下一個「莫拉克颱風」肯定會再來

雷翔宇 2019年08月18日 07:00:00

二○○九年八月,中度颱風莫拉克自臺灣東部直撲而來,在短短四天(八月六日至八月九日)之內降下超大豪雨,阿里山觀測站創下總雨量三○五九毫米的紀錄,一口氣就超過了平均一整年的降雨量。根據災防科技中心的報告,全臺共計一四五個鄉鎮市淹水,一六九○個災害點位,臺中縣市以南無一倖免,共導致六百餘人死亡,近二十人失蹤。

 

莫拉克颱風所帶來的豪大雨,是不是氣候變遷下的極端事件?在瞭解過去與未來氣候變遷的趨勢後,這個問題或許已經獲得解答。全球暖化乃至於氣候變遷,對於我們的環境,包含氣圈、水圈各個系統的影響,背後的機制是相當複雜的,不能單以全球暖化論斷個別極端事件的肇因。八八風災雖是一次極端事件,但絕不是因為全球溫度升高了幾度,或哪一塊海域升高了幾度,直接導致莫拉克颱風含蓄較以往的颱風更多的水氣,因而釀災。

 

構成這場風災和水患的因素很多,莫拉克恰好齊備了多種先決條件。全球暖化造成的氣候變遷,改變了各個先決條件的發生機率,使得湊在一起發生的機率也隨之改變,但沒有人能保證多少年會遇到一次,也沒有人老早預料到莫拉克颱風就是那一次。因此,將八八風災一句話推給全球暖化是不恰當的,還是得細究各個尺度下的時空背景,才能知道當年發生了什麼事情,以及氣候變遷扮演了什麼角色。

 

 

莫拉克的誕生:大氣指標

 

颱風與季風之間,存在著密不可分的關係。東亞夏季季風(也就是我們熟知的西南季風)吹到了太平洋高壓的前緣(高壓脊),就好像遇到了一堵牆,容易滯留不前而產生豐富的擾動。在菲律賓東方海上這個擾動頻仍的區域稱為西北太平洋季風區,是孕育颱風的溫床,西北太平洋為數不少的熱帶氣旋皆源自於此。擾動所產生的對流,是熱帶氣旋生成的契機,若再加上高溫、高溼的環境供給能量,就有機會發展成颱風。

 

二○○九年,莫拉克颱風來襲的那一年,從季風指數(季風的強度指標)來看,東亞夏季季風的強度並不是歷年最強,但在莫拉克生成前,確實有增強的趨勢。 以莫拉克颱風生成史(七月二十五日~八月九日)來看,西北太平洋季風區不論季風指數或水汽通量,都來到史上新高。 水汽通量是指單位時間內通過單位面積的水氣量,破表的數值顯示莫拉克颱風生成前,在這一片颱風的溫床裡,空氣中已富含大量的水氣,達到形成熱帶氣旋所需要的溼度。

 

在擾動旺盛且富含水分的情況下,整個東亞與西北太平洋的季風槽接連發展出柯尼颱風(Goni)、莫拉克颱風和艾陶颱風(Etau)三個劇烈的熱帶氣旋。莫拉克颱風之所以在臺灣造成超大豪雨,不僅與西南季風夾帶豐沛的水氣有關,和前後兩個颱風之間也有密切關係。

 

莫拉克的一生與侵臺始末

 

颱風的前身是熱帶性低氣壓,兩者在本質上都是熱帶氣旋,只是風力規模不同而已。沿著時間軸來看,柯尼、莫拉克、艾陶三個颱風從生成之前到之後彼此間的消長與互動,是解開莫拉克致災的重要密碼。

 

