2010年5月26日 星期三

莫拉克颱風、全球暖化和《±2℃》

 (編按:低碳生活部落格於五月六日刊出《台大教授:莫拉克降雨多 與暖化關係不大》一文後,文中所報導的台大張智北教授曾多次來信就文中的科學論證作更完整的說明,部落格也已在原文裏加以補充更新;另外台大全球變遷研究中心主任柳中明,在該文發表後也主動來文回應,部落格也將其文命名為《柳中明回應:「莫拉克降雨多 與暖化無關」》後發表。張智北老師上周在看到柳老師回應後,再度來文回應柳老師的看法,以下文章為張智北老師來信原文。低碳部落格希望藉由學者彼此討論,能讓大眾對氣候變遷的議題能有更多了解,並能激發更多在暖化科學上的思辯)

 文/張智北(台大大氣系國科會研究講座教授、世界氣象組織熱帶氣象委員)

 謝柳中明教授對我的演講提出的討論﹐和解釋「正負2度C」電影。我很高興有這個機會﹐來嘗試說明為什麼我們在呼籲對氣候災害重視的時候﹐不能違反科學原則。以下討論分(A)(B)(C)三部份﹕

 (柳教授的統計命題邏輯倒置﹐有些讀者已在低碳中時聯播網點明指出﹐這裡就省略不談。)


 (A)首先﹐低碳主編只報導了演講最後10分鐘﹐但是這和前面的80分鐘內容有連貫。如果柳教授在場﹐就會知道﹕

 1。我結論幻燈片的最後一點寫的是﹕莫拉克颱風水災﹕「沒有跡象顯示和全球暖化有任何關係」。這和說「和暖化無關」﹐字面上有不同。但部落格上簡化成「和暖化無關」科學上也正確﹐因為我指的是莫拉克「和暖化理論所推測的關係不存在」。(否則討論就沒有意義了。柳教授一定知道﹐大氣運動是非線性的﹐任何兩件事都可以有關。沒人能證明任何一個颱風和暖化沒有間接的關係﹐就像沒人能證明昨天台北是晴天或下雨和暖化沒有間接的關係一樣。)

 2。暖化理論所推測的關係是什麼呢﹖2005年和之前有以下研究發表﹕

  2a﹐暖化會增加氣溫﹐因此水氣容納量會增加。空氣多了水氣﹐降雨就可能增強。

  2b﹐以上2a的增加雖然一個世紀只有百分之幾﹐但是潛熱釋放會加強颱風﹐使颱風可以帶進更多的周遭水氣﹐然後颱風更強﹐水氣更多等等。

  2c﹐暖化使海面溫度增加﹐蒸發使得空氣中含更多的水氣。因此會有更高的颱風熱力潛在指數。(指數中還含有海溫以外其他熱力參數。)這應該會讓颱風變多變強。

  2d﹐過去五﹑六十年的觀測統計﹐大西洋強颱(4至5級)隨著海溫而增加(驗證了2c)。

  2e﹐過去三十年左右的觀測統計﹐西太平洋強颱也隨著海溫而增加。(也驗證2c)。

  2f﹐根據IPCC暖化模式的預測﹐海溫隨暖化而增加到百年後﹐用熱力潛在指數(2c)和過去幾十年的觀測統計(2d﹐2e)外延預測颱風會比現在增加增強好幾倍。

 (B) 莫拉克和暖化理論所推測的對颱風的影響有關嗎﹖

  2a﹐否定。因為單純空氣熱了而增加的水氣只有百分之幾﹐和莫拉克的雨量相比微不足道。

  2b﹐否定。因為莫拉克沒有增強(只是二級颱風)。而且台灣所有的研究都指出大量的水氣是西南季風輸送的﹐下雨多是颱風走得慢之故﹐都不是颱風不斷增強而來的。

  2c, d, e,和f呢﹖莫拉克颱風來襲已經是2009年了﹐熱力潛在指數和與颱風的關係的認識已經過重要的修正﹐新的資料分析和模式結果也已經陸續出籠﹐請看下面敘述。

 2005年之後﹐颱風和氣候變化﹐尤其是暖化的關係﹐有一陣強烈的爭議。柳教授不是研究颱風和氣候的﹐不然他一定會知道當時有上百個專家參與email討論﹐在暖化理論(主張2d, e,和f者)和反對者兩陣營中精彩的辯論。2006年WMO在哥斯達黎加舉辦每四年一次的第六屆颱風研討會(IWTC-6)上﹐兩派研究者被熱帶氣象委員會邀請組成專家小組共同討論。

