全球暖化下的午後對流雨 地科系黃婉如揭示氣候變遷如何改變臺灣夏季降雨樣貌
晴空萬里的天氣突然雲湧雷鳴，一場急促又猛烈的午後對流雨傾瀉而下，是臺灣夏季的日常風景。但隨全球暖化愈演愈烈，國立臺灣師範大學地球科學系黃婉如特聘教授，帶領研究團隊運用高解析度大氣模式，模擬不同海溫情境下的降雨變化資料。研究發現，到了21世紀末，在全球暖化的影響下，午後對流雨的發生頻率雖將減少，但降雨強度卻會更為劇烈。
黃婉如的研究專長為全球及區域降水、季風氣象、區域氣候模擬分析，長期關注局部降雨與氣候變化的關聯。她原本研究的是氣候現象與大尺度環流，卻逐漸發現午後對流這種看似「在地」的天氣現象，背後其實受全球氣候的調控，因此希望能從氣候變遷角度，來看大尺度環流變化對臺灣局部地區午後對流造成的影響。
但從全球氣候變化角度看臺灣午後對流變化，是一項艱鉅挑戰，因為這類局部降雨的空間尺度小、時間變化快，與一般氣候現象空間尺度大、時間變化慢不同。早在2019年，黃婉如就利用中央氣象署長期觀測資料發現：當太平洋出現「反聖嬰」現象時，臺灣的午後對流活動更頻繁、強度也更高，但由於觀測資料僅能用於了解過去變化，她的研究團隊一直到參與「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平臺（TCCIP）」計畫，利用高解析度大氣模式（High Resolution Atmospheric Model, HIRAM）搭配降尺度模擬，才得以將「粗網格」轉換為足以反映地方現象的「細網格」，用於了解氣候變遷對臺灣午後降雨的未來變化之影響。
有別於過往研究多依賴觀測資料，雖能看到趨勢，但難以預測未來變化。黃婉如表示，現在則能透過動力降尺度的高解析度模式，細緻模擬氣候變遷下的區域反應。這項研究的突破在於，臺灣首度利用未來推估資料，來分析海溫變化與午後對流之間的關聯。
研究團隊採用全球暖化情境下的四組不同海溫變化（圖1a-d），搭配高解析度大氣模式的動力降尺度模擬，評估海溫變化對臺灣未來夏季午後對流降雨活動的可能影響。研究結果顯示，四組未來推估結果，皆表明臺灣的午後對流降雨事件將減少，但降雨強度將增強。
然而，比較四組海溫情境的推估情形，夏季午後對流降雨事件的變化幅度，卻存在很大差異（圖1e-g）。當東太平洋海溫偏冷（類似反聖嬰）時，午後對流事件發生頻率，會高於其他情境；反之，當東太平洋海溫偏暖（類似聖嬰現象），午後對流的發生頻率與強度則都會下降。這樣的結果顯示，聖嬰現象的週期性變化，將在未來扮演調節臺灣午後降雨的關鍵角色。
在研究過程中，也不免遭受「為什麼不只關注臺灣附近的海溫變化就好？」的質疑，但黃婉如認為，即便是面積不大的臺灣，也是全球環流系統的一部分，大尺度環流的變化仍會影響區域天氣。她解釋：「午後對流雖是地方現象，但若相關的大氣環流或海溫異常改變了水氣輸送、對流條件，那它自然會受到影響。」
「過去大家關心的是颱風帶來的大雨，但現在常見的是午後短時間內的大豪雨也可能會造成嚴重災害。」黃婉如指出，現今許多城市常見的「非颱風型」淹水事件，其實正是午後對流過於強烈的結果，在全球暖化的影響之下，政府與民眾都必須重新審視極端降雨的防災思維，不能再只將焦點放在颱風，而應留意午後雷陣雨所造成的潛在風險。
談到未來研究方向，黃婉如表示，她目前關注的，是高層大氣現象「冷心低壓」與午後對流之間的交互作用。以往研究大多聚焦在低層環流變化，但冷心低壓是高層現象，若此現象與對流交互作用，可能讓午後降雨更劇烈。瞭解這個現象，有助於我們提前預警並減少災害損失。[資料來源：師大新聞（撰文：公共事務中心）]
原文出處：
Huang, W. R., Chien, Y. T., Cheng, C. T., Hsu, H. H., & Koralegedara, S. B. (2023). The role of sea surface temperature in shaping the characteristics of future convective afternoon rainfall in Taiwan. npj Climate and Atmospheric Science, 6, 198. https://doi.org/10.1038/s41612-023-00528-7
黃婉如 特聘教授 | 地球科學系
黃婉如教授現任國立臺灣師範大學地球科學系特聘教授兼系主任，主要研究方向為全球及區域降水、季風氣象、區域氣候模擬。
