台灣因缺水面臨 56 年來最大乾旱,直到近日才出現大雨抒解,但雨一下,部分台灣地區又面臨積水,中央研究院人為氣候變遷專題中心今年已開始利用 250 年氣候大數據,以氣候模型推估 2040-2060 年台灣春季將面臨嚴重乾旱。

「我們利用高解析度氣候模式,模擬出 2040 年後的台灣春季乾旱情況可能會加劇,而 2021 年台灣恰巧也出現相同春季乾旱,」中央研究院人為氣候變遷專題中心執行長許晃雄表示。這是台灣最精銳的氣候變遷模擬團隊,也正是政府指定相關政策措施的關鍵數據貢獻團隊之一。

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人為氣候變遷專題中心團隊。
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中研院環境變遷研究中心今年年初成立「人為氣候變遷專題中心」,投入研究地球氣候變遷發展,人為氣候變遷專題中心也是國內唯一有能力發展全球氣候模式,進行長期氣候變遷模擬的團隊,也參與聯合國氣候變遷計畫,模擬與推估 1850-2100 年的氣候變遷。

許晃雄指出,專題中心透過抓取 1850 年至 2100 年之間 250 年的全球氣候資料庫數據分析,國際資料庫規模高達數百 PB 數據,不過專題中心只會下載需要的資訊,目前該下載的數據量已經差不多,並分析台灣推估的氣候資料,研究未來氣候變遷對台灣的衝擊,或東南亞未來幾十年氣候變遷趨勢。

參與聯合國計畫,團隊 34 人為台灣氣候尖兵

專題中心參與聯合國國際氣候變遷計畫 CMIP6,提供並抓取全球氣候資料庫數據,做資料抓取分析,模擬未來全球氣溫上升 1.5 度或 2 度 C,台灣空氣或乾旱的情境。

許晃雄表示,氣候團隊使用的台灣專屬氣候模式,是從 NOAA(美國國家海洋暨大氣總署)引進,團隊進一步改良,期積極建立發展自己的氣候模型, 以模擬未來全球氣溫若上升 1.5 度或 2 度 C 甚至 4 度 C,台灣氣候變遷(如乾旱、空汙)情境,團隊中研究員與技師共 9 位,博士後有 8 位,連同助理 17 位,加總共 34 位。

專題中心的任務是預估未來全球氣候變遷影響,建立模型持續追蹤,科技部是專題中心主要委任方之一,旗下臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫(TCCIP),是團隊資料運用最大的使用者,科技部收到專題中心資料後,會進一步研究對環境生態、公共衛生、農林漁牧產業的衝擊,作為政府政策執行的參考。

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中央研究院環境變遷研究中心人為氣候變遷專題中心執行長許晃雄。
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專題中心需要從德國國際氣候資料庫下載低或高解析度資料,每天流量 1-2TB,作為台灣氣候研究重鎮,氣候變遷專題中心也開放台灣學校或研究單位申請下載資料,專題中心在 2020 年 8-9 月模型上線後,現在資料儲存量已經逼近 4-5PB。

Seagate 資深業務經理陳中欣指出,氣候資料的特點是數據量龐大,資料必須重複讀取傳輸,並必須做備份保存,團隊此次用了 168 顆希捷硬碟,總計空間 16TB,利用硬碟具備資料保護技術 「ADAPT」自我修復功能,過去 10TB 要 3-4 天才能完成的資料修復動作,現在只需要 10 小就能完成,整體成本也可以降低。

模擬未來台灣水資源情境,抓取 5 公里解析度資訊

專題中心如何執行氣候模擬?團隊指出,研究員會降尺度擷取資料,模擬區域氣候模式測雨量或氣候,空間解析度約 100 公里的數據,可以模擬東亞季風、寒潮、環流系統等;颱風需要至少 25 公里的解析度;水資源模擬則需要約至少 5 公里左右的解析度,其中複雜度、解析度最高的是空氣汙染研究,要用到至少 2 公里解析度的資料。

從氣候模型中,專題中心就發現 2040-2060 年時北台灣逢春季會有嚴重乾旱,民生用水缺水率會提高,桃園地區農業用水缺水比例甚至會提高至 3-4 成。

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國網中心是中央研究院環境變遷研究中心人為氣候變遷專題中心數據運算基地。
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在氣候模擬中,團隊面對最大的挑戰在基礎建設的資源,許晃雄表示,氣候模型模擬需要國家級高速電腦、儲存系統。先前用團隊是用國網中心台杉 1 號運算,6 月時將啟用台杉 3 號,目前測試中。

另外因為氣候數據資料量超大,所以佔據儲存系統資源使用量大,成本不便宜,加上需仰賴網路頻寬傳回中研院,後來中研院研究員乾脆直接放 NAS 在國網中心,每週開車到台中換NAS回來取資料。

然而全球暖化趨勢持續,近年熱浪、乾旱與野火影響範圍擴大,影響時間也增長、極端降雨更加頻繁,過去百年來台灣氣溫大約上升 1.4°C,夏季變長冬季變短,無雨日數顯著增加,近年熱浪與豪雨也增強,如何氣候團隊的精準情境模擬,將能為政府決策扮演重要幕僚角色。

本文轉載自《數位時代

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