taiwan climate change projection and information...

臺灣氣候變遷推估與資訊平台建置

計畫

(TCCIP) 介紹 Taiwan Climate Change Projection and

Information Platform Project(TCCIP)

林李耀1、陳永明1、朱容練1、朱蘭芬1、李惠玲1、黃嬿蓁1、許晃雄2, 3、陳正達41. 國家災害防救科技中心、2 中央研究院環境變遷研究中心、3 國立臺灣大學大氣科學系、4 國立臺灣師範大學地球科學系

2011.9.21

1

災防科技中心氣象局中研院環變中心

台灣大學台灣師範大學交通大學中央大學高雄海科大學水利署

簡報大綱

以2011澳洲大水為例，極端災害已成新的常態

1900~2009 全球天然災害次數統計

UN:

Australia floods demonstrate rising cost of damage

in the face of “new normal”

marked by unpredictable

and extreme weather patterns

(12/29/2010)

聯合國:澳洲大水證明了在無法預測的極端天候下，

災損的增加已經是新的常態

UN:

Australia floods demonstrate rising cost of damage

in the face of “new normal”

marked by unpredictable

and extreme weather patterns

(12/29/2010)

聯合國:澳洲大水證明了在無法預測的極端天候下，

災損的增加已經是新的常態

近年台灣颱洪災害變化

4

颱風事件最大降雨強度(mm/hr) 總累積雨量(mm)疏散撤離

(人)死亡與

失蹤(人)90.7.28

桃芝颱風 147，花蓮縣光復鄉 757，南投縣信義鄉 ---- 21490.9.17

納莉颱風 142，宜蘭縣大同鄉 1,462，宜蘭縣大同鄉 24,000 104

93.6.30敏督利颱風 167，南投縣國姓鄉 2,005，高雄縣桃源鄉 9,500 41

94.7.18海棠颱風 177，屏東縣三地門鄉 2,124，屏東縣三地門鄉 1,208 15

94.9.1泰利颱風 119，嘉義縣阿里山 766，高雄縣桃源鄉 1,207 5

95.7.12碧利斯颱風 95，屏東縣鹽埔鄉 1,013，屏東縣三地門 409 3

96.08.16聖帕颱風 122，屏東縣瑪家鄉 1,399，屏東縣瑪家鄉 2531 1

97.07.16卡玫基颱風 161，台南縣南化鄉 1,027，高雄縣六龜鄉 179 26

97.09.10辛樂克颱風 97，南投縣中寮鄉 1,608，台中縣太平鄉 1,987 22

98.08.08莫拉克颱風 140，嘉義縣番路鄉 3,060，嘉義縣阿里山 24,775 693

99.9.19

凡娜比颱風 125，高雄縣大社鄉 1,128，屏東縣瑪家鄉 16,568 2

99.10.21梅姬颱風 182，宜蘭縣蘇澳鎮 1,195，宜蘭縣蘇澳鎮 3,453 38

主動預警︐災害減少

極端強降雨︐

複合型災害規模擴大

氣候變遷的趨勢聯合國IPCC 2007氣候評估報告

全球暖化可能之衝擊影響

乾旱頻率與強度增加引發更嚴重的水資源問題

溫度上升導致物種面臨滅絕之危機

劇烈降雨強度與颱風強度增強將提高洪水之風險

海水位上升衝擊海岸環境導致沿海國土退縮

極端溫度與降雨改變使得部分疫病發生型態與地區改變

溫度升高與降水減少將威脅全球糧食產能與供應鏈

氣候變遷三大核心議題

二、計畫介紹(1/8):

