氣圈、地圈、水圈、生物圈
臺灣河川特色與治理
經濟部水利署陳展裕副工程司
臺灣河川的特色
臺灣本島所有河川都由中央山脈或其鄰近的山區發源，分別向東、西注入太平洋或臺灣海峽。由於地形上標高超過1,000公尺的山區占本島總面積約31.5%，與歐美及亞洲鄰近國家的河川相比，臺灣的河川流路相對短而急促，且坡降大(如圖1所示)，上游山區之坡降常超過1/100，為下游平原地區之5~10倍。
由於臺灣地質質地脆弱且多崩塌，洪水時常狹帶大量泥沙，造成集水區或河道周遭地區的土砂災害。加上臺灣位於北太平洋西側的颱風路徑上，每年侵襲的颱風平均約3.5次，豪大雨數十次，這些颱風豪雨和不良的天然環境，造成臺灣地區的單位時間降雨量、河川的最大洪水量到達時間，以及洪水的土砂含量常接近世界紀錄，此為臺灣河川的特色，也是造成治理困難的主因。
圖1 臺灣河川與歐、美及亞洲鄰近河川坡降比較示意圖 （圖片來源：經濟部水利署簡介）
臺灣河川的治理
臺灣地區主要的河川防洪治理工程，大多數在日據時代即已開始規劃並且局部實施，只是早年的防洪設施簡陋，一遇洪水就會潰決，徒耗人力財力。
臺灣地區各標的用水情形
經濟部水利署李椋蒼副工程司
臺灣地區用水情形概述
臺灣地區水資源的使用標的主要為農業用水、民生用水及工業用水等，依據內政部人口統計資料民國99年底臺灣地區總人口數為2,316萬2,123人，而該（99）年度全臺民生、農業及工業等各標的年用水總量為170.64億立方公尺，其中民生用水總量為32.56億噸，農業用水為122.05億噸，工業用水為16.03億噸，如圖1。
圖1 臺灣地區民國99年度各標的用水概況
99年度民生用水情形
一、用水量概述
民國99年臺灣地區平均每人每日民生用水量（含自來水供水及自行取水）為386公升，北部地區民生用水量為431公升/人/日，中部地區為371公升/人/日，南部地區為329公升/人/日，東部地區為396公升/人/日，離島地區為191公升/人/日，如圖2。
圖2 民國99年度民生用水量（公升/人/日）
臺灣地區民生用水量32億5,624萬立方公尺，其中自來水供水量為30億8,437萬立方公尺，自行取水量為1億7,187萬立方公尺，自來水供水占民生用水量之94.72%，如圖3。
圖3 民國99年生活用水量水源比
二、自來水民生供配水量
99年臺灣地區由自來水供配民生水量為30億8,437萬立方公尺，占總民生用水量（含自來水供水及自行取水）之94.72%，較98年31億8,648萬立方公尺減少1億211萬立方公尺；其中北部地區15億7,203萬立方公尺，中部地區7億1,865萬立方公尺，南部地區為7億1,586萬立方公尺，東部地區7,074萬立方公尺、離島地區708萬立方公尺
輻射塵有多猛？
國立中央大學環境工程研究所陳彥凱
2011年3月11日，日本東北地方外海三陸沖發生強大的地震，除引起嚴重傷亡的海嘯外，亦導致日本福島核能電廠嚴重的輻射外洩危安事件。此事件引起全球關注，也讓近鄰的台灣民眾陷入恐慌，原因之一就是輻射塵(Radioactive Fallout)
(圖片來源：維基百科)
萬一飄過來，會對環境與民眾健康造成什麼樣的影響？在談論輻射塵之前，我們應該先了解何謂「輻射」？輻射為何與核能有關？
何謂輻射、輻射塵？
核能電廠利用核分裂產生的熱能發電，而核分裂的過程中會產生許多放射性物質，例如銫137 (137Cs) 註1。這些不穩定的放射性物質會持續釋出游離輻射 註2。「輻射」從字面上可直接理解為一種傳播與傳遞能量的過程，而輻射能量的傳遞可藉由波或粒子進行，例如放射性物質經衰變產生的α粒子、β粒子或γ射線等。暴露在這些傳遞較強能量的游離輻射下，就可能對人體細胞造成傷害，對人體健康的危害程度也會隨著輻射暴露量上升而增加。「輻射塵」就是在大氣環境中遭到放射性物質附著/汙染的懸浮微粒。輻射塵除可能因為核能電廠嚴重的危安事件而產生外，核子武器試爆也會產生大量的輻射塵。
沙塵暴有多威？
國立中央大學大氣系碩士班葉宗鑫撰稿
何謂沙塵暴？
大氣中有許多肉眼看得見與看不見的懸浮微粒，「沙塵」就是屬於肉眼看得見的一種懸浮微粒，而「沙塵暴」則是使能見度惡化的災害性天氣現象。沙塵暴形成之後，受強風揚起的沙塵會使得空氣中含有大量的塵土，進而遮蔽日照並使能見度大幅下降，而強烈的沙塵暴有時可讓能見度降低至50公尺以下，故俗稱「黑風」或「黑風暴」。
(圖片來源：維基百科)
對一般大眾而言，沙塵暴最具體的意象就是電影《神鬼傳奇》中經典的橋段，主角差點被突如其來的滾滾黃沙（沙塵暴）所吞噬。但對氣象學家而言，沙塵暴是水平方向能見度低於1000公尺的風沙現象。
沙塵暴災害
沙塵暴除了會嚴重降低能見度之外，還可能會對人體健康、農業、交通、空氣品質，甚至天氣等造成影響。當沙塵暴來臨時，會在短時間大幅增加空氣中的懸浮微粒，空氣中的懸浮微粒濃度通常可高於平常日的數倍，而且濃度增加較多的多是細小的微粒。
沙塵暴影響期間，假如民眾在戶外未做好防護措施則容易吸入過多沙塵，沙塵在傳輸過程中亦可能挾帶或混合大量的空氣污染物，會造成過敏性鼻炎甚至引發咳嗽、氣喘、眼睛不適、皮膚過敏、皮膚癢等症狀。落地的沙塵則可能累積在農作物的葉面表層，阻塞氣孔且妨礙光合作用的進行，造成農業的重大損失。強烈的沙塵暴更可使得當地的交通癱瘓，例如飛機會因為能見度過低而無法起飛與降落，或是行駛的汽機車因為道路能見度差而發生事故等。如果當地沙塵暴事件相當嚴重，甚至會出現泥雨的奇特天氣現象。