八月一日與八月二日,西北太平洋季風槽先後生成兩個熱帶性低氣壓,連成一片低壓帶,沿著太平洋高壓南緣的高壓脊,在東風擔任導引氣流(駛流)之下向西移動。低壓帶南緣強勁的西南季風,也就是夏季東亞季風,有一部分源自南亞季風,自孟加拉灣帶來充沛的水氣,這股水氣持續提供低壓帶內部對流活動的發展。八月三日,較早生成的低氣壓已掠過菲律賓來到南海地區,較晚生成的低氣壓則位在菲律賓東部,兩者先後達標,分別被命名為柯尼颱風與莫拉克颱風。八月五日,柯尼颱風登陸廣東,風力減弱,同時莫拉克颱風增強變為中度颱風。隨著莫拉克颱風加速向西,直撲臺灣而來,兩個颱風之間的距離拉近,發生了藤原效應,較弱的柯尼颱風(於八月六日降為熱帶性低氣壓)受到較強的莫拉克颱風牽引,逐漸轉向南方,八月七日自廣西出海進入越南東京灣(北部灣),八月八日重新整合為輕度颱風,復往東北東方向前進,繞行了海南島一整圈。在這個過程中,整個低壓帶內對流不輟,兩個氣旋強化了西南風與水氣的輸送,使得臺灣降下了破紀錄的雨量。

 

正當柯尼在整合的時候,莫拉克颱風的東邊又發展出了一個熱帶擾動,也就是後來的艾陶颱風。熱帶擾動的發展減緩了太平洋高壓西移的速度,減弱了駛流對莫拉克颱風的導引作用,再加上登陸後的地勢阻擋,雙重因素拖慢了莫拉克颱風的腳步,也就拉長了它影響臺灣陸地的時間,間接促使莫拉克颱風帶來更顯著的災害。單就莫拉克颱風在臺灣的警報期間來說,從第一報到最後一報,長達四天又九個小時,在歷代颱風之中排名第十六,雖非名列前茅,但和大部分的颱風相比,影響時間已相當長。

 

八月八日,莫拉克北方的高壓強度持續減弱,促使颱風北轉向上,出海之後,莫拉克減為輕度颱風,向西北方向續行,最後在八月九日掠過馬祖列島進入福建,臺灣本島才逐漸脫離外圍環流的影響。

 

從莫拉克颱風到八八風災

 

莫拉克颱風其本身尺度內的結構,可以從雷達回波(雷達發射之電磁波經由大氣中的降水粒子反射回來的訊號)會同各觀測站的觀測雨量看出兩條強降雨回波的形成。相較於其他更扎實的颱風來說,莫拉克的中心雲系相對鬆散,南北兩側隨時間發展得極不對稱。八月七日莫拉克自花蓮外海進逼陸地,北側雲系受到地形破壞而稍微減弱,翌日隨著颱風北移,北側環流繞過臺灣北部的山來到臺灣西部,與西南氣流輻合,對流系統不斷從海上進入西南部地區,造成臺南以南從沿海到山區強降雨的發生,也是南部沿海低窪地區淹水的原因。颱風環流與西南氣流產生的共伴效應,使輻合的氣流由西往東自海上深入山區,形成一條東西向的雨帶。

 

另一條南北向雨帶則是受地形影響。南側雲系與西南季風輻合,從最外圍的環流到暴風圈內連成一氣,持續增強。氣流遇到山地時,受地形影響而抬升,便在迎風面山區降下超大豪雨。從觀測降雨的雷達迴波可以看到有一條雨帶緊貼中央山脈南部,有別於前述東西向降雨帶,正是颱風與西南季風產生共伴效應後因地形攔阻而造成的雨帶。從八月七日到八月八日,颱風北上後向西北方越過山脈,南部山區所承受的風雨嚴重加劇,並隨著颱風續行西北,降雨強度的高峰也跟著北移。屏東縣山區鄉鎮的時雨量尖峰位於八月八日凌晨,到了嘉義、高雄山區則推遲至八月八日深夜,看得出由南到北陸續受災的情形。正因如此,後來我們將這場浩劫命名為八八風災。

 

若更仔細來看雨水與土地的關係,我們會發現單就降雨量而言,莫拉克颱風累積降雨量前十名之測站所在,分布在高屏溪、曾文溪、八掌溪流域的上游。其他如濁水溪、朴子溪、東港溪與林邊溪、太麻里溪、知本溪等河川的流域,共計八大流域,皆是主要致災的流域。在這些區域,不論是上游、中游、下游皆設有測站,或者上游並無測站,利用雷達估計降水來分析,都可以看到在累積雨量上,上游遠遠高於中游,中游又遠高於下游。儘管如此,災害點位遍布臺中以南,並不以上游為限,因為高強度的降雨下在山裡,河川上游迅速暴漲,水體只能順流向下游氾濫宣洩,甚至溢堤釀成洪災。因此,八八風災是一場全國性的災難,山區、平原、濱海低窪地區各有各的災害型態。

