[知識列車 – 永續發展之旅] 活動側寫:第六站 臺東高中 吳俊傑 教授分享 『與氣候變遷共舞』

[2013 知識列車 – 永續發展之旅] 活動側寫報導

第六站 2013/5/24 國立臺東高級中學
講師: 國立臺灣大學大氣科學系   吳俊傑  教授兼系主任
講題:與氣候變遷共舞

活動側寫-  黃歆予 同學 [國立臺灣大學植物病理與微生物學系]

久違的大衣和圍巾終於擺脫陳味的衣櫃,抬頭一望時間卻是十一月中旬。冬季的腳步延遲,四季更迭散亂,全球暖化正一步步地改變我們的生活型態。繼2012年的學思歷程演講後,臺大大氣科學系吳俊傑教授再次來到臺東高中分享氣候預測以及氣候變遷這個與未來息息相關的重要議題

科學的發展帶動人類的進步,同時也帶來環境的污染和傷害,2012年重創美國紐澤西州的珊蒂(Sandy)颶風便是吳教授開啟全球氣候變遷的首要引言。吳教授在美國MIT的學弟,Sobel教授大學畢業於物理系,不同於台灣學生緊接著研究所的升學規劃,他帶著他的第二專長 — 小喇叭以兩年的時間環遍美國,以探討人生的意義,最終Sobel教授終於明白自己的志業,為了瞭解人與環境的交互作用—他踏上了大氣科學一途。在颶風侵襲美國後,許多媒體記者迫切地想要了解,究竟這場異常的颶風災難,是不是由氣候變遷所造成的?在記者的緊迫盯人下讓Sobel教授犯下了口誤,也讓全球氣候變遷的主題愈來愈失焦。媒體的炒作和躁動是一社會問題,而另一方面,從此次的事件也看出了眾人對於氣候變遷的重視和擔憂。

一場颶風不僅颳起了媒體,也颳起了學界的擔心。歐洲的氣候研究中心在珊蒂登陸的前一個禮拜,就預測了它移動的路徑以及可能造成的災害,但為何近乎已知的災難還是帶來如此劇烈的損傷? 大氣科學界的權威Kerry Emanuel指出雖然歐洲在一個禮拜前就已畫出颶風的行徑,但美國本土卻是在侵襲的前四天才確定珊蒂的路徑。美國是擁有全世界的科學研發領導,擁有最新的科技和最專業的人才,但並沒有統一的研究機構,不若有遠見的歐洲早已成立集結全歐氣象人才的研究中心,成為世界第一的氣候研究單位。

「做大事需要長遠的規劃和團隊!」吳教授在這次的事件當中提醒了台下學子做事的態度,同時吳教授也以Kerry Emanuel所寫的科普書Divine Wind中的序勉勵學生,要以熱情去完成任何事,並學習去體會愛因斯坦的精神: 我們所能擁有的最美經驗,是神祕的事物,它是所有真正的藝術與科學的泉源,來體會科學的奧妙。

吳教授接著分享了『科學發展的動力是人類企圖明白自然的過程,然而我們並不能區分二者,正是兩者間的交互作用呈現出世界的樣貌』,而這觀念正式1979年James Lovelock在地球生命起源的科學會議中提出的『蓋亞假說』。蓋亞,即希臘神話內的大地之母,地球這個大地女神孕育著生物與環境,並自我調控產生最合適的物理化學環境。因此對於氣候變遷與颶風異常關聯性的確立,我們無法對單一的問題進行討論,顯示自然界的交互作用,彼此環環相扣,因此面對地球科學的問題,科學家們必須以跨領域的宏觀視野切入議題的核心。許多電影也以氣候變遷為主題,包括由美國前副總統高爾主演的《不願面對的真相》闡述氣候變遷的科學證據以及對於此自然變異對於政治和經濟的影響,另一部則為《明天過後》,裡面談論到造成氣候異常的原因可能是來自溫鹽洋流的改變。

溫室效應的氣體有58%是會與水圈達成平衡的水蒸氣,主要研究對於氣候造成影響的氣體為佔25%的二氧化碳,與甲烷、氧氣和臭氧等。科學家們選在遠離工業污染的夏威夷地區量測大氣中的二氧化碳濃度並製成Keeling Curve,已顯示每年二氧化碳濃度的改變。自1958年至2013年,大氣中的二氧化碳含量已由310ppm突破400ppm大關。跨政府氣候變遷小組( Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) 於2007年獲得諾貝爾和平獎,該組織致力於氣候變遷的研究,並於1990年、1995年、2001年和2007年發表了氣候變遷評估報告。第四次的研究(AR4)中指出了全球平均溫度上升0.64℃,而海平面也以1.8mm/year~3.1mm/year的速度上升,在2007年的報告書中,氣候變遷小組堅信是人類活動導致全球暖化,而這個趨勢正逐漸加快,缺水區的乾旱問題將日益嚴重,同樣的,降雨區的淹水問題也同樣更加難以解決。

