張泉湧觀點:全球暖化危機—熱帶風暴威力增強,且改變路徑向北拓展

2023-06-28 05:50

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2017年艾瑪颶風最大風速298 km/hr維持37小時,是史上維持如此強度的長壽型熱帶風暴。(資料照,美聯社)

2017年艾瑪颶風最大風速298 km/hr維持37小時,是史上維持如此強度的長壽型熱帶風暴。(資料照,美聯社)

2019~2022連續4年海洋熱含量均創新高

聯合國於1998年開始籌建Argo全球海洋觀測網(Array for real-time Geostrophic Oceanography),由6顆繞極軌道衛星組成,軌道高度850 km,週期約100分鐘,單顆衛星的橫掃直徑為5,000 km,6顆衛星每天固定圍繞地球運轉,接收海洋、地面和空中的發射器信號,並將信號傳回地面,以長期、自動、實時和連續探測大範圍及深層海洋資料,該計劃業於2000年正式實施,近40個國家和團體在全球海洋上共施放1.4萬個以上的Argo浮標,可在24小時內通過衛星和網際網路傳送到各地的使用者,因而實現全球海洋中上層的實時測報。Argo探測數據已成為海洋和大氣研究的重要資料,特別適用於研究不斷變動的氣候。利用Argo數據可以估算海洋熱含量及其分布與變化,並可估算因海水增溫膨脹對全球海平面上升的影響以及隨著全球暖化,水循環如何跟著產生變化。因較暖的空氣可以儲存和輸送更多的水汽,導致全球乾燥地區蒸發增加,而潮濕地方降水量則愈來愈多。當熱帶風暴經過洋面時,會從海洋上層吸取熱量,風暴威力乃因而不斷增強。

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海洋覆蓋地球表面積約71%,平均厚度約4,000公尺,幾乎儲存地球上97%的水資源,而大氣總質量也僅約海洋總質量的0.36%,難怪太空人看地球像顆「藍色大彈珠」。由於海水的比熱遠大於大氣與陸地表面,海洋的熱儲存功能極強,成為地球大氣的最佳調節器。太陽輻射進入地球大氣系統,經過大氣、雲層和地表反射,以及大氣層的吸收之後,只有約51%可以加熱地球表面,而這其中的70%被海洋吸收,然後再以長波輻射及潛熱等多種形式釋放能量,因而全球暖化實際上也可說是「全球海洋暖化」。根據美國聖湯瑪斯大學氣候研究員亞伯拉罕統計,2019~2022連續4年海洋熱含量(ocean heat content, OHC)均創新高。海洋熱含量是指海面下2,000公尺所吸收並儲存的熱量,自1970年代以來,海洋吸收了氣候系統中約90%以上的熱量,其中75%和15%分別儲存在2,000公尺以上和以下的水層中。2019年3月4日英國衛報指稱,因大氣中的溫室氣體濃度持續增加,導致全球暖化愈趨嚴重,不僅地表水溫上升,100公尺深的水溫也升高。

熱帶氣旋經暖洋面即迅速增強,並助長成為長壽型劇烈風暴

台大大氣系特聘教授林依依,20年前即進行熱帶氣旋、碳循環及大氣與海洋交互作用等研究;發現2003年梅米颱風原屬輕度颱風,遇上潛藏在海洋下的暖渦,24小時內瞬間增強為超級颱風,成為2003年全球最強大的熱帶氣旋,並造成韓國有史以來最慘烈的颱風災情;2008年北印度洋納吉斯熱帶氣旋,也證實是因碰到暖洋現象,被餵養3倍的海氣通量,在短時間內從輕度轉為超級氣旋,並橫掃緬甸南部的海岸線,引起嚴重風暴潮,至少導致90,000人死亡,56,000人失蹤,是緬甸史上最嚴重的自然災害,據美國官方估計最後的死亡人數超過十萬人。2013年11月侵襲菲律賓的海燕颱風,也是靠豐厚的海洋暖水層滋養,而增強為超級颱風並於11月8日登陸薩馬島,根據菲國官方報告,海燕颱風造成5,680人死亡,是自1900年以來最嚴重之颱風災害之一。

