詞中表示,基金會成立7年來,以「公園生態化」為宗旨,在都會中成功復育螢火蟲,採用不使用化學藥劑的生態防蚊,到現在假日不少民眾在此野餐歡聚,可知多年營造的成果。另外也因關心公園樹木而開啟了「都市啄木鳥」課程,2020年也從一系列的「櫻花贈苗種植示範」、「里長校長專班」熱鬧登場。

 

    在瞬息萬變的詭譎氣候變遷下,今年度第三堂課邀請到中央大學大氣科學系林沛練教授來分享,極端氣候對人類生活與周遭環境影響極大,而七、八月剛好是台灣的颱風季節,不管對個人或社會,都是非常實用的議題,也可提供預防工作之參考。課程開始前一小時,台北瞬間下了一場大雷雨,退卻了一些本欲來上課的學員,課程開始時,雖然雨已停歇,但大安森林公園上方的天空仍然烏雲密布,但是,「教授已經預測,午後對流即將結束,下半場進行戶外課程的機率非常大!」

    氣候與樹木有著極深的關係,在樹藝師李佩蓉的引領介紹下,眾人一起回顧了「2015蘇迪勒颱風對大安森林公園樹木的劇烈影響」,當年吹斷一整排電線杆的超級強颱,也影響了大安森林公園內1000餘株樹木,其中嚴重倒伏的樹木就有200多株,在大安森林公園之友基金會邀請日本樹木醫與協力廠商搶救後,於2018年,再對其中一區塊的580株樹木進行檢視及修剪,從倒伏及劈裂的狀況分析,經過日本樹木醫診治及正確適當修剪的樹木,倒伏率明顯降低許多,建國南路側只有4%,另一側的新生南路則是37%

 

    林老師回應,氣候與樹木影響密切,平日住在學校附近,每逢颱風來襲,隔天樹便倒了幾棵並須立即處理,否則人車都不能通行。課程重點將著重在幾項影響要素及平日如何觀測、追風追雨的方法。

 

    他首先分享了一張「台灣土地利用圖」,顯示了綠油油的稻田及高山、山坡地、沿海地區,各種農作物的分布,以及紅色都會區,土地利用其實對氣象產生若大的影響。接著指向台北的環境分布圖,由於高度開發造成綠地較少,東有基隆河、西有淡水河流向市中心,交會之處便是台北精華區。而大安森林公園就位在基隆河往市中心的方向,當蘇迪勒颱風靠近台灣時,主要的風向就是東北風,一路貫入,因而造成公園巨大的損傷。而台北市的雨後雷陣雨,跟東北吹來與偏西北這兩股海風密不可分,當海風明顯、形成條件俱足,就會生成雨後對流的系統。

    課堂前一天,台北打破設站最高紀錄高溫39.7度,同一時段大安森林公園則是37.1度,也顯現了公園綠地在氣候調節上扮演的重要角色,更是「都市之肺」。而都市中充滿了柏油路,一旦下雨,雨水很快就會流失了;但是公園裡的土壤地,對水土保持及入滲蓄水,都能發揮極高的功用。

    帶領大家認識「風」及「颱風」,從「風向」風的來向360度劃分,「風速」先人以遠古生活經驗及自然現象來作統計量測、稱之為「蒲福風級」。而發展至今,便有更加先進的儀器來作「颱風分級」,「輕度颱風」為中心附近最大風速在每秒17.232.6公尺之間,若為17/秒以下則稱為「熱帶擾動」,而「中度颱風」則在每秒32.750.9公尺之間,「強烈颱風」則在每秒32.750.9公尺之間。

    而所謂的「颱風的生成及結構」,颱風是一種熱帶的低氣壓,環流是以逆時針的方向圍繞著中心旋轉,「風從背向吹來,那麼颱風中心便是在左邊」,例如人位在花蓮,背向東邊風從此吹來,中心點便位在南方,以此簡單的方式估計颱風中心的位置,並以此判斷迎風面、背風面。

    林老師也從此延伸,解釋了颱風相關氣象名詞,風於迎風面受地形的抬昇,氣溫因空氣膨脹、氣體密度下降而降溫,就很容易下雨;背風面則因為地形下降,下沉作用的關係,外圍氣壓較高,使空氣壓縮,氣體密度上升,溫度就會升高,如經常聽到迎風面西南地形容易有雨、台東大武出現的「焚風」現象,便是如此的因果關係及基本原理。

    接著老師展示一張世界地圖,颱風、颶風、旋風,其實都是兄弟關係。赤道附近通常不會有颱風生成,颱風形成時海溫較高,通常落在低緯度的區域,多發生在熱帶或副熱帶的洋面上。颱風多於東邊形成往西走,受副熱帶高壓導引,才開始移向高緯度;西北太平洋正是颱風形成最頻繁的地區,如臺灣與菲律賓,正是颱風的好發區域,因此影響非常顯著。

    然後林老師以一張颱風結構圖做詳細分解,A點颱風眼底下通常無風無雨,B點則是眼牆或稱雲牆,垂直對流最為旺盛,通常是風最大的區域,到了外層則是螺旋雨帶,所經之處便是豪雨所至,通常也會忽大忽小。

    瞭解颱風基本原理後,如何以先進科技去「追風追雨」?首先是傳統的地面觀測、高空觀測,再有移動式氣象站,紀錄氣象要素的變化。他舉出1996年,田賀伯颱風來襲時,中央大學地面氣象站所記錄的風的變化,包含風速與風向的轉變。

    「高空觀測」方面有著「探空氣球」則是運用灌滿氦氣的氣球,內建的感應儀可測得溫度、濕度及氣壓,並用衛星定位。再有「繫留氣球」於不同的高度掛上風速計,但這般的測量比較無法耐強風,比較適合天氣穩定之下做空氣汙染的量測。「測風氣球」則用三角公式去計算,利用經緯儀觀測汽球經緯度,再換算成風向