 

 

與其說是變遷所致,不如說是巧合。莫拉克颱風所帶來的豪雨,遠遠打破了臺灣人對颱風降雨的認知,打破了颱風總雨量在許多測站的歷史紀錄,在二十七個中央氣象局局屬測站之中的八個測站位居第一,尤以阿里山的三○五九.五毫米居冠,是該測站第二名一九九六年強烈颱風賀伯(Herb)一九八七毫米的一.五倍,也是第三名二○○八年強烈颱風辛樂克(Sinlaku)一四五七.七毫米的兩倍有餘。

 

從升溫到氣圈與水圈的互動,再到災害,豪雨翻轉了我們的生活經驗,在臺灣的氣候史與災防史上留下一道刻痕,我們或許可以將豪雨解讀成一次極端事件,但無法連結這就是氣候變遷所造成,是二氧化碳排放失控的下場。

 

區區一個中度颱風莫拉克竟能釀成如此巨災,甚至外圍環流在南部山區肆虐時,中心的風暴早已減為輕度颱風了,可見得颱風內部風、水的故事遠比一般人所想像的要龐雜。

 

「莫拉克風災,或者說八八風災,其實是一連串的巧合。」災防科技中心坡地與洪旱組組長張志新提醒:「如果不是當時這樣的大尺度背景,如果莫拉克颱風沒走得那麼慢,如果臺灣的地形不是長這樣,莫拉克颱風也不會造成這麼大的災害。」

 

若非大尺度之下熱帶氣旋與西南季風、高壓之間如此互動,若非莫拉克的路徑與臺灣的地形如此互動,若非臺灣的山脈與河川走向,甚至地質的因素也參與其中,又怎麼會聚合莫拉克的悲劇呢?至於這個巧合,在有限的時間尺度下看起來是一場偶然,拉長時間尺度來看,卻又像是一場必然,地球總是不斷透過各種自然過程,促使自然界的各種能量達成平衡。

 

 

準暖化研究方法:世紀末的莫拉克?

 

下一場如莫拉克颱風一般的風暴還會來襲嗎?答案是肯定的,只是不知道是多久之後罷了。

 

雖然科學上,我們無法預測下一場巨災何時來襲,也不易準確預估暖化節奏下的雨量變遷,但在災防科學上,我們可以使用準暖化(Pseudo-global warming, PGW)的方法來看暖化對巨災的影響。準暖化的研究精神在於,我們先不要問下一場風暴何時來臨,改問「過去的巨災,若發生在暖化後的未來,屆時將和歷史經驗有什麼不同?」進而瞭解到災害的變遷。

 

災防中心利用準暖化的方法來研究八八風災,將莫拉克颱風發生前的所有氣象條件,包含東亞季風、西南氣流、三颱彼此之間的牽引等全部都放入暖化模式,來看颱風帶來的總雨量會如何變化。準暖化研究方法的結果相當驚人,在暖化最糟糕的情境下(RCP8.5),全臺受颱風影響的平均降雨量將增加四○%。換句話說,如果莫拉克颱風的整個劇本上演在本世紀末暖化嚴重的背景之下,阿里山的總雨量將從將近三千毫米推進到四千二百毫米,連帶可能造成的災情變化也就不言而喻。災防科技中心氣候變遷組組長陳永明表示,「三千的降雨已經帶來臺灣土地的重創,四千二的極端降雨是科學上帶來的警訊,值得我們深思數據背後對防災工作的意義。」

 

面對風暴與巨災,前端的科學研究帶給我們豐碩的成果,慢慢抽絲剝繭看出暖化與氣候變遷的種種影響。伴隨在科學成果之後的,則是災防應變與工程,以及創新韌性的思維。四千二百毫米的大水,或許會來,或許不會來,我們的準備必須跟著颱風一起轉型。

 

※本文摘自《颱風:在下一次巨災來臨前》/春山出版和國家災害防救科技中心(NCDR)合作出版/共同作者為雷翔宇、黃家俊、林書帆、林吉洋、莊瑞琳/本文作者雷翔宇曾合著《億萬年尺度的臺灣:從地質公園追出島嶼身世》,獲得金鼎獎。

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