沙塵暴成因
沙塵暴的成因可分為沙塵來源與物理機制，沙塵來源主要是在乾旱與沙漠地區，來源地通常具有土質鬆軟、乾燥、無植被或草木生長和沒有積雪等地表特徵。物理機制則是強烈的地面風和垂直不穩定的氣象條件，使地表沙塵被強風捲起，再經由空氣垂直運動抬升傳輸至大氣層中。全球三大沙塵暴源區分別為：黃土高原（中國西北和外戈壁沙漠）、撒哈拉沙漠和澳大利亞中西部。
臺灣水，哪去了？
經濟部水利署葉俊明正工程司
臺灣地區降雨豐沛
全球陸地的年降雨量平均值約900毫米，臺灣地區年平均降雨量達2,500毫米左右(詳圖1及圖2)，約為全球平均的2.8 倍，是單位面積降雨量相對較多的國家。
(註)本圖為日本國土交通省水資源部依據GRID TSUKUBA 網站數據作成 圖1：全球陸地之年平均降雨量分布
圖2： 臺灣地區歷年降雨量
人口密度高，人均水資源賦存量偏低
宏觀地從世界各大洲的水資源賦存量（=降雨量扣除蒸發散量後再乘上面積）與人口分布比率來看，亞洲擁有世界人口的60％，但水資源賦存量僅占全球36％(詳圖3)，人均水資源賦存量只有世界平均值的60％左右。至於臺灣地區單位面積降雨量雖高，但因國土面積狹小而人口眾多，換算每人每年能分配的降雨量不足4,000m3/人年，經2005年ESI(Environment Sustainable Index)評比為全球146個國家中的第18位缺水國家。
水循環（The water cycle）
國立高雄海洋科技大學水產養殖系張朴性教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 水循環的路徑如果因為人為因素而有變動，可能造成怎樣的衝擊？
水循環 （英文名稱有water cycle ， hydrologic cycle， H2O cycle）指水在一個既沒有起點亦沒有終點的循環中，不斷移動或改變存在的模式。水可以由地球不同的地方透過吸收太陽以來的能量轉變存在的模式（固態、液態或氣態），而且移動到地球中另外一些地方（圖1）。重要的水循環的過程如下：
圖1：水循環. （圖片來源：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E5%BE%AA%E7%8E%AF）
全球海洋深層大循環 (The Global Ocean Conveyor)
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 驅動洋流的因素有哪些？
2. 溫鹽環流如何影響氣候和民生？
全球海洋深層大循環也稱作溫鹽環流（thermohaline circulation、縮寫THC），或稱「輸送洋流」 （Ocean Conveyor）、「深海環流」（deep ocean circulation）等，是一個依靠海水密度不同而驅動的全球洋流循環系統。海水的密度又決定於溫度和含鹽密度（越冷或鹽分越高則海水密度越高），所以稱為溫鹽環流。
圖1：全球海洋深層大循環 （圖片來源：《全球環境展望4 ， p. 119）
陽明山國家公園的天然背景輻射
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 陽明山國家公園的天然輻射來源為何？
瞭解台灣的天然背景輻射的一個代表例子是陽明山國家公園。
火山噴發史
位於台北盆地北緣的陽明山國家公園，面積約11,455公頃，是台灣除了龜山島以外的主要火山分布地區。將時間回溯到280萬年前，此處原始的火山開始第一階段的強烈噴發，噴出的火山碎屑岩及安山岩熔岩流開始堆積；到了70萬年前左右，是第二階段火山活動的旺盛時期；而最後的噴發是在大約30萬年前，紗帽山在七星山南側的山腰形成之後，整個火山群的火山噴發活動便趨於停止。這段期間形成了20多座火山，可分為大屯山、竹子山、七星山、燒粳寮山、內寮山、磺嘴山、南勢山、丁火朽山等8個火山亞群。之後又經過數十萬年的風吹日曬雨淋，才形成了今天的地形地貌。
圖1：陽明山國家公園內的小油坑硫磺噴氣 （圖片來源：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%B0%E7%81%A3%E6%BA%AB%E6%B3%89）
台灣的天然背景輻射
大葉大學機械與自動化工程學系吳佩學副教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 考量本身的天然輻射劑量之後，台灣民眾需要擔憂日本福島的輻射塵？
今年3月發生的福島核子事故，媒體大幅報導電廠周圍輻射劑量數值飆高，甚至推測輻射塵飄到台灣的危害性，引起了一般民眾人心惶惶。其實，自古以來，在我們日常生活環境中就存在許多天然輻射。聞「輻」色變並不是理性的應對態度，重要的是應該分辨容許的劑量範圍，才能判斷應該採取怎樣的防護措施。
天然輻射大致可以分為四類：
圖1：台灣地區天然地表輻射 （圖片出處：朱鐵吉: 不需要聞「輻」色變。）
