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依據不同災害類別,蒐整幾個調適方案參考,可以衝擊領域、降低風險手段、調適選項分類查詢。
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問題在哪裡
依據統計,2000年後至今共發生11次因颱風引發極端降雨事件,致使崩塌面積增加21,069公頃。除了集水區的廣域崩塌之外,因崩塌所引發大規模崩塌造成集水區內重要設施、聚落、道路等的重大災害。依照相關研究,氣候變遷的降雨影響下,未來崩塌發生將仍會增加,威脅山坡地環境,因此,為提前採取策略,需了解大規模崩塌可能發生位置及潛勢。
採取的改善作為
首先彙整及訂立大規模崩塌之定義,為崩塌面積超過10公頃,土方量達十萬立方公尺或崩塌深度在10公尺以上,且坡面上具有大規模崩塌破壞之微地形特徵之區域。利用高精度LIDAR資料以及航照圖進行為地形判釋,並且根據文獻,篩選具有主崩崖、次崩崖、冠部崩崖、冠部裂縫、反向坡以及陷溝等構造之區域。
效果
主要的效果可分為以下幾點:
圖1 中央地質調查所判釋(2010-2015)具有大規模崩塌區域
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ICF GHK公司受世界銀行委託,進行拉丁美洲及加勒比海地區的氣候變遷調適計畫,目標是協助資源較少的中小型城市,建立調適氣候變遷的能力,而位於智利的Santos為其中之一。
Santos長期以來多受到洪水及崩塌災害的,尤其是崩塌災害,歷史上多次造成民眾傷亡、建築物倒塌等。在1928年、1956年、1979年、1988年和2000年的崩塌災害,造成人民的傷亡、建物倒塌等災情。
在受氣候變遷影響下,未來崩塌發生的總頻率可能會下降,但極端崩塌事件的發生卻會提升。期透過將氣候變遷調適納入當前規劃系統的主流,從而增強當地的調適能力。
圖1.1928年在蒙特塞拉(Monte Serrat),造成80人死亡,並毀壞一家醫院。
主要透過3項評估結果,來增強原氣候變遷調適計畫。
1.氣候相關風險評估-洪水及崩塌
2.城市、社會與經濟調適能力評估
3.社會機構調適能力評估
根據前3項評估結果,制定結合強化機構與投資的戰略性氣候調適計畫。
本報告中Santos主要評估機構的脆弱性、及崩塌、洪水脆弱性及風險
在氣候相關風險評估的部分,本報告以低(B1)排放情境,及中高(A2)排放情境的氣候模型ensemble平均值,來進行氣候風險評估。結果顯示,預計到2040年代時,12至4月的月平均降雨量增加,該期間的崩塌發生機率可能提升。
圖2. 崩塌危險區域周圍的紅線代表,該區域的危險預計會增加
除進行風險評估外,本報告中也提及降低或消除崩塌風險的相關措施,包含災害復原服務、基礎設施工程、搬遷等。從歷史上看,Santos在1928年、1956年等皆經歷重大的崩塌災害。Santos暴露於崩塌風險中的社區,位於西北部,而主要的低收入人口也多定居於西北部的丘陵地區。在被確定為崩塌高風險區內,共有11,000多個家庭,其中的785戶將被搬遷。
圖3.Santos西北部的崩塌高風險區分布位置
由一開始的目標設定,規劃相關議題主軸,個別議題主軸內的措施,包含結構性及非結構性,其中更考量了措施的成本效益,及對於氣候不確定的無悔性,到最後規劃出的行動計劃,針對各項措施所對應的實際行動、對象、負責機構、適用時程、費用,完善整個氣候變遷調適計畫。
Santos具有強大的政策架構及計畫系統,來改善氣候變遷調適及風險管理,目前Santos的風險管理系統在巴西被認為是最好的,重點放在防範及風險降低。
過去的制度框架較偏重處理現有的危害及脆弱,氣候變遷及潛在影響考慮較少。隨氣候變遷的影響漸趨顯著,國家整體注重的方向也由減緩轉向調適,Santos的例子可作為相關參考。
表1. Santos行動方案
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在印尼,崩塌是頻繁且普遍的氣候災害。Tana Toraja區是發生最多崩塌事件的區域之一,崩塌災害時常造成人民生命財產上的威脅。IPCC的第五次報告指出,1983年至2012年期間很可能是北方過去1400年中最溫暖的30年。氣候變遷受到人類活動的影響,可能造成極端天氣的頻率和強度提升。印尼在2016年間發生599起崩塌事件,造成180人失蹤或死亡、107人受傷、37,748人流離失所。印尼的崩塌災害主要發生在爪哇島,除爪哇島外,則主要發生在蘇拉威西島,特別是南蘇拉威西省。 Tana Toraja區是南蘇拉威西省的一個地區(如圖一),其丘陵和山區發生大量的崩塌事件,原因歸咎於極端天氣的強降雨事件,或是由森林覆蓋變化引發的。隨著森林覆蓋率提升,樹冠截水比例提高,少部分的水才會到達土壤表面,造成沖蝕。因此,若森林覆蓋面積減少,大量雨水將直接成為地表逕流,進而造成洪患及土石流。因此,本研究旨在評估氣候變遷和土地覆蓋變化對Tana Toraja地區崩塌災害的影響。