中場休息時吳教授放了一首好聽的歌曲:黃靜雅所演唱的『我想風的源頭是水』,並分享了他將Emily Dickinson 的詩翻譯為中文後所寫的歌詞:

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我想風的源頭是水

如果它是天空孕育而生

聽起來就不會這麼深沉

汪洋留不住一點氣流

地中海的音調

吹進了潮流的耳

一片大氣中

海必然找到了關聯

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科學並不是數字和圖表,吳教授寫下了翻譯這段文字的心得,他寫道:學氣象的人,免不了對風雲雨霧特別敏感,在「颱風」書裡看到這首翻譯詩,突然就有了靈感。也許這就是屬於科學家的浪漫吧。

科學需要不斷的驗證,然而科學家在獲得改變地球氣候的參數後不可能創造出無數個星球進行實驗,因此隨著大氣科學而發展的,是利用超級電腦開進行的大氣模擬系統。科學家將人為活動產生的二氧化碳數據輸入泰坦(Titan)超級電腦當中,發現呈現的結果與現實符合,顯示二氧化碳的濃度與全球暖化有90%可信度的因果確立(此處的90%則表示假設輸入1000筆參數後,會有900筆顯示二氧化碳與全球暖化有正相關性)。此時吳教授反問底下的學生,在此實驗結果下,是否有足夠的證據讓科學家們確立二氧化碳和溫室效應的關係?而同學則回答道,該結果可能還忽略了一些可能的因素,而這些因素或許會左右著氣候變遷的結果。

是的,氣候異常的呈現是綜合因素交互作用的結果。2001年的911恐怖攻擊事件為美國的歷史刻上沉痛的記憶,當局在攻擊發生後下令長達三天的飛機禁飛命令,數萬架的飛機暫時消失天際,同時也讓因接觸飛機排放的暖溼氣體而形成的凝結尾沉默了72小時。這三天的空檔給予了大氣科學家一個前所未有的實驗機會,他們將這三天的日夜溫差與一年的平均相比,發現沒有凝結尾的天空,產生了較大的日夜溫差。原因是凝結尾在早上時會阻擋太陽輻射,而晚上時又防止地表溫度的散失,因此當凝結尾隨著飛機暫停起降而消失後,早上溫度上升,晚上溫度下降。人為的活動確實會影響大氣,但從這項實驗可以看出二氧化碳絕非單一的因素,同時,當進行電腦模擬運算時並沒有考慮凝結尾的影響,所以對以電腦預測未來溫度的變化,僅接近於定性的陳述,而無法有定量的數值。

於此,吳教授帶出另一探討氣候變遷的難題,即對於降溫物質的不確定因素。在科學家熱切的研究下,升溫韾子如甲烷、二氧化碳等氣體的物性和化性早有透徹的了解,但是對於火山灰、懸浮微粒雲和沙塵等會造成溫度下降的氣溶膠分子卻沒有足夠的理解。當空氣中的汙染物增加時,寧結核的數量也會上升,這個現象使得在相同含水量下大氣中的小水滴數量變多且體積縮小,這項改變造成雲朵的結構改變,不易降雨,最終讓雲氣反射陽光的時間曾長而降低地表溫度。

另一群科學家則將海溫與颶風強度作圖,他們發現海溫的因素將決定颶風的強度,溫度越高則強度越強,這個結果或許可以解釋珊蒂颶風的形成以及造成美國嚴重災害的原因。科學家Webster依颶風強度分為五級,進行30年的統計測量,並在2005年在Nature雜誌發表其結果,發現颶風的整題數量下減,而第一級颶風的整體比例下降,第四和第五級颶風的比例則明顯的上升,顯示雖然颶風減少,但產生的強度則較為強烈。然科學家Landsea發現在眾多的統計結果中,北大西洋地區的級數比例變動並沒有明顯的差異,因此他推論Webster的結果變因在氣候變遷之外,還可能是來自於儀器設備的進步。過去,北大西洋對於颶風強度的監測一直使用直升機已獲得最準確的數據,而其他的地區則以衛星進行大氣活動的紀錄,隨著科技的進步,衛星儀器越發精準,因此才造成第四和第五級颶風比例上升的結果。

大地之母孕育生命同時也以災難摧毀生命,而我們人類的活動也參與其中,左右了自己的未來。大氣科學是們複雜的科學,在這場演講中吳教授也以許多不同的觀點去切入氣候變遷的議題,「有相關並不代表有因果關係」,在二氧化碳濃度增加的期間,幽浮出現量、行星生成量、某行星的衛星數量、世界人口量、世界離婚率、世界嗜毒者數量、甚至全球股市股數都有增加的趨勢,但很明顯的,我們並不會說這些因素造成了全球氣候的溫度上升。秉持著熱情和專業,我們才得以解開這個左右人類生存的科學議題。

最後吳教授提醒底下的學子們,英文是未來與知識接軌的重要工具,務必要好好學習。同時以十個重要的特質: 做好準備、樂觀進取、不畏艱難、勇於面對困難、持續的努力、團隊合作、奉獻和分享。知識即是力量,而這些特質將帶往我們前往成功的方向。

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