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臺灣永續棧IPCC第六次評估報告 (物理科學基礎報告) 重點整理

Updated: Jul 1

趙家緯(TSH 科學家)


  政府間氣候變遷專門委員會 (IPCC) 於8 月9日發表第六次評估報告中,由第一工作組所負責的物理科學基礎報告,綜整最新科學研究文獻,就「當前氣候狀態」、「可能的未來氣候」、「風險評估與區域調適的氣候資訊」以及「抑制未來氣候變遷」等四個主題加以探討。由於台達電子文教基金會已全文翻譯本報告的決策者摘要,而科技部「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫 (TCCIP)」、中央研究院環境變遷研究中心、交通部中央氣象局、臺灣師範大學地球科學系以及國家災害防救科技中心等單位亦共同發表「IPCC氣候變遷第六次評估報告之科學重點摘錄與臺灣氣候變遷評析更新報告」。

  因此臺灣永續棧,針對四大主題簡述其重點,並將重要圖表重製與中文化,以讓關心氣候變遷的朋友了解本報告的關鍵資訊。臺灣永續棧亦將在本月份推出淨零排放路徑電子報專刊,以期促進各界共同關注氣候政策。


當前氣候狀態

  2011 - 2020年間的平均溫度已較1850 - 1900年平均溫度高出1.09°C。而人為因素,則導致2010 - 2019年的均溫較1850 - 1900年高出1.07°C。分析其主要貢獻因子,如圖1所示以二氧化碳增溫貢獻度達到0.79°C最多,甲烷貢獻度為0.5°C次之,二氧化硫、氮氧化物等空氣污染物則是有降溫效果。

  目前大氣中二氧化碳濃度是兩百萬年來最高,冰川減少速度為2000年來最快,海平面上升幅度為過去3000年來所未見,海洋酸化程度則是過去2萬6千年來最高。

圖1. 地表增溫貢獻因子分析



可能的未來氣候

  相較於第五次評估報告 (The Fifth Assessment Report, AR5) 在未來氣候推估時,主要依據4個代表濃度情境 (Representative Concentration Pathway, RCP),包含RCP2.6, RCP4.5, RCP6, RCP8.5[1],在AR6報告則是同時考量共享社會經濟路徑 (Shared Socioeconomic Pathway, SSP)與RCP的組合,並增加RCP1.9, RCP3.4, RCP7等三個情境,但在此報告中,其以表1所列出的五個排放情境作為討論基礎。

  如圖2所示,以1850 - 1900年為基準時,在極低度排放情境中2081 - 2100年全球平均地表溫度很可能升高1.0°C至1.8°C,在中度排放情境為升高2.1°C至3.5°C,而非常高度排放情境則為升高3.3°C至5.7°C。上一次全球地表溫度維持在高出1850 - 1900年均溫2.5°C以上已是300萬年前。至少到本世紀中葉前,全球地表溫度將會持續升高。除非在未來幾十年內,大幅減少二氧化碳及其他溫室氣體排放量,否則全球升溫將在21世紀超過1.5°C和2°C 。


[1] RCP 2.6 代表2100年時,每平方公尺的輻射作用力相較於1750年增加了2.6瓦。


圖2. 各排放情境下的增溫幅度以及突破特定增溫幅度之時間點



  隨著全球升溫的加劇,極端事件的變化幅度也不斷變得更大。如圖3所整理的熱浪、日暴雨與農業生態乾旱,以1850 - 1900期間的頻率與強度為比較基準,例如10年重現期的極端日暴雨,在現況增溫約1.0°C的情況下,日暴雨強度增加約6.7%,且發生的頻率增加30%,若全球繼續升溫就會更顯著提升極端事件的強度和頻率。而綜合評估,於增溫2°C時,50年重現期的熱浪發生頻率會增為14倍,10年重現期的日暴雨發生頻率會增為1.7倍,10年重現期的農業與生態乾旱將增為2.4倍,強度將增加0.6倍(以年平均土壤含水量的標準偏差為比較基準)。意即原本50年發生一次極端熱浪,在增溫2°C時會變成每3.6 年就發生一次且還要更熱2.7°C,而增溫4°C時,相當於每1.3年發生一次且更熱5.3°C。