透過分析降雨數據、土地覆蓋、土地覆蓋變化,崩塌現況及2031年崩塌情況等四項作為,評估氣候變遷及土地覆蓋變化對於崩塌災害的衝擊。
降雨部分主要是分析歷史降雨及未來降雨,未來降雨是以區域氣候模式RegCM4.3模擬出的2021-2050年的降雨。
土地覆蓋變化是透過2014年的土地覆蓋和2031年的預計土地覆蓋,來評估對於崩塌的影響。2031年的預計土地覆蓋是經CLUE-S模式,以2014年的土地覆蓋為基準,進行模擬所得到的。
而在崩塌部分是使用印尼農業部發展的模式。輸入坡地崩塌的相關參數,如坡度、數值高程模型、地質、土地覆蓋等,並排序各參數對於崩塌的影響性,再給予不同的權重,進一步評估各區域的崩塌潛勢。2031年的崩塌潛勢則是使用2021-2050年的雨量,及2031年的土地覆蓋來評估。最後將區域的崩塌潛勢分為5級,分別是極低、低、中、高、極高。
結果顯示(圖二),2021-2050的年推估的預測降雨量將會比歷史降雨量更多,尤其是南部。相較於基期,未來降雨量將增加7至9 %(圖三)。圖四顯示一年中濕月的機率,結果表示,在RCP4.5情境下,濕月的數目將超過歷史。而RCP8.5情境下,濕月的機率將比歷史增加約5%。未來降雨量的增加將提升Tana Toraja地區發生崩塌事件的可能性。
由於森林在2014-2031年間減少3.82%,將使降雨直接轉為地表逕流,坡面沖蝕情形加重,導致高崩塌潛勢面積增加至114,163公頃(56.4%)(如圖五)。
受到降雨增加、土地覆蓋變化的影響,Tana Toraja區未來崩塌高風險區的數目上升。因此,實施崩塌調適及風險降低的策略應是必要且重要的。
圖二:降雨歷史數據(左)和2021-2050年的預測降雨(右)地圖
圖三:異常降雨趨勢
圖四:不同情境的濕月機率
圖五:崩塌災害地圖2014年(左)、2031年(右)
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為了降低天然災害所造成的災害,一般採取工程構造物來降低災害風險,並且透過適當的軟硬體設施以達到避災的效果。然而,工程構造物建造需要相當時間,由於規模過大超過防災構造物原本的設計規模,仍然有可能使得災害發生。另一方面,近年來短延時強降雨或地震發生時,因降雨或地震規模過大,在目前現況的災害應變流程中,常因無法有效事先準備及防範,多造成不可挽回的災害發生。由以上幾點可以發現,針對規模超過預定之災害事件,需採取策略以達到減災的效果。
針對區域預先設計災害情境和應變方案的時間軸(time-line),並且明確將應變時所需採取的行動,依照時間序列列出,作為操作手冊。由於行動的採取取決於災害發生的時間點,災害發生時間點的推估相當重要,再由災害發生時間點往回推1、2、3、6、12、24、48、120小時之前,需採取的作為。涵蓋對象從中央政府、當地政府、居民等數個層級,不同層級之間的資訊溝通相當重要。同時,時間序列亦重視同一層級內部的資訊傳遞,熟悉各個防災單位應了解的資訊、採取動作的對象以及任務內容等。
主要的效果可分為四個面向探討,包括:
1. 災害發生時,防災人員能夠更快更早掌握災害的狀況並採取行動,對於決策者來說,可以提前專注在災害發生的因應。
2. 由於提前針對災害發生時,可能發生的狀況以及各個部會應採取的行動,透過討論和擬定行動策略,因此可以更明確區分相關部會所應擔負的責任,並且防範有遺漏的部分。
3. 可以提早建構防災相關聯單位人員,對於因應對象的認識。
4. 容易發現應變過程可能發生的問題,並且對於應改善的地方提出來討論,尋求解決方案。
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瑞典有許多地區容易發生崩塌,尤其流經鬆散土層的水道沿線更為脆弱。在某些地區如Göta河流域,氣候變化的影響較為明顯,例如,水流量增加會導致侵蝕更加嚴重,土壤層穩定性變差。瑞典岩土研究所(Swedish Geotechnical Institute, SGI)獲得政府的氣候調適基金中撥款,以繪製崩塌風險圖。SGI在本計畫中與其他政府機構和研究機構進行合作,包括瑞典地質調查局(SGU)、瑞典緊急事務局(MSB)和瑞典氣象水文研究所(SMHI)等。
