109 年 國立臺灣大學氣候變遷與永續發展國際碩士學位學程《全球變遷》

本題主要探討國家永續發展與氣候變遷之間的關聯性。永續發展的核心目標是在滿足當代需求的同時，不損害後代滿足其需求的能力，強調經濟、社會、環境三面向的平衡。氣候變遷，特別是全球暖化，是當前對地球環境和人類社會構成最嚴峻挑戰的議題之一，其影響深遠且廣泛，與永續發展的各個層面息息相關。

兩者關係可從以下幾點說明：

1. 氣候變遷是永續發展的重大阻礙： 氣候變遷的負面影響，如極端天氣事件頻繁、海平面上升、糧食安全受威脅、水資源短缺、生態系統破壞等，直接威脅到經濟發展的穩定性（例如農業、漁業、觀光業的損失）、社會的公平性與福祉（例如弱勢族群受到的衝擊更大、健康問題增加），以及環境的承載力（例如生物多樣性喪失、棲地破壞）。這些都與永續發展的目標背道而馳。

2. 永續發展是應對氣候變遷的關鍵途徑： 實現永續發展，特別是透過轉型至綠色經濟、循環經濟、發展再生能源、提高能源效率、保護森林與生態系統、推動永續農業等，能夠有效減少溫室氣體排放（減緩氣候變遷），同時提升社會和經濟體系對氣候變遷衝擊的韌性（調適氣候變遷）。例如，發展再生能源不僅能減少對化石燃料的依賴，降低碳排放，還能創造新的綠色就業機會，促進經濟轉型。

本題考查的是聯合國政府間氣候變遷專門委員會（IPCC）第五次評估報告（AR5）的結構與內容。AR5 是 IPCC 在 2013-2014 年間發布的綜合性報告，旨在提供全球氣候變遷現況、影響、風險以及減緩與調適對策的科學共識。AR5 主要由三個工作組（Working Groups, WGs）的報告構成，並由一份綜合報告（Synthesis Report）總結。

AR5 的三個工作組報告及其關係如下：

1. 工作組一 (WG I)：氣候變遷的物理科學基礎 (The Physical Science Basis)

   • 內容： 該報告主要關注大氣、海洋、冰凍圈和生物圈的觀測數據，分析過去、現在和未來氣候變遷的物理科學基礎。它涵蓋了溫室氣體排放、輻射強迫、氣候模式、全球暖化趨勢、海平面上升、極端天氣事件等物理現象的科學理解。
   • 目標： 建立和更新對地球氣候系統的物理過程、觀測到的變化及其原因的科學認識。

2. 工作組二 (WG II)：氣候變遷的影響、調適與脆弱性 (Impacts, Adaptation and Vulnerability)

   • 內容： 該報告評估氣候變遷對自然系統和人類社會的各種影響，包括對生態系統、生物多樣性、水資源、糧食安全、人類健康、經濟發展、社會結構等的衝擊。同時，它也探討了不同系統的脆弱性，以及人們為適應氣候變遷所採取的調適策略和措施。
   • 目標： 評估氣候變遷帶來的實際和潛在影響，以及人類社會和自然系統對這些影響的敏感度和調適能力。

3. 工作組三 (WG III)：氣候變遷的減緩 (Mitigation of Climate Change)

本題要求從國家層級與城市層級，針對聯合國永續發展目標（SDGs）中的目標 13「氣候行動」（Climate Action），提出具體的作為。SDG 13 的目標是「採取緊急行動應對氣候變遷及其影響」。這涵蓋了減緩（mitigation）氣候變遷（減少溫室氣體排放）和調適（adaptation）氣候變遷（適應其影響）兩個面向。

以下從國家層級和城市層級分別闡述：

國家層級的作為：

國家層級的作為通常具有政策導向、戰略規劃、資源調配和國際協調的特點。

1. 制定與執行國家氣候政策與目標：

   • 減緩： 設定國家溫室氣體減排目標（如國家自主貢獻 NDC），並制定實現這些目標的具體路徑圖，包括能源轉型（發展再生能源、淘汰化石燃料）、產業結構調整、提高能源效率、發展綠色交通、碳定價機制（如碳稅、碳交易）。
   • 調適： 制定國家級的氣候變遷調適計畫，識別國家層面的氣候風險（如海平面上升、乾旱、洪水、熱浪），並規劃跨區域、跨部門的調適措施，例如水資源管理、農業抗旱技術、海岸防護、防災減災系統。