 第一次討論的結論因為趕不上IPCC AR4﹐由WMO在2007年初向全世界發表。其重點是﹕以上2d和e﹐用實際資料作更嚴謹的分析研究之後﹐都被嚴重質疑。科學家以前以為近年強颱是暖化的影響﹐不知道還對不對了﹗

 2007年開始﹐研究突飛猛進。新的資料分析和模式的論文如雨後春筍﹐最後終於使專家小組兩派達成共識。

 我在演講裡談到了2007年一些重要的發現﹐和它們與過去理論的關聯﹕

 2c﹕熱力潛在指數靠海溫﹐但颱風數量和強度會被動力因素影響﹐以致大西洋結果關係微弱﹐西太平洋最近結果甚至會相反。(事實上熱力潛在指數因為有海溫以外的參數﹐以致某些暖化以前很冷的時期也會有很高的指數。)

 2d,e: (1)大西洋找到百多年的資料﹐仔細研究後﹐發現以前颱風與海溫的關係搞錯了。這裡錯了好幾件事﹐和數十年海洋震盪﹐資料和觀測方法前後異質性﹐動力考慮﹐熱力對流考慮﹐等等都有關係。(2)太平洋只有六十年左右資料﹐統計意義很低﹐但也發現以前颱風與海溫的關係搞錯了﹐也包括資料長度﹐異質性﹐十年至更長期震盪等等的問題。

 2f: 因為2d,e搞錯了﹐所以2f也錯了。重新修正的結論﹐在去年開始由兩派專家共同執筆﹐把共識發表在自然雜誌上﹕

 (一)目前看不出來暖化對颱風有影響。
 
 (二)理論和模式預測強颱風(4﹐5級)到世紀末時增強2到11%﹐降雨增加20%。

 (三)但是弱颱(1﹐2﹐3級)會變少。

 從柳教授的大文裡(台灣近年強降雨颱風增多等等)﹐我猜測他可能知道2a,b,c,d,e,f這些暖化影響颱風的早期理論。既然用這些來把莫拉克和暖化拉上關係全部無效了﹐新的專家結論中能不能替莫拉克找出一些關係呢﹖

 (一)顯然不行。如果能深入了解了這點結論的原因﹐就會知道再連來三個莫拉克颱風﹐除非有新的研究發現﹐也不足以改變這項結論。

 (二)可能有用﹐因為模式和理論預測暖化會增強颱風降雨20%。另外﹐我個人認為有理由猜測西太平洋增強也許會比大西洋和印度洋多﹐所以降雨可能增加不只20%。可是:

   (1)預測的強度和雨量的增加都是約百年以後(2100)﹐不是現在(2010)。
   
   (2)同樣的預測(三)﹐3級和以下的颱風會減少。莫拉克是2級﹐應該越來越少才符合﹗

 所以﹐回到莫拉克和暖化理論所說的任何可能的影響有關嗎﹖

 目前的答案是﹕全部否定。

 (C) 莫拉克水災和「正負2度C」

 現在莫拉克與暖化無關的結論﹐並不表示我們就不再追蹤這個問題。我們幾位教授和博士生已經開始研究會不會因為暖化使得莫拉克在台灣走得慢而下雨多。但這個問題困難度很高﹐因為資料只有幾十年﹐海溫震盪幅度很大﹐還有聖嬰和季風來攪局。

 至於台灣2000年後強降雨颱風好像比較多﹐我演講裡沒說過是「巧合」。單想西太平洋和大西洋不久之前都曾經有過強颱增加幾十年的趨勢﹐我們已經知道那很多是聖嬰和十至數十年震盪的因素﹐還有氣膠和季風環流變化的各種可能﹐而可能性最低的就是暖化。這些很可能反映在台灣近年的颱風強降雨現象(事實上現象缺乏統計意義)﹐柳教授為什麼認為我不說是暖化就表示我認為是巧合呢﹖

 我也想提出一個問題﹕

 找不到暖化和莫拉克颱風的任何關係﹐還能說莫拉克水災是暖化造成的嗎﹖

 低碳主編的報導裡提到我那天回答聽眾用的例子。有飯店老闆愛抽煙﹐某天來了一家人﹐吃了不好的食物得了腸病毒而全家死了。我們可以為了熱心推動禁煙﹐用這個悲劇來警告說二手煙導致滅門慘案嗎﹖這樣作對推動禁煙會有幫助嗎﹖

 柳教授問﹐你說莫拉克與暖化無關﹐能保證以後台灣不會又來降雨破紀錄的颱風災害﹖

 這就好像問﹐你雖然證明了這家人之死與腸病毒有關﹐但你沒有證明與二手煙完全無關。如果你說無關﹐你能保證以後客人到這家二手煙餐廳吃飯不會死?