背景說明

二、計畫介紹: 計畫目標

9

因應全球高解析模式發展趨勢與應用

段需求，建立適用於本地之氣候變遷

推估方法，並將成果有效結合下游

需求，作為國家與部門之調適政策擬

定之依據。

二、計畫概述建構實質「氣候變遷研究與應用整合平台」

10

•日本氣候變遷革新計畫高解析氣候模式（20KM）資料

（包含AR4與AR5氣候推估資料）Present: 1979‐2003

Near Future: 2015‐2039Future： 2075‐2099

國家災害防救科技中心規劃運作

•整合學術界研究能量•培育優秀人才

台灣氣候變遷衝擊研究與資訊平台台灣氣候變遷衝擊研究與資訊平台

中央氣象局

國科會國科會中研院環境

變遷中心

國際接軌落實應用

學術研發

•IPCC 資料分析

二、計畫概述

資訊平台推動架構

水利署

日本革新計畫與高解析度模式

• 日本氣候變遷10年革新計畫由文部科學省推動

• 高解析度模式由日本氣象廳/ 氣象研究所（JMA/MRI）以及

地球模擬器中心(Earth Simulator)產製;此模式結果為

日本提供IPCC 評估報告之重要依據。

• 全世界目前解析度最高之氣候變遷模擬結果，空間解析度

20Km，是唯一能產生颱風結構的氣候變遷模式，有助於台

灣氣候與災害情境之推估（其他國家模式解析度都超過

100Km以上）12

二、計畫概述(5/8): 國內目前執行氣候變遷計畫與本計畫之關係

政策推動

科學評估技術支援

13

計畫目標

建構新思維與行動架構

14

TEAM 3TEAM 3

TEAM 1TEAM 1

TEAM 2TEAM 2

二、計畫概述(6/8): 氣候變遷研究平台組織架構

中央氣象局︵相關研究計畫︑資源︑人力︶

中央氣象局︵相關研究計畫︑資源︑人力︶

中央研究院︵相關研究計畫︑資源︑人力︶

中央研究院︵相關研究計畫︑資源︑人力︶

計畫辦公室/資料與資訊整合平台計畫辦公室/資料與資訊整合平台

15

計畫架構

平台組織成員

16

執行團隊

TEAM 1區域氣候變遷分析與推估

17

執行團隊

TEAM 2 降尺度技術發展

18

執行團隊

TEAM 3 極端氣候變異與災害衝擊

19

台灣區域氣候變遷情境推估重點研究區域與內容

二、計畫概述(7/8):

各工作小組運作架構

全球模式氣候情境推估

GCM Climate

projection

觀測Observation

Team1氣候分析

Climatology Analysis

Team2降尺度

Downscaling

Team3衝擊評估方法

Impact Assessment

資訊平臺Information

and Application

Platform

東亞及臺灣氣候推估

East Asia and Taiwan

area Climate

projection

TCCIP Team1/ 2目前產

出資料

Team 1

測站紙本資

料數位化均一化測站

資料(降雨)台灣地區網格

化資料（降雨、溫度）

Team 2統計降尺度

東亞地區統

計降尺度推估（降雨、溫度）25Km

台灣地區高

解析統計降尺度推估

5Km、1KmIPCC AR4模

式推估資料

Aphrodite/

CRU觀測降雨/溫度

ECHAM5 GCM

MRI GCM20KM

WRF 5Km推

估資料

WRF 5Km推

估資料

WRF 5Km颱

風推估資料

WRF 5Km颱

風推估資料

MRI GCM20KM

24模式3情境

A1B A2 B1

中研院林傳堯

NCDR鄭兆尊

師大陳正達

師大翁叔平師大洪致文氣象局

Team 2動力降尺度

單一情境

A: 方法建立

B: 資料產製

C: 已釋出

A B A B

A B A B

A B

A BB

B

B

C

二、計畫概述時程規劃

三年進度與預期成果

23

第一階段

第二年重點工作說明(1/2):

科學研究

第二年重點工作說明(2/2): 應用服務

三、重點工作與成果科學研究

• 資料數位化、均一化、網格化• 氣候變遷/變異訊號分析與確認• 產製AR4統計降尺度資料• 日本高解析度模式資料分析• 動力降尺度模擬分析• 水災害衝擊分析• 不確定性分析

資料收集與均一化

氣候變遷研究需要長期且可靠之資料藉以

分析長期變遷趨勢，本研究收集相關公部門之長期觀測資料，包括中央氣象局、經濟部水利署、農田水利會與臺灣電力公司等單位所屬雨量站資料，進行資料均一化的工作。所有測站分布如右圖所示。建立資料品質測試與相關性分析方法，以利進行資料之補遺與刪除。