2. 建立完善的法規與監管體系：

   • 制定氣候變遷相關法律，規範企業的排放行為，鼓勵綠色投資。
   • 建立環境影響評估制度，將氣候變遷因子納入考量。
   • 加強對溫室氣體排放的監測、報告與核查（MRV）體系。

3. 推動綠色金融與永續投資：

   • 鼓勵發展綠色債券、綠色基金等金融工具，引導資金流向低碳、氣候韌性的產業。
   • 將氣候風險納入金融監管框架，要求企業披露氣候相關資訊。

4. 加強科研與技術創新：

   • 投入資源於再生能源、碳捕捉與封存（CCS）、綠色交通、永續農業等領域的研發。
   • 鼓勵大學與研究機構在氣候科學、影響評估、調適技術等方面進行研究。

5. 進行國際合作與協調：

   • 積極參與國際氣候談判，履行國際氣候公約（如《巴黎協定》）。
   • 爭取國際資金與技術支持，同時也向其他國家提供援助。
   • 參與全球氣候變遷監測與資訊共享。

6. 公眾意識與教育：

   • 透過媒體、教育體系等管道，提升民眾對氣候變遷的認知與危機感。
   • 推廣氣候變遷的科學知識，鼓勵民眾採取低碳生活方式。

本題以北美西岸的「海洋熱浪」（Marine Heatwave, MHW）事件為例，探討其成因、與氣候變遷的關聯性，以及對環境、生態、漁業的衝擊與政府的應對策略。題目提供了 2014 年和 2019 年兩次海洋熱浪的衛星圖像，顯示了海表溫度異常的範圍和強度。

a. 海洋熱浪形成的可能機制與與氣候變化的關聯性 (15%)

核心觀念： 海洋熱浪的形成是多種因素交互作用的結果，包括大氣環流異常、海洋環流變化、以及長期氣候變遷趨勢的影響。

可能的形成機制：

1. 大氣環流異常：

   • 異常高壓系統（Blocking Highs）： 在特定時期，北太平洋上空可能出現長時間維持的異常高壓系統。這種高壓系統會阻礙正常的大氣環流，導致西風帶的移動受阻或改變路徑。
   • 風場變化： 異常高壓可能導致該區域的風場減弱或改變方向。例如，若沿岸的西南風（將冷水帶到表層）減弱，則不利於冷水湧升（upwelling），使得表層海水無法被冷卻，容易蓄積熱量。
   • 太陽輻射增加： 若高壓系統伴隨晴朗的天氣，則該區域接收到的太陽輻射會增加，直接加熱表層海水。

2. 海洋環流與熱量收支：

   • 海洋環流變化： 影響沿岸的洋流（如加州洋流）和湧升流。若湧升流減弱，則深層冷水無法有效補充表層，導致表層水溫升高。
   • 熱量儲存： 當海洋吸收的太陽輻射超過散熱（如蒸發、與大氣交換熱量）時，熱量會在表層或特定水層中積累，導致水溫升高。

3. 長期氣候變遷的影響（背景效應）：

   • 全球暖化趨勢： 全球平均溫度上升，使得海洋的背景溫度本身就處於較高水平。這意味著，即使是較小的異常，也更容易觸及「熱浪」的閾值。
   • 海洋熱含量增加： 海洋吸收了氣候系統中絕大部分多餘的熱量，海洋熱含量持續增加，為熱浪事件的發生提供了能量基礎。
   • 大氣環流模式改變： 長期氣候變遷可能導致大氣環流模式（如風場、高壓系統的頻率與強度）的改變，進而影響海洋的熱量收支和湧升情況。

與氣候變化的關聯性：

• 機率增加與強度增強： 氣候變遷使得海洋熱浪事件發生的機率增加，且可能變得更頻繁、更持久、更廣泛、更強烈。AR5 和後續報告均指出，海洋熱浪的頻率和強度正在顯著增加。
• 閾值降低： 由於背景溫度的升高，原本可能不算異常的溫度，現在更容易達到熱浪的閾值。
• 複合效應： 氣候變遷可能加劇導致熱浪的某些大氣環流異常現象，或與其他氣候事件（如聖嬰現象）產生複合效應，進一步放大熱浪的影響。
• 長期趨勢的疊加： 2014-2016 年的「The Blob」和 2019 年的熱浪，雖然有其特定的短期大氣環流原因，但其發生的背景是全球海洋持續暖化的趨勢。

總結： 海洋熱浪的形成是短期大氣環流異常與海洋物理過程相互作用的結果，但長期氣候變遷為這些事件的發生提供了有利條件，並可能加劇其頻率、強度和持續時間。

b. 海洋熱浪對氣候、海洋環境、生態及漁業的衝擊？政府可能的因應之道？ (15%)