 專家沒作過研究﹐所以不知道在充滿二手煙的餐廳裡會不會增加腸病毒的滋長。但是已經知道了腸病毒是死因﹐就可以說與二手煙無關﹐因為所有吸煙會傷害健康的理論裡面﹐沒有一項是腸病毒的。我不會用這個悲劇去宣傳禁煙﹐因為我認為將來會有反效果。可是我怎能擔保以後有客人到這家餐廳不會又得更厲害的腸病毒而死呢﹖

 沒有找到腸病毒和二手煙的關係﹐絲毫不減少我們對預防和減低這兩項威脅的努力。同樣的﹐沒有暖化因素﹐我們也要以莫拉克的慘痛教訓來加強下一個颱風的準備﹐也要推動節能減碳。這兩項並不衝突。

 反之﹐照柳教授的統計邏輯﹐「除非具有足夠的證據可以否認 H0 (二手煙導致腸病毒的說法),否則只好接受它」﹐用滅門慘案來宣傳禁煙﹕那如果老闆戒煙後餐廳還有人中毒﹐如果發現很多二手煙更厲害的餐廳沒人死過﹐人家還相信我們二手煙有害的宣傳嗎﹖美國最近相信暖化是嚴重威脅的人變少了﹐就是因為這種原因。(請參考我先前在中時發表,原標題為「抵抗全球暖化面臨的新威脅」的原文。

 柳教授說他是「先有直覺的判斷」。我從他「颱風愈來愈怪」等等的說法﹐也同意。因為他很多是從報刊上看來的。但我還是很敬佩他﹐至少他知之為知之(承認「缺乏直接證據」﹐寄望「未來說不定就有人可以證明」)。這比有些不知道自己其實不懂的科學家好得多。因為後者上了報刊以後又會誤導前者。如此循環反饋﹐在媒體上激盪共振。在台灣重視人際關係的文化裡﹐ 內行專家只能相互苦笑﹐更不願出聲了。

 知識不一定永遠正確。但是在新知識發現以前﹐科學家有再多的警世情懷﹐也要忠於科學。現有的這些暖化和颱風的知識大都在2007就發表了。台大﹑中大和氣象局也都曾有專家受邀列席歷次相關討論會。自然雜誌刊登共識之前﹐好幾位作者到過台灣作學術演講。 這都是《±2℃》電影之前的事。我們很好奇﹐科學顧問們為陳文茜小姐提供專業資料時﹐對這三年來這麼多和她的電影直接有關的科學新發現﹐包括過去重大錯誤的修正﹐推翻所有暖化已經影響颱風的理論和證據﹐討論了多少﹖

 柳教授希望我們把《±2℃》當成文藝製作﹐和「氣候戰爭」這種科幻片來比。可是科學顧問們在電影裡﹑外的發言﹐都沒有半點把它當文藝片或科幻片的意思﹐而是把它當科學記錄片。因為柳教授確是「知之為知之」的科學家﹐他文中處處顯露不願違背科學良知的苦心。我想他現在應該可以了解﹐為什麼很多支持節能減碳的颱風和氣候專家﹐看到天真的學子們把電影當作科學教材時﹐心裡的焦急和矛盾。

 亡羊補牢﹐時猶未晚。為了不讓《±2℃》製作人的苦心白費﹐不讓抗暖化的努力未來被傷害﹐我衷心希望電影團隊考慮我在聯合報發表﹐原標題為《「正負2度C」的擔憂和希望》的原文()。我的建議不一定是上上策﹐但長痛不如短痛﹐總比繼續無限期延伸這個罩門﹐要好得多。

附註﹕

 有興趣深入的讀者如果覺得自然雜誌的文章太短的話﹐我建議參考世界科學出版社剛出版的亞太天氣與氣候書集第四集﹕Global Perspective of Tropical Cyclones。Editors: Johnny Chan and Jeff Kepert。 裡面的第九章是颱風與氣候變化最近研究結果的總結﹐作者是WMO專家組裡的Tom Knutson﹐Chris Landsea﹐和 Kerry Emmanuel。

 讀者如對我當晚演講有興趣﹐請參考以下聯合報報導。聯合報只刊登了前面80分鐘的內容﹐所以和低碳編者的報導加起來正好90分鐘﹕《天氣與氣候的變化—我們知道多少》(原演講題目) 、以及《 2012「不能當科學教材」

作者簡介
張智北,美國華盛頓大學博士,曾獲美國氣象學會麥辛格學術獎、美國海軍研究院傑出特聘教授獎等,現任世界氣象組織(WMO)季風委員會主席、亞太經濟合作組織(APEC)氣候中心科學顧問委員、並於台大大氣系擔任國科會研究講座教授。
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