2005年颶風卡崔娜在美國紐奧良造成了嚴重破壞。(flickr@Loco Steve)
2005年颶風卡崔娜在美國紐奧良造成了嚴重破壞。(資料照,取自Flickr@Loco Steve)

2005年熱帶風暴卡崔娜越過佛羅里達州南部後,進入墨西哥灣超過32℃的海水溫度和微弱垂直風切,迅速增強為一個5級颶風,近中心持續風速為每小時280公里,幾乎摧毀美國德州新奧爾良後,2017年8月26日德州及路易斯安那州再遭遇13年來最強颶風哈維襲擊,死亡人數達89人,損失約580億美元。2017年9月10日艾瑪、何塞及凱蒂亞3大颶風在大西洋同時發展,颶風艾瑪中心最大風速為298 km/hr,並維持37小時,是史上維持如此強度時間最長的熱帶風暴,於9月10日登陸美國佛州,造成死亡人數高達100人。艾瑪橫掃加勒比海後直衝佛州,185英里的時速保持33個小時以上,為有記錄以來存續時間最長且威力最強的颶風。2021年最昂貴的一場災難,為侵襲美國東部並造成約650億美元災損的颶風艾達,在高溫與豐沛水氣的有利因素加乘下,於往北的途中快速增強,並在16年前颶風卡崔娜強襲路易斯安那州的同一天,登陸路易斯安那州,帶著大西洋豐沛水氣,在紐澤西、紐約造成破記錄的極端暴雨。2021年12月10日晚間至12月11日清晨,美國中西部及南部地區等6州共發生50場以上龍捲風,路徑超過400公里,共112人死亡。當中一支行經超過320公里,是有記錄以來龍捲風行經最長距離之一。太平洋中度颱風莫柏於2022年9月16日轉弱為溫帶氣旋後仍遠渡北極地區吹襲美國阿拉斯加州西部,成為白令海50年來早秋威力最強的風暴,濱海城市諾姆沿岸的浪高直逼3.3公尺,創1974年以來新高。2022年9月19日颶風伊恩從加勒比海和大西洋的向風群島一帶形成後,於古巴登陸時已增強至3級颶風。 經過不到10天的時間,於9月28日幾乎增強到5級,登陸美國佛州造成20人失蹤,超過 300億美元的經濟損失。 2023年3月18日史上最長壽熱帶氣旋「佛萊迪」侵襲非洲南部國家,導致超過400人罹難。受災最嚴重的馬拉威南部,一座村莊被土石流沖走,造成至少32人死亡及18人失蹤悲劇。

侵襲東亞國家之颱風路徑,主要受西太平洋副熱帶高壓強弱影響

影響東亞國家的颱風,大多形成於西太平洋副熱帶高壓南緣,然後沿著高壓邊緣移動,因此西太平洋副熱帶高壓的強弱,對颱風移動路徑有著密切關連;主要影響形式約可歸納4種:a. 西太平洋副熱帶高壓成東西帶狀且強度較強時,颱風將沿副高邊緣西行;b. 副高減弱因而高壓脊東退,颱風即轉向北移動;c. 颱風越過高壓脊線後,高壓脊又向西延伸,颱風即沿高壓邊緣向東移。d. 副高較弱時,位於副高南側的颱風直接穿越高壓脊,將其切斷後直接轉向北移動。因此西太平洋副熱帶高壓和颱風的相互配置,決定颱風的移動路徑。當高壓強大且脊線呈東西向時,颱風穩定西行;當高壓脊線呈西北東南向時,颱風容易向西北移動,並往中國登陸;若高壓減弱或斷裂,則颱風往往北上登陸臺灣或轉向。因此西太平洋副熱帶高壓的強弱、進退和移動均與颱風接近臺灣時的路徑及登陸與否息息相關。

