氣候變遷乾旱災害風險評估

降雨量減少、河川流量減少、乾旱強度與頻率有增加的趨勢

        早期使用歷史氣象觀測資料演算臺灣過去乾旱災害的變動趨勢,發現我國許多地方有降雨量減少、河川流量減少、乾旱強度與頻率有增加的趨勢,目前國內針對氣候變遷乾旱災害衝擊分析研究上,往往以降雨量的變化(氣象乾旱)及水資源變化(水文乾旱)的方式呈現,其中又以流量變遷趨勢作為衝擊評估的主要分析標的(流量減少),因此,在空間尺度上,也以水庫集水區、流域或是水資源分區作為研究區域,這些研究結果顯示許多地方有降雨量減少、河川流量減少、乾旱強度與頻率有增加的趨勢。[3.4.15]

 

氣候情境推估資料評估未來乾旱風險有增加的趨勢

        科技部「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫(TCCIP)」提供的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乾旱災害衝擊與風險之評估。

       未來臺灣地區的降雨,全球氣候模式大致呈現豐水期降雨增加,枯水期降雨減少的變遷趨勢,故乾旱衝擊研究需更細緻化的探討不同季節之影響。目前的研究多使用IPCC AR4之推估資料,再進行統計降尺度或動力降尺度提高空間解析度,並輔以天氣衍生器(Weather Generation)提高時間解析度。

       除此之外,水利署利用AR4A1B情境推估結果,進行正負一倍標準差之計算,以多數GCM推估結果(即豐水期流量增加;枯水期流量減少)為基準,於豐水期增加一倍標準差之流量改變量;枯水期減少一倍標準差之流量改變量,作為國內最劣情境進行後續衝擊評估。[3.4.15]

       目前研究結果顯示多數河川流量變遷趨勢大致相同,平均年流量均有增加的趨勢,但豐枯水期流量將呈現極端化的變化趨勢,即豐水期流量增加,枯水期流量減少的趨勢,例如:大甲溪上游、七家灣溪。僅在少數河川有豐水期流量減少、枯水期流量增加的結果,例如:牡丹水庫上游。豐枯水期流量極端化的情形對於我國十分不利,因我國儲蓄水資源容量有限(甚至減少中),故豐水期增加的水資源並無法儲存,而枯水期減少的水資源卻可能造成嚴重的乾旱,此外,氣候變遷導致河川流量豐枯水期差異增加,改變上游入流量統計特性,將增加水庫操作上用水調配的困難度。[3.4.15]

       除了流量變化之評估之外,水利署更研究氣候變遷下各標的缺水率及缺水風險評估,結果發現,在農業用水方面,在中部地區及部分花蓮地區是高農業缺水風險地區,在生活用水方面,主要都會區為高風險地區,在工業用水方面,則落在我國北部及中南部地區。 [3.4.16]

 

未來乾旱災害風險之熱點空間資訊

       因目前多數氣候變遷乾旱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」呈現降雨減少的氣象乾旱、河川流量減少的水文乾旱,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。

       此外,因為乾旱問題中用水標的不同,其關鍵因子指標亦有所不同,因此必須選擇適當的乾旱災害風險指標(表1),首先選用最新的IPCC AR5氣候變遷資料中,未來升溫最多、暖化程度最嚴重的最劣情境(RCP8.5情境),SPI3指標之乾旱強度作為危害度指標,並以水利署之民生缺水潛勢與農業缺水潛勢作為兩用水標的的脆弱度指標,此潛勢假設為全年河川流量為Q90流量且水庫水位假設為下限水位情況下,因此缺水潛勢嚴重的地區代表此地區相對容易缺水(脆弱度高);再以人口密度、工業產值作為公共用水暴露量指標,水稻產量作為農業用水暴露度指標;最後將這些指標的乘積作為兩標的綜合風險值。

       危害度作為主要氣候變遷變動指標,故以全球氣候模式中的基期(1979年至2003年)與21世紀末(2075年至2099年),呈現乾旱強度的變化情形,而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形,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352個鄉鎮中氣候變遷公共用水乾旱災害風險之熱點區域,而農業乾旱風險圖則是包含276個鄉鎮。

 

表1、氣候變遷乾旱災害風險指標

風險圖

危害度

脆弱度

暴露度

公共用水(乾季)乾旱風險圖

SPI3指標之乾旱強度

資料來源:災防科技中心

民生缺水潛勢

資料來源:水利署(2010)

人口密度、工業產值

資料來源:內政部(2015)、行政院主計處(2006)

農業(一期作)旱風險圖

SPI3指標之乾旱強度

資料來源:災防科技中心

農業缺水潛勢

資料來源:水利署(2010)

水稻產量

資料來源:農糧署(2013~2017)

 

       因為乾旱災害發生在不同季節,影響層面也有所不同。故國家災害防救科技中心針對兩用水標的(公共用水及農業用水),使用上述的乾旱災害風險指標,並針對較常發生、且影響層面較廣的「乾季」、「一期作」,繪製臺灣未來乾季,公共及農業乾旱災害的危害度圖、脆弱度圖、暴露度圖,以及綜合風險圖(圖1-8)。

       在公共用水綜合乾旱風險上,由圖4可見,世紀末乾季之公共用水風險,在氣候變遷衝擊下,有逐漸增加之趨勢,而乾旱高風險區域,則從中部擴大至臺灣西部許多縣市之鄉鎮。

       在農業用水綜合乾旱風險上,由圖8可見,世紀末一期作農業乾旱風險,在氣候變遷衝擊下,高風險區(熱點區域)呈現增加趨勢。在基期的熱點區域主要集中在中部地區,在世紀末時期,農業乾旱的高風險鄉鎮數量增加更多,高風險地區分布不僅在臺灣西部許多縣市,更擴及東部縣市之鄉鎮。

1、氣候變遷乾旱災害_公共(乾季)_危害度分佈圖:a)基期;b)世紀末

圖2、氣候變遷乾旱災害_公共(乾季)_脆弱度分佈圖_民生缺水潛勢

圖3、氣候變遷乾旱災害_公共(乾季)_暴露度分佈圖 _人口密度及工業產值

4、氣候變遷乾旱災害_公共(乾季)_風險分佈圖:a)基期;b)世紀末

5、氣候變遷乾旱災害_農業(一期作)_危害度分佈圖:a)基期;b)世紀末

圖6、氣候變遷乾旱災害_農業(一期作)_脆弱度分佈圖_農業缺水潛勢

 

圖7、氣候變遷乾旱災害_農業(一期作)_暴露度分佈圖 _水稻產量

8、氣候變遷乾旱災害_農業(一期作)_風險分佈圖:a)基期;b)世紀末