    另外,也可採用「無人飛機」高空偵測,飛機可飛到颱風中去做觀測。臺灣曾在臺大林博雄教授主導下進入龍王颱風眼中,這也是唯一的一次,非常的不容易。另外使用載人飛機偵查及投落送觀測實驗,於颱風高空上方再丟下探測儀,一路往下墜落並接收相關資訊如氣壓溫度的分布,對於颱風能有更好的瞭解,放入氣象局預報模式,對於颱風路徑的掌握相當有幫助。臺灣於2002年開始推動載人飛機偵測颱風之「追風計畫」,並於200391日針對「杜鵑」颱風,進行第一次觀測任務。

    最後,很重要的則是「氣象雷達觀測」,二次大戰時由美軍取名,乃採用無線電波來探測及定位,利用遙測的原理透過光波的反射及傳送,藉由回波圖的解讀,得知降雨的訊息。接著教授提到「都卜勒效應」,都卜勒雷達運用回波、徑向風速的關係式去估算,不但可量測降雨,也可測量徑向風。

    圍繞臺灣總共有十幾部氣象雷達,之所以分布如此之多的氣象站,主要是因為地形阻隔的關係。有時天威難測,天可測也不可測!2006年中央大學大氣系聯合多間機構單位,打造了首部移動式雷達「臺灣大氣實驗性雷達 TEAM-R」,足跡遍佈,當2015年蘇迪勒颱風將五分山氣象站給摧毀,這部移動式雷達便出動支援,監測北臺灣的動態,甚至出借2017韓國仁川冬季奧運作觀測。

 

    從氣象歷史紀錄中,教授帶著學員回顧幾個曾經發生的重大風災,1996年賀伯颱風重創臺灣,2001年納莉颱風非常難得的北邊形成往南走,2009年莫拉克颱風的非典型現象帶來重大水災、2013蘇力颱風的強風造成樹木倒伏、吹翻大量路牌以及2015年蘇迪勒颱風造成多項重要基礎設施受損,包括五分山氣象雷達,臺北市路樹傾倒高達7,000 餘棵。

    最後講師把焦點帶到「氣候變遷」,目前的二氧化碳平均濃度為417ppm,比工業革命之前高出約35%,工業革命之前始終在280270ppm之間震盪,百年來一路攀升,可見其嚴重性,自然也對溫度造成影響,從年均溫百年變遷來看,全球平均值為每10年上升0.074℃,全球暖化證據非常明確,對極端氣候造成嚴峻的影響,台北高溫日數統計表可見高溫日數一直在增加,寒潮日數則一直在減少。

 

    越來越熱的氣溫,對颱風是否造成影響?從數據表中顯示,過去30年來強烈颱風的數字的確有增加,輕度與中度則震盪無明顯規律。對森林的影響則是「小雨的日數減少」,臺灣地區大豪雨日數在近30年有明顯增多的趨勢,「小雨的持續性對樹木的生長是很重要的,因為大雨沖刷一下子就流掉了」,氣候變遷對森林與生態的影響非常嚴重。雖然防災日見成效,但極端強降雨、複合型災害規模卻也越發演烈,如地震造成土石流鬆動。或如日本311地震造成海嘯,導致核能危機,氣候變遷雖未有直接關係,但導致溫度及海平面上升、致災性的颱風也隨之增加,深深影響人們的生活。

    課程中段,進行「單一陳情及危木系統通報的介紹」,同時果然如教授所預測,戶外竟然出現了美麗的彩虹,橫跨在台北的天際線,也代表了光明與希望。「昨日台北爆出最高溫39.7度,但如今一陣雨下過後,卻只有28度」,每個區域的溫度上下浮動,而地球表面平均氣溫控制不超過2℃,指得是未來人類如果要生存,全球就必須將氣溫控制在攝氏兩度以內,卻牽涉甚廣,需要非常巨大的努力。

    在Q &A 時間發問非常踴躍,包括地球自轉與颱風的生命期、二氧化碳的排放影響臭氧層,是否能夠修復?從發問與討論的熱烈程度,可見學員程度相當高。講師同時建議大家GLOBE ProgramThe Global Learning and Observations to Benefit the Environment)是一個配合國際GLOBE計畫,強調全世界親自動手做的基礎科學與教育計畫,可上網查詢更多相關資訊 https://globe.ncu.edu.tw/index.php/program-info

    當學理課程告一段落,教授帶領大家到戶外「動手做觀測」,先由樹藝師李佩蓉帶領大家觀察大安森林公園新生南路側,樹木因蘇迪勒颱風影響,樹枝於斷裂後生成的不定芽以及各種危木。接著在助教及樹藝師協助下分成四組,一組帶領大家用「Sper Scientific IR Thermometer紅外線測溫儀」測量地面的溫度,結果發現鋪面溫度高達3234度,但植物的土壤表面則在2729度之間;一組比照「GLOBE Cloud Chart雲圖表」 觀察周遭天空雲朵的變化,協助分辨天空的雲種,包含雲的種類、雲覆蓋量、雲凝結尾種類及其覆蓋量等等;另外一組介紹只能使用在空闊地方的「風杯式風速計」,使用時可測出風速、風級,也可測出室外的溫度及濕度;還有一組運用「量筒」,測量在一定時間內之降水量,「公制雙金屬盤錶溫度計」則測量溫度及濕度等等。

 

 

 

 

    最後全體進行大合照。課程結束後,不少學員前來詢問,都市啄木鳥年底前只剩兩堂課,一年中總共辦理多少堂課,可以再多辦幾堂嗎?顯示課程內容深受肯定,有興趣者還得把握良機囉!