圖3. 極端熱浪、極端降雨以及乾燥地區的農業與生態乾旱預期發生強度與頻率之變化



風險評估與區域調適的氣候資訊

  為了提供風險評估與進行區域調適規劃所需的氣候推估資訊,本報告提出針對不同區域的氣候衝擊驅動因子 (Climate Impact Drivers, CIDs) 評估結果,針對氣候系統CIDs狀態的平均值、事件、極端值,在陸地與海岸帶有六大類 (包含熱與冷、濕與乾、風、雪與冰、其他、海岸) 與一類適用於海洋,合計共有35個CIDs,統計其CIDs增加或減少的區域數及其信心水準 (如圖4)。

  相較於全球升溫1.5°C,全球升溫2°C下,將會有更多個區域面臨多個氣候影響驅動因子的變化,隨升溫水準提升,變得更加普遍且明顯。在增溫2°C時,所有區域至少會有5個CIDs有明顯變化,96%以上的區域會經歷10個CIDs變化,至少有半數以上區域將經歷15個CIDs變化。

  依據評估,幾乎可以確定的是,除了少數地區因地殼抬升作用較顯著外,區域平均相對海平面上升將會在整個 21世紀持續惡化。全球大約三分之二海岸線區域的海平面相對上升幅度預計是落在全球平均上升幅度的±20%以內,如在中排放與高度排放情境時,世紀末海平面上升幅度將為0.72 - 0.84公尺。由於海平面上升,預計到 2100年前,過去100年重現期的極端海平面事件,在全球一半以上的潮位站每年至少會發生一次。海平面上升,將導致沿海低窪地區遭受洪災的頻率與強度的上升,並加劇大多數沙岸的侵蝕。都市化的持續發展,不僅造成局部的人為暖化效益,伴隨著更頻繁的極端高溫將加劇熱浪的嚴重程度,增加了城市及/或其下風處的平均降雨和強降雨,進而增加逕流強度。沿海城市因更頻繁的極端海平面上升及暴潮,將使洪災的可能性大幅增加。


圖4. 各區域氣候衝擊驅動因子變化趨勢



  且在本次評估中,更指出諸如南極冰層融化冰層崩塌、海洋環流突然變化及森林枯死等「低可能性、高影響性」事件,在高增溫情境下,發生機率將顯著增加,已經不能排除發生前述這些氣候臨界點事件的可能性,應將其納入風險評估之中。

而本次評估報告中,進一步提供各區域氣候資訊。臺灣所屬的東亞地區,依據評估其將呈現下列趨勢:

  • 在此區域中,部分地區已經歷極端降雨事件增加,而在增溫狀況下,豪大雨發生頻率與強度會持續增加,導致山區土石流發生頻率的增加。

  • 在東亞大陸區,旱災發生頻率已更為頻繁,而鄰近中亞的東亞地區則是更為潮濕。

  • 颱風發生強度與數量已見增加,且路徑逐漸北移。

  IPCC本次更製作了區域資訊互動查詢平台 (IPCC WGI Interactive Atlas: Regional information),供各界可查詢在不同排放情境下,區域性的增溫、降雨、風速、海平面上升、海洋酸鹼值、空氣污染物濃度等資訊。



抑制未來氣候變遷

  此次評估確認人為活動累積的二氧化碳排放量與全球增溫呈現近乎線性關係。每累積一兆噸 (1000 Gt) 二氧化碳排放量,經評估可能會導致全球地表溫度上升0.27 - 0.63°C,平均值為0.45°C。而近乎線性關係也代表著只要全球二氧化碳排放量達到淨零,便可避免地表均溫繼續上升。但若欲將增溫控制在特定水準,則需將所累積的二氧化碳排放量控制在特定碳預算[2]下。

  在1850 - 2019之間,全球總共排放了2.39兆噸±2400億噸 (2390±240 Gt) 二氧化碳。若要避免增溫超過2°C,剩餘的碳預算為9000億至2.3兆噸,若要有五成機率避免增溫超過2°C時,碳預算為1.35兆噸。若要避免增溫超過1.5°C,剩餘的碳預算為3000億至9000億噸 ,若要有五成機率避免增溫超過2°C時,碳預算為1.35兆噸。而依據全球碳計畫統計,2010 - 2019之間,全球每年二氧化碳排放量約為400億噸。