氣候變遷研究需要長期且可靠之資料藉以

分析長期變遷趨勢，本研究收集相關公部門之長期觀測資料，包括中央氣象局、經濟部水利署、農田水利會與臺灣電力公司等單位所屬雨量站資料，進行資料均一化的工作。所有測站分布如右圖所示。建立資料品質測試與相關性分析方法，以利進行資料之補遺與刪除。

1960‐2009年所有測站的位置分佈

(共

2584站 )

，紅色圓點 :

氣象局自動站

(395站)；藍色圓點:水利署測站

(1020

站)；綠色圓點:農業測站

(1118站)；金

色圓點:氣象局局屬測站+民航局測站+

空軍測站 (51站)

27

非CWB雨量測站

1885~2010 TRI-ex 1182st

非氣

象局

清代

洪致文整理

資料均一化資料來源資料均一化資料來源

左圖為降水量資料紙

本記錄紙本資料存放時間久

遠，紙質泛黃、脆弱易損，作業時需

小心翻閱

左圖為降水量資料紙

本記錄紙本資料存放時間久

遠，紙質泛黃、脆弱易損，作業時需

小心翻閱

1885~2010 TRI-ex 1182st

資料均一化資料均一化

資料均一化原始資料篩選流程

臺灣雨量測站資料處理步驟，灰底部分為刪除之測站，黑底部分為內部處理過程，白底部分為保留之測站，最終使用1187站。

臺灣雨量測站資料處理步驟，灰底部分為刪除之測站，黑底部分為內部處理過程，白底部分為保留之測站，最終使用1187站。

A. 刪除缺乏測站資訊之測站

B. 刪除無資料測站

C. 刪除經緯度與資料錯誤或不齊之測站(比對天氣圖)

D. 處理經緯度重複測站

E. 合併經緯度重複測站

經上述處理，臺灣雨量站資料目前共有1187站可供使用。

1km

25km

• 本計畫網格化後資料比現今日本產製之APHRODITE資料更能凸顯台灣地形降雨之特性與細緻程度

• 本計畫網格化後資料比現今日本產製之APHRODITE資料更能凸顯台灣地形降雨之特性與細緻程度

資料網格化產製資料網格化產製

高解析月雨量資料網格化

翁叔平產製

資料網格化產製資料網格化產製

高解析月溫度資料網格化

高解析度月均溫資料(1km) (上圖)和 (CRU_ts_3.1版) 溫度

網格資料 (下圖)，在不同季節的氣候場。(單位:℃)

高解析度月溫度網格化資料的氣候場，可明顯區分出花東縱谷、溫度隨地形的變化以及因海陸風、冬季季風造成沿海地區

與離海岸較遠地區的溫度差異，這些特徵都是粗網格資料無法顯現出來的。翁叔平產製

模擬策略與推估基期設定

34

現有國內統計降尺度系統初步結果比較表

降尺度方法基期區域情境使用GCM 結果概述

簡易降尺度 1960-1990 淡水河流域A1B

（2010~2039

）

ECHAM5GFDLMIROCMRI

普遍於豐水期降雨增

加枯水期減少

SVM-based 1975~2000石門水庫集

水區

A1B（2046~2065

）

ECHAM5CCCMAGFDLMRI

10、11、12月增加，其餘減

少

多變數回歸 1991~2000石門水庫集

水區B2短期

(2010~2020)HadCM3

豐水期枯水期皆減少

SDSM 1991~2000石門水庫集

水區B2短期

(2010~2020)HadCM3

豐水期減少枯水期增加

SVD-based 1989~2000 淡水河流域A1B(2010~20

45)

ECHAM5GFDLMIROCMRICCCMA

豐水期減少枯水期增加

Climate-Wizard 1961~2000 台灣地區 2040~2069IPCC AR4

24個模

式

夏季降雨增加

冬季降雨減少35

模擬策略與推估基期設定模擬策略與推估基期設定

推估變數:

溫度、降雨

比較基期:

1980~1999共20年推估年代:

近期(2020~2039)

長期(2080~2099)

推估變數:

溫度、降雨

比較基期:

1980~1999共20年推估年代:

近期(2020~2039)

長期(2080~2099) 36

基期與推估分析年代設定

統計降尺度技術發展與推估資料產製統計降尺度技術發展與推估資料產製

第一年統計降尺度方法:BCSD（Bias Correction

Statistical Downscaling，簡稱BCSD）

第一年產出:台灣地區降雨和溫估

結果(A1B)(另A2、B1情境進行

中)

37

低解析IPCC AR4模式資料(200 Km)

高解析觀測資料(25Km 或測站資料)

建立統計關係(including bias correction)

高解析度資料產出IPCC AR4 Model Outputs (Wood et al. 2002

Wood et al. 2004, and Maurer 2007)

統計降尺度資料產製統計降尺度資料產製

•針對IPCC AR4報告三種未來情境

(A1B、A2、B1)進行降雨、溫度降尺度推估•已於去年完成A1B之部分•今年延續進度，完成A2與B1兩部分

•針對IPCC AR4報告三種未來情境

(A1B、A2、B1)進行降雨、溫度降尺度推估•已於去年完成A1B之部分•今年延續進度，完成A2與B1兩部分

(2020年~2039年)減去(1980年~1999年)平均改變量

溫度的改變量明顯與溫室氣體排放量設定曲線走勢一致A2與A1B接近，並略高於

B1

(2080年~2099年)減去(1980年~1999年)平均變化百分比

降雨方面，三情境差異並不明顯，惟越到世紀

末降雨越是極端，少雨的地方越乾燥、多雨的

地方雨量則越多

• 依據24GCM模式推估與降尺度結果，台灣地區未來呈現豐水期降雨增加，枯水期降雨減少之趨勢，且南部趨勢比北部更為明顯

• 本世紀末的情況持續，豐枯水期之差距將更為擴大

• 依據24GCM模式推估與降尺度結果，台灣地區未來呈現豐水期降雨增加，枯水期降雨減少之趨勢，且南部趨勢比北部更為明顯

• 本世紀末的情況持續，豐枯水期之差距將更為擴大

2020~20392020~2039

春春

夏夏

秋秋

冬冬

2080~20992080~2099

春春

夏夏

秋秋

冬冬

IPCC AR4 統計降尺度資料產製IPCC AR4 統計降尺度資料產製

氣候變遷之水資源衝擊研究氣候變遷之水資源衝擊研究

24GCM3(25KM，monthly)

Weather Generator

指數分布

(daily)

韋伯分布

(daily)

時

間

降

尺

度

GWLF

A1B A1 B1

Ensemble 一個標準差分類

曾文溪集水區

統計降尺度

策略一：所有GCM模式與 Ensemble結果

策略二：利用正、負一個標準差組合假設最劣情境。

策略三：挑選季風表現較好之 GCM模式。

策略四：將24個GCM模式依據豐枯水期特性適度的分組。



策略三：挑選季風表現較好之 GCM模式。

策略四：將24個GCM模式依據豐枯水期特性適度的分組。

水資源衝擊情境設定策略

時段情境 Ensemble 最大最小 worse

2020-2039

豐水期流量A1B 3.83 22.82 -17.17 23.11

B1 1.8 15.2 -19.8 20.8A2 2.81 22.86 -11.55 20.46

枯水期流量

A1B -8.17 39.38 -40.50 -33.01

B1 -7.7 38.8 -30.4 -29.5A2 -3.35 26.15 -37.72 -36.85

2080-2099

豐水期流量A1B 10.92 58.68 -16.80 37.47

B1 9.8 27.7 -4.9 30.6A2 4.67 35.69 -15.97 25.71

枯水期流量

A1B -15.65 29.05 -51.37 -38.90

B1 -7.4 26.0 -41.2 -28.4A2 -23.70 13.29 -46.00 -40.00

各模式豐枯水期的流量改變率範圍

曾文溪為例

豐枯水期差距會擴大，最劣情境下更為嚴重豐枯水期差距會擴大，最劣情境下更為嚴重

氣候變遷之水資源衝擊研究氣候變遷之水資源衝擊研究

WRF Model36 vertical levelsDomain 1:

x=5km

380x400

grids

Time‐Slice runDomain 2:

x=1.6km

450x450

grids Extreme Case

CReSS Model (Extreme Case)40 vertical levels Single domain:x=2 km

400x400 grids

本計畫動力降尺度模式所涵蓋的範圍及網格資訊

SPRING SUMMER AUTUMN WINTER MEIYUSPRING SUMMER AUTUMN WINTER MEIYU

OBS_tccipOBS_tccip(1979(1979‐‐2003)2003)

19791979‐‐19881988MRIMRI

(20km)(20km)

19791979‐‐19881988WRFWRF(5km)(5km)

(mm/day)(mm/day)

日本MRI資料_臺灣地區氣候比對分析及降尺度分析日本MRI資料_臺灣地區氣候比對分析及降尺度分析

JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Total Per Year1979-2003 0 0 0 2 4 8 21 17 14 6 3 1 76 3.042015-2039 0 0 1 1 2 6 19 12 12 5 1 1 60 2.42075-2099 0 0 0 1 4 4 17 18 5 8 2 1 60 2.41992-2010 0 0 0 1 1 6 10 22 16 10 2 0 68 3.7

中度颱風以上影響台灣颱風個數統計中度颱風以上影響台灣颱風個數統計

MRI資料_颱風分析MRI資料_颱風分析

掌握颱風季節特性，但模式之個數比較少、未來更少掌握颱風季節特性，但模式之個數比較少、未來更少

降尺度前(左)、後(右)

考慮了更精細的複雜地型特徵，動力降尺度對於降水的空間分布以及降水強度能有較佳的呈現。

考慮了更精細的複雜地型特徵，動力降尺度對於降水的空間分布以及降水強度能有較佳的呈現。

根據高解析模式模擬結果，

未來強降雨颱風有增加趨勢

根據高解析模式模擬結果，

未來強降雨颱風有增加趨勢

MRI資料_颱風分析MRI資料_颱風分析

NO.1 NO.2 NO.3 NO.4 NO.5Accu.

Prec.

1979‐2003

2075‐2099

2015‐2039

129.3158.5

213.2228.3

95%

颱風降雨強度(強降雨)有增強趨勢

不確定分析研究不確定分析研究

單一網格區域平均網格網格

A1B B1情境

挑選模式 (27)

A2

統計降尺度鄰近點(未降尺度)

24個GCM 21個 19個 Ensemble (3) Worse case (3)

降尺度

天氣合

成模式

MRI(20Km)

指數分布的WG 韋柏分布的WG

單一雨量測站區域平均雨量雨量站

GWLF水文模式

2020‐2039 2080‐2099


不同情境下各月份的流量改變率範圍

流量（cm）

近未來世紀末

三個排放情境GCM模式的平均值對流量的衝擊差異較小。

A1B變異性相對較其他兩個情境變異性大

A1B


三、重點工作與成果推廣服務

• 水災害衝擊應用端情境提供• 資訊平台建置• 出版氣候變遷科學報告• 下游使用者溝通與資料使用說明• 國際研討會與成果發表會

• 提供水利署氣候變遷研究團隊推估資料

氣候變遷推估資料相關資訊:

– TCCIP計畫團隊建議水文應用端以24組

GCM統計降尺度之月降雨改變率進行水文

模擬分析。

– TCCIP除提供24個GCM模式各月降雨改變

率的算術平均值

(Ensemble mean)，並

提供正負一個標準差為範圍，作為水文應

用之操作參考。

– 排除與臺灣天氣型態相反的GCM，挑選季

風表現較好之模式，提供其統計降尺度推

估結果

(各月降雨改變率) 作為水文應用之

參考。



策略三：挑選季風表現較好之GCM模式。

策略四：將24個GCM模式依據豐枯水期特性適度的分

組。



策略三：挑選季風表現較好之GCM模式。

策略四：將24個GCM模式依據豐枯水期特性適度的分

組。

水災害衝擊應用端情境提供水災害衝擊應用端情境提供

使用者手冊使用者手冊

水災害衝擊應用端情境提供水災害衝擊應用端情境提供

台灣氣候變遷推估與資訊平台網站

台灣過去氣候年際變化台灣過去氣候年際變化

西太平洋颱風個數/強度年際變化西太平洋颱風個數/強度年際變化

台灣未來推估區域變化台灣未來推估區域變化

資訊資訊平台網站建置平台網站建置

氣候變遷科學報告氣候變遷科學報告

57

二、第一年重要成果:

氣候變遷科學報告

• 99/8/6 確認章節架構• 99/9/10 五大關鍵議題• 99/10/14 進度討論• 99/12/10-11 初稿內

文修訂• 100/2/10 初稿編審• 100/2/22 初稿編修• 100/3/23 初稿編修

• 100/3/31 邀請專家審查• 100/4/08 寄送初稿• 100/4/22 審查意見彙整• 100/4/29 審查意見討論• 100/5~6月

報告修訂

• 100/6/26 提交修訂版

報告編撰期程報告編撰期程報告編撰期程




氣候變遷科學報告關鍵議題

氣候變遷科學報告章節

61



未來工作重點說明

• 透過長期氣候資料紙本數位化工作以及彙整國內相關單位之氣候觀測資料(非氣象局資料)，利用資料均一化與網格

化技術，建構更為完整且長期之氣候變遷資料庫，並進行進一步氣候變遷訊號之分析與確認

• 透過國際合作，提供日本高解析度模式(20km)與動力降尺度(5km)之台灣地區氣候變遷推估資料，其中包含颱風、

梅雨等劇烈降雨資訊，該訊息將有助於評估未來可能之極端氣候事件之衝擊。

• 強化氣候變遷資料產製者(本計畫)與使用者(政府部門或學術研究)之溝通與說明，協助資料使用者了解氣候變遷資料之可信度與不確定性，並合理應用本計畫所產製之台灣氣

候變遷未來推估資料。

報告完畢敬請指正

臺灣氣候變遷推估與資訊平台建置計畫 (TCCIP) 介紹�Taiwan Climate Change Projection and �Information Platform Project(TCCIP)簡報大綱投影片編號 3近年台灣颱洪災害變化氣候變遷的趨勢�聯合國IPCC 2007氣候評估報告全球暖化可能之衝擊影響投影片編號 7投影片編號 8二、計畫介紹: �計畫目標二、計畫概述�建構實質「氣候變遷研究與應用整合平台」投影片編號 11日本革新計畫與高解析度模式二、計畫概述(5/8):�國內目前執行氣候變遷計畫與本計畫之關係計畫目標建構新思維與行動架構二、計畫概述(6/8):�氣候變遷研究平台組織架構計畫架構平台組織成員執行團隊 TEAM 1區域氣候變遷分析與推估�執行團隊 TEAM 2 降尺度技術發展執行團隊 TEAM 3 極端氣候變異與災害衝擊台灣區域氣候變遷情境推估�重點研究區域與內容二、計畫概述(7/8): �各工作小組運作架構TCCIP Team1/2目前產出資料二、計畫概述�時程規劃三年進度與預期成果第二年重點工作說明(1/2): 科學研究第二年重點工作說明(2/2): 應用服務三、重點工作與成果�科學研究投影片編號 27投影片編號 28投影片編號 29投影片編號 30投影片編號 31投影片編號 32投影片編號 33模擬策略與推估基期設定現有國內統計降尺度系統初步結果比較表基期與推估分析年代設定投影片編號 37投影片編號 38投影片編號 39投影片編號 40投影片編號 41投影片編號 42投影片編號 43投影片編號 44投影片編號 45投影片編號 46投影片編號 47投影片編號 48投影片編號 49投影片編號 50不同情境下各月份的流量改變率範圍三、重點工作與成果�推廣服務投影片編號 53投影片編號 54投影片編號 55投影片編號 56氣候變遷科學報告投影片編號 58 報告編撰期程投影片編號 60氣候變遷科學報告章節未來工作重點說明報告完畢�敬請指正

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