氣候變遷淹水災害風險評估

極端降雨之強度與頻率、河川流量特性有加劇的趨勢

       國家災害防救科技中心回顧臺灣許多學者進行氣候變遷淹水災害風險評估之研究,發現早期評估多使用歷史氣象觀測資料演算外延方法,結果發現我國的極端降雨之強度與頻率特性(如:豪、大雨日數、最大一日雨量、最大二日雨量、單場颱風事件的累積降雨量、最大時降雨強度、最大日雨量、強降雨事件頻率)在全臺灣許多地區都有增加之趨勢。受極端降雨強度增加之影響,許多河川流量(如:最大日流量)亦有增加的趨勢,進而增加溢堤淹水之風險。 [3.2.15]

 

應用氣候變遷情境推估於淹水風險評估

        科技部「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫(TCCIP)」提供較細緻化的臺灣本土氣候資料(觀測與推估),國內各部會及學者們也開始使用全球氣候模式進行未來淹水災害衝擊與風險之評估。這些研究包含淹水災害的不同指標與面向,例如:設計雨量、極端暴雨特性、未來洪峰變化趨勢、河道溢堤未來衝擊及防洪設施未來風險等。[3.2.15]

(1)設計暴雨變化

       國內研究針對「重現期100年降雨延時24小時」的設計雨量進行未來變化趨勢分析,發現未來氣候變遷下重現期100年降雨延時24小時的設計雨量,在氣候變遷影響下未來短期統計降尺度及動力降尺度情境雨量在全臺各區域皆為增加的趨勢(圖1)。[3.2.16]

(2)極端暴雨變化

        國內研究亦發現未來中、南、東三區的極端暴雨(1-3日連續暴雨)有增加的趨勢;臺灣地區各河川流域之平均流量、一日暴雨之洪峰流量及二日暴雨之洪峰流量於21世紀中(2040年至2065年)與21世紀末(2075年至2099年)皆有升高之趨勢;且洪峰流量更有超過目前防洪系統設計標準的可能。

         (3)淹水衝擊

       研究成果顯示臺灣四大流域(淡水河、濁水溪、曾文溪、高屏溪)未來在河道溢堤風險有增加的趨勢,尤其是部分河川上游局部河段此趨勢更為明顯。造成如此的主要原因包括未來河川水位增加、單位河川功率較大,及上游處河道斷面較窄等因素,造成了防洪設施不足以應付未來淹水風險的問題。[3.2.17]

(4)海平面衝擊

        在海平面/海水位之變動趨勢方面,許多學者應用歷史觀測資料與未來推估資料比較海平面等相關變化趨勢。結果顯示海平面、颱風最大波高、颱風最大潮位皆有上升的趨勢,使得許多海堤無法滿足50年重現期颱風波浪及潮位作用下之安全標準。[3.2.15]

1、全臺灣之重現期100年降雨延時24小時設計雨量區域分析圖:a)歷史基期;b)未來短期統計降尺度;c)未來短期動力降尺度資料來源:[3.2.16];國家災害防救科技中心重繪

 

未來淹水災害風險之熱點空間資訊

        目前多數氣候變遷淹水災害風險研究多針對「小範圍的研究區域(單一流域、單一地區)」、並多使用「數值模擬法」呈現極端降雨、河川流量變化,較少全臺灣較整體的風險資訊。為了呈現較全面的資訊,國家災害防救科技中心使用「指標法」,針對不同災害問題,選擇適用的關鍵因子指標,並計算綜合風險值及其風險等級,並以圖資方式呈現臺灣氣候變遷風險熱點區域。

     氣候變遷下淹水災害風險圖,此圖資主要是以人可能會遭受的自然災害之衝擊對象,不同衝擊的對象,需再另行評估,此風險圖為2016年的版本,後續將依據氣候變遷情境資料與災害潛勢資料,進行更新中,目前各項圖資採用的資料來源如下表1所示[3.2.17],各項資料說明如下:
       

1、氣候變遷淹水災害風險指標

綜合風險

危害度

脆弱度

暴露度

淹水災害風險

24小時延時年最大降雨量超過600mm發生之機率

資料來源:MRI-AGCM(2014)

國家災害防救科技中心淹水模擬圖(600mm/24h)

資料來源:災防科技中心(2015)

人口密度

資料來源:內政部(2015)

 

 氣候模式推估資料:

       氣候變遷推估資料是以日本氣象廳氣象研究所之全球大氣環流模式(Meteorological Research Institute, Atmosphere General Circulation Model,簡稱MRI-AGCM),模擬IPCC於2014年公布的AR5報告中的RCP8.5推估情境資料,再經過科技部「臺灣氣候變遷推估平台計畫」利用動力降尺度技術降至臺灣5km網格之氣候資料,加以應用於評估危害度指標,此氣候資料將隨著國際間公布的新的推估資料進行版本更新。

 危害度指標:

      危害度計算是利用模式模擬基期(1979~2003年)與未來推估期(2075~2099年)兩個時期的氣候模式模擬的氣候資料,計算各鄉鎮可能發生極端降雨機率。淹水災害的極端降雨採用的門檻值是以『24小時延時年最大降雨量超過600mm』之發生機率,量化後進行等級的比較。

 

2、氣候變遷淹水災害危害度分佈圖:a)基期;b)世紀末

 

  脆弱度指標:

        淹水脆弱度指標採用災防科技中心於2015年,以24小時延時年最大降雨量600mm,模擬全台的淹水模擬範圍,進一步利用淹水深度與面積計算淹水脆弱度等級。 未來將依據水利署公佈新版的第三代淹水模擬圖資後,再行更新淹水脆弱度指標。

圖3、氣候變遷淹水災害脆弱度分佈圖_淹水模擬指標

 

 暴露度指標:

                    淹水災害之暴露度指標,考量人口可能遭受的衝擊,故以利用鄉鎮人口密度計算,採用是內政部2015年之人口資料。

 

圖4、氣候變遷淹水災害暴露度分佈圖 _人口密度

 

        脆弱度及暴露度兩指標因受很多因素影響,較難推估世紀末的情性,故假設維持現況固定不變的情形,藉此方法分別基期及21世紀末臺灣269個鄉鎮中氣候變遷淹水災害風險之熱點區域。 各指標及綜合風險分佈圖,如圖25所示,由圖可見,基期以臺中、彰化、雲林、嘉義等沿海地區為相對高風險區,由於21世紀末期間降雨機率提高,致使高風險區位呈現增加的趨勢,增加了臺北、桃園、新竹、臺南、高雄以及屏東等部分鄉鎮。[3.2.17]

5、氣候變遷淹水災害風險分佈圖:a)基期;b)世紀末