  圖4呈現本次第一工作組報告中五個代表情境的二氧化碳排放量變化。採用人為碳移除 ( Carbon Dioxide Removal, CDR) 可將大氣中的二氧化碳移除,並長期儲存,碳移除可用來抵銷殘餘排放量,以達成二氧化碳或總溫室氣體淨零排放。且若碳移除導入量可超過排放量,則可發揮降低地表溫度的效果。但大規模的碳移除技術,可能對於生地化循環 (biogeochemical cycles) 與氣候有廣泛影響,將影響其碳移除成效。且碳移除亦會影響水資源可及性與品質,食物生產與生物多樣性。

  然而若全球可以持續維持長時間的二氧化碳淨負排放,則地表增溫趨勢將可逆轉,但其他的氣候變遷效應仍會持續,諸如海平面上升趨勢需歷經幾世紀甚至百萬年方會停止。

  相較於高排放情境,在極低與低排放情境在短期間對於大氣中的溫室氣體與氣膠濃度及空氣品質將有明顯差異。且亦可實質降低2040年後氣候衝擊驅動因子 (Climatic impact-drivers, CIDs) 的變化,讓世紀末時,豪大雨、極端熱浪、海平面上升的發生頻率與影響範圍均可有效降低。

[2] 碳預算是指在考慮其他人為氣候驅動因子時,可將全球暖化程度在特定機率下控制在特定幅度以內,所允許累積全球淨人為二氧化碳排放量。


圖5. 本報告五大排放情境之二氧化碳排放量



永續轉型守住碳預算

  綜合上述重點整理,可看到在本次報告提出的五個情境之中,僅有在SSP1情境下,方可避免世紀末增溫超過2°C。而SSP1情境又名為「永續性 (sustainability)」,其設定為世界逐漸朝向永續發展的道路前進,發展更具包容 (inclusive),並考量環境承載限制內。全球共有財管理制度漸進改善,藉由教育和公衛投資,加速人口轉型。原以經濟成長為先的概念,轉向至更廣泛考慮全人類的福祉。由於對於投入更多的資源履行所設下的發展目標,跨國間與國家內部的的不平等現象也得以改善。消費型態上,則改以追求低物質需求成長、降低資源和能源密集度的方向。如圖6所示。

圖6. 五項社會經濟共享路徑設定比較



  然而除了社會經濟條件,藉由生活型態改變,讓SSP1情境可減少能源需求以外,仍需搭配減碳政策的導入,才能讓該情境下的排放量,降至可讓輻射強度不超過每平方公尺2.6瓦 ,甚至每平方公尺1.9 瓦的程度。在IPCC進行情境模擬時,考量的政策包括全球氣候政策一致性、碳定價施行的時間與價格水準、土地利用變遷的管理強度等。如圖7則呈現本次IPCC列舉的中度 (SSP2-4.5)、低度 (SSP1-2.6) 與極低度排放 (SSP1-1.9) 的碳定價水準差異。

  針對本次列舉出的五個排放情境,IPCC於報告本文中指出非常高度以及高度排放情境可視為未採用任何氣候政策之下的情境,且由於近年能源部門發展,全球排放量增長趨勢要如同非常高度排放情境的可能性已大幅降低 (Chen et al. 2021)。但針對如何抑制全球排放量以達到淨零排放路徑,此為將於明年三月出版的第三工作組減緩報告的探討主題。而依據第三工作組核定的撰寫大綱,將於第三章「符合長期目標的減量路徑」中,應用系統轉型 (system transitions)、社會-技術轉型 (socio-technical transitions) 的觀點探討減量路徑 (IPCC, 2018),此為臺灣永續棧核心關注議題。明年三月時,臺灣永續棧將更深入討論第三工作組報告可供臺灣氣候政策借鏡之處,敬請各位關心氣候議題的朋友持續關注臺灣永續棧動態。


圖7. 不同情境下的碳定價水準




IPCC 原始檔案網址:https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/




參考文獻

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