近年颱風威力增強且勢力明顯往北擴展,臺灣反常連續四年無颱風中心登陸

2019年9月7日颱風玲玲,侵襲朝鮮半島,是歷史上第一個登陸北韓的颱風,造成至少5人死亡,北韓不得不取消9月9日建國71周年慶活動。2019年10月哈吉貝颱風,往日本移動時因日本外海溫度較高,致颱風能維持中度強風暴雨,是日本61年來最強颱風,影響期間關東及東北地區降下破記錄的豪雨,造成全日本20條水系內140處溢流或潰堤,至少49人死亡及14人失蹤。2020年8月27日巴威颱風又登陸北韓平安北道,成為連續兩年第2個中度颱風登陸北韓。2021年7月颱風煙花2次登陸中國東部地區,25日於浙江省舟山市登陸;26日在浙江嘉興平湖市沿海再次登陸。2021年11月2日熱帶氣旋尼格逼近珠江口,從10月27日~11月2日,前後西行超過2,500公里逼近中國華南沿海,生命力之頑強,尤其發生在深秋季節更屬不易。2022年9月17日,梅花颱風在遼寧4度登陸,不僅是1950年以來登陸上海的最強颱風和登陸山東的最晚颱風,也是2000年以來第一個登陸遼寧的颱風,成為1949年以來登陸中國最北的秋颱,也是1950年來第3個4次登陸中國的颱風。

根據中央氣象局《颱風百問》,1911~2019年共有369個颱風侵襲臺灣地區(註:颱風中心登陸臺灣陸地或僅掠過臺灣近海,但陸上有災情者),除1941及1964年未有颱風侵襲外,每年平均約3~4個颱風侵臺;1914、1923、1952及2001年最多,各有7次侵臺記錄。2019年8月23日強烈颱風白鹿逼近台灣東南方海面,氣象局於14:30發佈2019年惟一陸上颱風警報。2020年11月6日,閃電颱風侵襲南臺灣罕見11月秋颱,氣象局發佈2020年惟一之陸上颱風警報,2021年9月10日17:30氣象局對臺灣東北部地區發佈惟一颱風燦樹陸上颱風警報,2022年9月3日23:30氣象局對臺灣東北部地區發布惟一中颱軒嵐諾陸上颱風警報。

氣象局連續四年各只發佈惟一之陸上颱風警報:2019年白鹿、2020閃電、2021燦樹及2022年軒嵐諾颱風,連續四年颱風中心都未登陸臺灣之颱風路徑圖。(作者提供,取自維基百科)
氣象局連續四年各只發佈惟一之陸上颱風警報:2019年白鹿、2020閃電、2021燦樹及2022年軒嵐諾颱風,連續四年颱風中心都未登陸臺灣之颱風路徑圖。(作者提供,取自維基百科)

2019~2022年連續4年期間臺灣每年僅各發佈一次陸上颱風警報,且中心都未登陸臺灣陸地,創史上臺風未登陸臺灣最久記錄,何以發生這種不尋常現象?其中2019~2022年因臺灣上空西太平洋副熱帶高壓較強,不利颱風登陸臺灣;氣象局2022年8月曾解釋2022年颱風偏少原因,乃因太平洋反聖嬰和印度洋偶極現象的加乘作用,導致西太平洋的東風異常偏強並西伸,因而孟加拉灣至南海的西風較弱,不利於孕育颱風的季風槽發展,也因此影響颱風侵臺。

根據2020年12月14日中研院環境變遷研究中心指出,受全球暖化影響,未來侵臺颱風數會越來越少,甚至沒有侵臺颱風的情況會持續發生;暖化也會讓西太平洋副熱帶高壓持續增強,因此侵臺的颱風數,可能會比過去少40%。中國科學院大氣物理研究所黃剛團隊和澳州聯邦科學與工業研究組織合作研究,於2022年6月發表在美國科學院院報(PNAS)指稱,全球暖化會增強降水和海溫變化的影響,根據克勞修斯定理(Clausius theorem),大氣飽和水汽壓隨溫度升高呈指數上升,因此暖化導致大氣中的水汽含量增加,水汽對溫度的影響也隨著增溫而增強。這些變化與海溫的不均勻增溫,致使大氣對流影響太平洋中部海溫上升,因而導致環流異常以及西太平洋副熱帶高壓變化加劇,影響颱風路徑。

*作者為歷任飛航總臺主任氣象員、民航局組長及多所大學兼任副教授。

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