預期的氣候變化可能使河流未來流量增加,這意味著河岸和河底的侵蝕增加,以及地下水和孔隙水壓力增加,而區域內坡度的變化和崩塌的可能性會產生影響,需要穩定性的強化措施避免災害的危害擴大。
這項計畫包括了三個部分,第一部分為地圖報告和結果摘要,說明了政府應該如何進行調適工作(本篇的調適工作主要為圖一的邊坡固化工程)。它介紹了區域內的崩塌風險,地圖包含現今條件下的風險,也納入了河谷氣候影響的敏感性分析;第二部分為製圖方法,包含調查方法、清單、調查過程和計算分析的說明;第三部分則是侵蝕和影響評估的進階分析與說明。
風險地圖涵蓋了機率和風險等級的分佈,透過地圖可以評估出哪些區域需要更嚴謹的岩土工程調查,並施作何種工程做為調適措施(這裡的調適措施是指圖1的工程),如減少崩塌的影響、減少崩塌的可能性和建構出良好的建築環境等,在具成本效益前提下提供最大的公共利益。針對自然災害的預防措施有時會抵消彼此的目的,例如,防洪堤可能導致土壤層的負荷,損害該區域的穩定性。因此,因應氣候變遷的調適措施需要評估各選項的利弊,或進行綜合的運用(圖一)。
圖一:改善邊坡穩定性的各種措施
本研究依據崩塌可能會影響的生活,環境,經濟和社會重要性進行評估,生成風險的概率圖。Nors河流域(瑞典Norsälven)高風險的區域在地圖中約為2%,主要位於南部的公路和鐵路設施(圖一、二、三);風險程度中的區域主要是在河流的周圍(12.5%),這部分崩塌的可能性高,現存的建築或基礎設施不多,發生災害時可能對於上下游造成二度衝擊,這部分是研究中未考慮的;大部分的區域(85.5%)都歸類於低風險級別。研究認為,未來氣候變遷會對中段和南段河道的影響較大,應該與政府單位進行降低風險的河岸施工,或是藉由土地使用限制贖回高風險區域的住宅。
圖一:河流北段崩塌風險圖
圖二:河流中段崩塌風險圖
圖一:河流南段崩塌風險圖
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西元1279年至2002年之間,義大利記錄了4521次的極端災害事件(圖一)。這段時期,每年有13.8名因為土石流災害而遇難的受害者、而洪水則造成每年49.6名的人員死亡,自然環境和人為環境皆因為這些極端災害事件造成了重大的經濟損失和人員傷亡。自然危害(hazard)代表了自然系統與社會發展間的衝突,在未來極端天氣事件的頻率和強度可能會增加的預期下,特別是在地中海地區,如果不採取預防措施,可能會導致經濟,環境和社會損害的增加。
圖一:義大利災害的歷史事件
義大利地質調查所(GEOLOGICAL SURVEY OF ITALY, ISPRA)應用GIS工具進行空間分析(圖一),確認坡地崩塌閾值和相關的風險評估穩定模型,並納入2050 - 2100情境,使用GIS緩衝分析來考慮未來氣候趨勢的結果。
圖一:義大利Ancona市應用GIS工具進行空間分析
根據估計結果,未來可能受到崩塌影響的區域,由21.6%提升至30.5%,範圍內包括了半數以上屬於商業和工業領域。2100年的預估情境分為兩種,在最糟的情況下,居住在不穩定地區的居民比例會由10% to 14%、鐵路的脆弱性從12.3%增加到18.7%(受影響總長度)。上述分析基於以下數據的蒐集:
•未來都市化區域受到Ancona市區緩慢崩塌(2100最壞情景)的影響(H =崩塌空間的危害)
•2006年土壤覆蓋分類和城市地區不同土地利用(E =暴露因素)
•此階段,建築物的脆弱度被認為是一致的(V = Vulnerability = 1)
•義大利房地產市場衍生的建築價值(以每平方米成本估計)。
最終地方調適計畫分析的主要範圍是確定受緩慢崩塌影響的建築物(Ancona市區)的未來空間分佈,並將相關成本(主要是建築物的經濟價值)與崩塌風險降低成本進行比較分析,據以制定因應未來氣候變化的調適政策。
研究結果指出,義大利Ancona市政府在沒有調適計劃的情況下將不得不承擔的不作為成本。若Ancona市未來發生崩塌,各區域住宅和商業區損失的總和將高達19,740,591,570 €(表一),考慮到區域工程價格清單、修復工程等調適成本,進行調適方案估計的最大成本315,000,000 €是總不作為成本的1.6%,證明降低崩塌風險的調適成本遠低於無作為的成本。通過這種簡單的估算方法,可以評估氣候變遷下,對所考慮的資產產生的預期損害的未來成本。
表一:Ancona崩塌對住宅和商業建築的總損失估算
表二:Ancona崩塌風險降低的總估計成本
表三:不作為/調適行動的成本效益
上述氣候變遷調適案方案,資料來自防災科技中心執行國科會「氣候變遷臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫」(TCCIP)之災防領域之成果。