核心觀念： 海洋熱浪是海洋生態系統和人類活動的重大干擾，其衝擊廣泛，政府需要採取多面向的策略來應對。

衝擊：

1. 對氣候的衝擊：

   • 水氣供應： 異常高溫的海面會增加蒸發量，可能影響區域性的降雨模式，例如增加沿岸地區的濕度，或改變天氣系統的移動。
   • 大氣環流相互作用： 海洋表面溫度異常可能反過來影響大氣環流，進一步加劇或改變天氣模式。

2. 對海洋環境的衝擊：

   • 海水溫度升高： 直接導致海水溫度異常升高。
   • 海水分層加劇： 暖表層水與冷深層水之間的密度差異加大，阻礙垂直混合，影響營養鹽和氧氣的輸送。
   • 含氧量降低（缺氧）： 高溫海水溶解氧氣的能力較低，加上生物耗氧增加，容易導致海水含氧量下降，形成缺氧或低氧區。
   • 海洋酸化： 雖然不是直接由熱浪引起，但持續的碳排放導致的海洋酸化趨勢與熱浪同時發生時，會加劇對海洋生物的複合壓力。

本題要求台灣身為一個海洋國家，針對 IPCC《氣候變遷下的海洋與冰凍圈特別報告》(SROCC)所列舉的諸多挑戰，提出因應策略。報告內容廣泛，涵蓋海平面上升、海洋熱浪、海岸濕地消失、海洋含氧量降低、海洋物理化學改變（暖化、層化、酸化）、強颱增加、極圈火災、魚類分布改變、藻華問題、永凍土融化等。台灣作為島國，與海洋的連結極為密切，必須審慎評估這些挑戰並制定對策。

因應策略的重點應放在「海洋國家」的特性，以及報告中與台灣相關性較高的議題。以下提出幾點綜合性的因應方向，無需逐條對應報告中的每一點：

一、 強化海洋監測、預警與科學研究：

1. 精準監測與預警系統：

   • 海溫與熱浪： 建立或強化高解析度的海洋溫度監測網（包含衛星、浮標、船測），並發展針對台灣周邊海域的海洋熱浪預警系統，及早通知漁業、養殖業、觀光業。
   • 海平面上升： 佈設更多潮位站與GPS測站，精確監測海平面變化，並建立沿海地區的淹水預警模型。
   • 海洋酸化與缺氧： 加強對台灣海峽、東部海域等關鍵區域的海洋酸化（pH值、碳酸鹽飽和度）及缺氧（DO值）監測，了解其趨勢與影響。
   • 海岸變遷： 監測海岸線後退、海岸侵蝕情況。

2. 深化科學研究：

   • 氣候變遷對台灣海域的影響： 針對台灣周邊海域的海洋暖化、酸化、缺氧、海平面上升對生態系統（珊瑚礁、漁業資源）、海岸線、經濟活動（漁業、觀光）的具體影響進行深入研究。
   • 藍碳生態系研究： 評估台灣海岸濕地（如紅樹林、鹽沼）的碳儲存能力與固碳潛力，並研究其面臨的威脅與保護策略。
   • 漁業資源變動： 研究氣候變遷如何影響台灣重要的漁業物種（如鯖魚、鰹魚、虱目魚）的分布、繁殖及族群數量，並預測未來趨勢。
   • 極端天氣事件： 針對報告中提到的強颱機率增加，研究其對台灣的可能影響，並評估其演變趨勢。

二、 提升海洋生態系統的韌性與保育：

1. 海岸與海洋生態保護：

   • 海岸濕地保育與復育： 積極保護現有的海岸濕地（紅樹林、鹽沼），並規劃復育計畫，以維持其固碳功能（藍碳）、海岸防護功能及生物多樣性。
   • 珊瑚礁保育： 加強對珊瑚礁生態系的監測與管理，減少人為壓力（如污染、過度捕撈），並研究適應暖化、酸化的珊瑚品種或復育技術。
   • 海洋保護區網絡： 擴大或優化海洋保護區的設置，為生物提供避難所，並促進生態系的恢復。

2. 漁業資源永續管理：

   • 科學基礎的漁業管理： 根據魚群分布與族群量的變化，調整捕撈強度、漁法、禁漁期與禁漁區，確保漁業資源的可持續性。
   • 發展永續水產養殖： 推廣低環境衝擊的養殖技術，開發耐受高溫、低氧或酸化的養殖品種，並加強養殖漁業的風險管理。