【人物專訪】以氣候模型與觀測資料探索人類行為與地球互動的密碼——專訪臺灣大學大氣科學系兼氣候變遷與永續發展學程羅敏輝主任
06/21 (六) 14:00羅敏輝主任主講「氣候變遷下的水循環」
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採訪、撰文｜周書瑋
審訂｜羅敏輝 主任
談起氣候變遷，許多人第一個想到的是溫室氣體排放和二氧化碳累積造成全球暖化，卻比較少直接把人類在地表上的活動和全球氣候變遷聯想在一起，這些人為活動包括農業灌溉、森林砍伐，或工業廢氣排放。今天的專訪邀請到臺灣大學大氣科學系兼氣候變遷與永續發展學程羅敏輝主任，和我們分享他投入陸地與大氣交互作用的初衷、對氣候模型的研究，觀測資料的分析，以及對年輕研究者的鼓勵。
投入陸氣交互作用研究的初衷
羅敏輝的大學與碩士皆就讀台大大氣系，碩士畢業後赴美攻讀博士，以地球系統科學為研究主軸。人類為了農業灌溉抽取地下水，造成地層下陷，啟發了羅敏輝對水循環研究的興趣；在都市長大的他，觀察到都市化下大樓越蓋越高也越蓋越密，讓他開始思考這些大樓對風和水氣傳送可能的影響。閱讀文獻時，羅敏輝發現許多人研究溫室氣體排放對全球暖化和氣候變遷的影響，卻比較少人專注於整個地表變遷對氣候的影響，激發了他的好奇心。「很多人談氣候變遷時專注在溫室氣體，但地表的變化，例如都市化、森林砍伐、農業灌溉等，也會對氣候產生重大影響，這是過去比較少人關注的領域，」羅敏輝說。六年大氣系和大氣研究所的薰陶，讓他對氣候模型與衛星遙測的整合應用特別感興趣，於是開始研究農業灌溉、森林砍伐等行為對區域與全球氣候的潛在影響。
在好奇心的驅使下，羅敏輝的研究專注於透過衛星遙測和氣候模型，觀察「人類活動所造成的地表變遷」對全球氣候的影響。藉由衛星資料與氣候模式的模擬，他的研究團隊能追蹤亞馬遜、剛果與東南亞等主要熱帶雨林地區的變化，並解釋地表變遷如何透過水氣與能量輸送、大氣環流變化影響降水與氣溫。以婆羅洲和亞馬遜地區的雨林為例，羅敏輝團隊的研究發現，在不同地理條件下，類似的地表變遷會帶來截然不同的結果：由於婆羅洲四面環海，在陸地和大氣的交互作用下，反而能更帶來更多水氣，從海面傳至陸地，進而可能增加陸地上的降水；相較之下，亞馬遜地區並非四面環海，根據現有研究指出，大規模的伐林反而會使當地變得更乾燥、導致降水減少。
與時俱進的氣候模型——隨氣候變遷調整
做為氣候科學家，羅敏輝經常被問：「你怎麼知道你的模型預測未來是對的？」他坦言，這是氣候研究中最大的挑戰之一。相較於實驗室裡的化學或物理實驗，氣候系統是一個開放式系統，大氣科學家無法像物理或化學家在實驗室裡控制變因，因此往往需要仰賴電腦程式（氣候模式）來模擬地球的氣候系統，觀察森林砍伐或都市化對氣候變遷的影響。大氣學家根據過去數十年或百年的氣象資料與物理、化學、大氣動力方程式，建立適當的氣候模型來模擬未來某個條件下，可能的氣候狀態。舉例來說，研究團隊可根據衛星觀測發現某地森林減少10%，並在模型中模擬同樣的情境，觀察降水或溫度是否出現變化，這種「控制組與實驗組」的設計，讓氣候研究得以透過電腦程式驗證假說。
隨著全球暖化趨勢加劇，氣候模型的挑戰也越來越大，像是近幾年發生的聖嬰與反聖嬰現象，與過去典型案例差異甚大，使得科學家必須重新思考既有氣候變化。氣候雖然不斷變遷，氣候模式的不確定性也一直都在，但大氣科學家們始終致力於減少當中的不確定性，「大氣科學家的研究，就是幫社會多做一份氣候災害應對的準備」羅敏輝說。除了要面對氣候模型精準度的質疑，大氣學家也常被問「為什麼選擇使模型A而非模型B？」這時候就需要對氣候模式背後的物理、數學與動力過程有清楚的了解與掌握，不一定需要說服對方採用相同的氣候模式，但應能清楚說明自己的研究方法，讓對方理解並信服。
給年輕研究者的建議：讓好奇心帶路
談起做研究的動力與挑戰，羅敏輝坦言，最大的困難來自「研究結果不如預期」。這麼多年來，「假說獲得驗證」的成就感一直是支持做研究的動力之一，儘管有99%的假說會被推翻或99%的結果不如預期，但是只要有一次是成功的，那次的成功就足以支持他繼續走下去。羅敏輝笑著說，做研究時，被拒絕越多次，實驗成功那刻的滿足似乎越大，類似正回饋的概念——因為堅信實驗總有一天會成功，即使面對多次失敗，那份相信會成功的信念仍會推動著他繼續前進。他也鼓勵學生，如果選擇踏上研究之路，就要有心理準備面對挫折，因為科學研究不是為了解決容易回答的問題，而是為了回答這世界上還沒有答案的問題，而每個人的研究成果，都能讓我們對於氣候變遷科學有多一份理解、多一份前進。
羅敏輝也鼓勵學生，在選擇研究主題時，不必一味追求熱門議題或僅以就業市場的熱度作為考量，而應尋找自己真正感興趣、且願意長期投入的主題，因為熱門議題可能在幾年後就「退燒」，但真正的興趣反而會隨著投入時間越多而更被激發。當一份研究是從研究者的好奇心和熱情開展，而非根據潮流與職涯規劃，研究者才會主動去探索、閱讀、發問，也唯有如此，當遇到研究瓶頸時，才有動力堅持下去、繼續前行。