全球暖化情境下坡地災害風險圖

AR6氣候情境資料

    利用國科會之「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台(TCCIP)」提供之最新的CMIP6(Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,簡稱CMIP6)模式資料,經統計降尺度後的5公里解析度之日降雨資料,評估坡地災害的危害度指標,評估全球暖化情境(近似1℃、1.5℃、2℃、4℃)下多個大氣環流模式之降雨衝擊,利用多模式(GCMs)的評估,以降低氣候變遷情境的不確定性,並與現今接近1℃情境相互比較其未來坡地災害風險等級之空間變化。

坡地風險指標說明

       過去評估氣候變遷坡地災害風險相關研究,多是利用「數值模擬法」,針對「小範圍的研究區域(如流域、特定崩塌面)」評估極端降雨、河川土砂量及土石流數量之變化,較無全臺灣較整體的風險資訊。為了呈現較全面的資訊,本研究採用「指標法」,針對坡地災害問題,選擇適用的關鍵因子指標,計算其風險等級,再以圖資方式呈現臺灣氣候變遷風險熱點區域空間分布。

       本研究根據IPCC(2012)之危害度、脆弱度與暴露度三個元素的風險定義,與過去發展的坡地災害風險圖所採用的指標(陳韻如等人,2016),利用TCCIP提供之CMIP6的氣候情境資料下的日降雨資料,分析極端降雨機率作為危害度指標,脆弱度指標則採用地質災害潛勢及全台崩塌範圍分析,暴露度則以人口密度作為指標,以評估分析坡地災害風險,相關風險指標圖1所示,各指標說明如下:

圖1 坡地災害風險圖各指標定義示意圖

各項指標說明如下:

  1. 危害度(Hazard):利用CMIP6的不同全球暖化情境下的未來推估降雨,計算各網格極端降雨(>350mm/1日)發生機率。根據災防科技中心針對全台坡地災害應變警戒值的範圍之平均值,與氣象署大豪雨為24小時累積雨量達350 毫米以上之標準,訂定全台坡地災害致雨量以1日降雨量超過350毫米,分析現況(使用TCCIP觀測1995-2014年之日雨量)、CMIP6模式於≒GWL1℃、GWL2℃與GWL4℃情境下,推估極端降雨發生機率值。

  2. 脆弱度(Vulnerability):坡地災害脆弱度是由地質災害潛勢及裸露地面積資料兩個指標來分析,如下圖2所示,根據經濟部地質調查及礦業管理中心2014年與2016年所公告岩屑崩滑、岩體滑動、落石與順向坡的地質災害潛勢範圍,及農業部林業及自然保育署2018年之福衛判釋全島崩塌地範圍,將兩個指標的圖層疊加,計算於不同空間尺度下(5km網格、鄉鎮市區及最小統計區)各分析單元的面積比作為坡地脆弱度指標。

  3. 暴露度(Exposure):此為可能受外在危害影響之對象,而本研究以人口作為受影響對象。人口密度越高之區域,受災害衝擊影響相對較高。鄉鎮市區採用現況人口資料(內政部,2022)作分析外,也考量到未來人口會有變動,因此分析於2036年未來人口推估資料(黃國慶,2019),以比較現況及未來推估人口變化情形。

  4. 風險(Risk): 坡地災害風險是由前述危害度、脆弱度、暴露度三個指標所組成,是指山坡地在氣候變遷極端降雨下,具有崩塌潛勢區域可能衝擊暴露的人或資產的損失,同時氣候變遷災害風險具有不確定性。分級方式呈現風險高低,等級越高,風險越高。若無考量暴露度,則以坡地災害危害-脆弱度呈現,此指標圖可用於套疊不同的暴露量,如其他農作物分布、其他產業、工業空間分布,以了解是否位在高危害-脆弱度的區位。等級越高,則代表災害危害-脆弱度越高。                                                                                

               

圖2 地質災害潛勢與福衛判釋全島崩塌範圍分布圖

 

指標等級評估方法

        坡地災害風險圖指標計算等級方法,是利用等分類法(Quantile)法將所有樣本數依數值由小到大排序,分為5個等級,等級1至等級5,每個等級區間樣本數的個數相同。以坡地災害風險圖計算為例,將危害度、脆弱度及暴露度各指標原始數值分別以Quantile法分級。先將危害度的現況(≒1℃)降雨機率以Quantile法分為5個等級,而不同增溫情境下之未來推估模式降雨機率則依據現況的級距標準進行分級。

坡地災害危害-脆弱度圖

        不同增溫情境下坡地危害-脆弱度圖各指標圖資,如圖3所示,危害度圖中分為接近1℃情境的現今狀況與1.5℃(短期)及2℃(中期)情境下的坡地致災降雨機率空間分布,危害度較高的區域,主要集中於中南部的山區,極端降雨發生的機率高,北部與宜蘭山區次之,高脆弱度區則是主要是分布在於中央山脈的兩側,兩指標疊加後,在2℃情境下危害-脆弱度圖,脆弱度指標則是主要加重危害度等級,故高危害-脆弱度區域與危害度空間分布大致相同,因1.5℃及2℃衝擊程度與≒1℃衝擊危害度變化不大,故等級加重的區域,除了花東地區則危害度等級有顯著的增加趨勢,其他區域仍是高危害-脆弱度區域。在4℃(長期)情境下坡地危害-脆弱圖,新竹、苗栗與宜蘭與嘉義、台南、高雄、屏東等山區其危害-脆弱等級高,可針對高風險區位優先規劃調適措施。

 

       

圖3 各增溫情境下全台坡地危害-脆弱度圖(5km網格)

坡地災害風險圖

       以空間單元為最小統計區的全台坡地災害風險圖,評估相對高風險區位,圖4呈現不同全球增情境下坡地風險圖各指標空間分布圖,危害度指標≒1℃(現況)、1.5℃及2℃亦是北部及南部山區危害度等級較高。在脆弱度指標方面,高脆弱度區主要分布於中央山脈兩側的地區,暴露度指標則是以現況的最小統計區人口密度來分析,目前無分析未來人口推估資料,其現況之高暴露度區位於各縣市靠近平地地區。於4℃增溫情境下風險等級增加的地區較多,其增加兩個等級的區域主要為苗栗以北縣市山區、中部及花東山區較多。

圖4 不同暖化情境下全台坡地災害風險圖(最小統計區)

 

        不同全球增情境下坡地災害風險圖,如圖5所示,坡地災害風險因人口密度集中於較平原丘陵區的鄉鎮市區,其坡地災害風險較高。於4℃增溫情境下風險等級增加的鄉鎮市區較多,其增加兩個等級的區域主要苗栗以北縣市山區、中部及花東山區較多。      

 

圖5 不同全球增情境下坡地危害度及風險圖比較(鄉鎮市區尺度)

       

        上述氣候坡地災害風險圖、危害-脆弱度圖等相關指標圖資及成果,可以至MapBox圖台上查詢(https://dra.ncdr.nat.gov.tw/Frontend/Tools/ShowMapBoxWMS02),全臺與17個縣市版本的相關圖資,評估不同情境下之各區域災害風險等級辨識,以利優先採取相關調適措施。