關於我們
氣候變遷研究聯盟由以下四個計畫及團隊組成:
| 計畫名稱 | 執行計畫團隊 |
| 總計劃： 氣候變遷實驗室 |
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| 子計劃一： 氣候模式中雲與氣膠模組的發展 |
氣膠與氣候團隊 (台灣大學大氣科學系陳正平教授召集) |
| 子計劃二： 區域氣候模式發展 |
區域模式團隊 (中央大學大氣科學系林沛練主任召集) |
| 子計劃三： 人為溫室氣體排放與暖化作用對極端天氣系統變化影響的偵測與歸因 |
偵測與歸因團隊 (臺灣師範大學海洋環境研究所陳正達教授召集) |
本整合計畫的架構如下圖所示，將由總計劃負責推動，在研究方面包括模式建置與發展，以及氣候變遷與變異研究。模式建置與發展工作將由總計劃、子計畫一、二分別負責地球系統模式與高解析全球大氣模式、氣膠與雲微物理、區域氣候模式的建構與發展。氣候變遷與變異研究包括偵測與歸因、劇烈天氣、高解析氣候變遷模擬推估、氣候變遷機制模擬、CMIP5 全球/季風氣候變遷評析，將由總計劃與子計畫三負責。在共用研究平台方面包括模擬平台與氣候變遷資料庫，在研究推動平台方面包括整合計劃與國內研究整合、人才培育與國際合作。
國科會自然處 - 氣候變遷實驗室簡介手冊.pdf4.38 MB
由於全球環境的快速變化與近幾十年來的快速全球暖化現象，全球環境與氣候變遷已經成為世界各國政府的科技研究發展首要項目之一。相同的想法在台灣也逐漸成形。第六-八次全國科學技術發展會議均對全球環境變遷研究發展，提出明確的建議。
- 第六次全國科技發展會議
建議整合各部會署有關全球變遷政策與學術研究，將「因應全球變遷的趨勢與衝擊」納入政府長期施政考量，並加強推動國際合作，發展本土性變遷趨勢、衝擊評估與因應策略之整合模式。 - 第七次全國科技發展會議
再次重申全球環境變遷的重要性，結論指出，「民眾環保意識日益高漲，經濟發展已經不是追求國家現代化之唯一目標，生活環境品質的改善提昇，才是人民所關心及重視的問題。全球環境變遷日遽，必須建立以永續發展為目標之評估機制、預警及風險管理以降低生態環境衝擊，並建立瞭解環境變遷與擬定因應策略之能力，以提供決策資訊」。為因應全球環境變遷，建議工作項目之一為研擬成立專責研究機構或國家型計畫整合推動相關研究。 - 第八次全國科學技術發展會議
明確揭櫫落實「氣候變遷推估能力之精進」的必要性，主要工作項目之一為「氣候變遷訊息與影響因子之確認與氣候變遷模擬技術之精進」。
有鑑於第六、七次全國科技會議建議，國科會開啟兩項整合性計畫研究。第一項為「全球變遷研究服務與本地變遷模擬推動」計畫。第二項計畫由「氣候變遷對災害防治衝擊調適與因應策略整合研究」及「氣候變遷對台灣生態系之衝擊及脆弱度評估與因應策略」兩團隊執行，於97 年度開始執行，以三年為期，從颱風、 海水位、水文與水資源(降雨、水庫、供水)、防洪設施、生物多樣、森林、漁業、公共衛生(溫度相關疾病與傳染病) 、災害風險管理與經濟損失等課題，探討台灣地區在氣候變遷下所受之影響，進而了解災害防治、水資源供給、林業、漁業、生態系統與公共衛生等在氣候變遷影響下之脆弱度評估，及可因應之策略建議。
上述二計劃完成之後，為了持續並深化國內氣候變遷研究與實力，以及回應第八次全國科技會議之建議，國科會永續學門於2010 年啟動「台灣氣候變遷推估與資訊平台服務計畫」進行台灣氣候變遷推估與水文衝擊研究，並將於近期啟動「氣候變遷調適科技計畫 」，進行衝擊與調適策略研究。
前述數項計劃的研究目標十分明確，企圖了解與推估持續暖化的全球變遷對台灣的天氣氣候、自然災害、生態環境的衝擊。這類研究所依據的多是政府間氣候變遷小組(Intergovernmental Panel for Climate Change, IPCC)所提供的全球氣候變遷推估資料，經由動力或統計降尺度技術等內插方法，將低空間解析度(200-300 公里)資訊轉化成高空間解析度的台灣氣候變遷資訊。推估未來氣候變遷必須建立在不確定性評估的基礎上(見許等所著之「台灣氣候變遷科學報告2010」)，亦即必須利用多重未來情境與多模式的推估結果，分析未來氣候變遷的可能風險。IPCC雖然提供多重情境與模式資料，但是多為月平均的粗空間解析度資料，對地形高聳、水文複雜的台灣而言，時空解析度皆不足，用來推估台灣未來氣候變遷風險，難度極高。「台灣氣候變遷推估與資訊平台服務計畫」透過與日本革新計劃合作，取得日本氣象廳氣象研究所的高時空解析度(每日4次，20 公里)的現今、近未來與遠未來的模式模擬與推估資料，進行降尺度分析，推估台灣未來氣候變遷。這是一項突破，但是距離理想仍有一段距離。最主要的原因為，僅能依據日方提供的資料進行研究，且資料僅有一組，無法自行規劃對照組實驗，以便進行風險評估。國內目前缺乏自行產生氣候變遷資料的能力與資源，因此無法展開較為全面性的台灣氣候變遷推估研究。面對日益急迫的全球暖化的可能衝擊，吾人必須積極尋求突破此一瓶頸的具體作為。
面對全球暖化可能造成的氣候變遷，以及其對極端天氣氣候與地球環境的影響，首要任務之一為大幅改善對「氣候變異變遷對區域劇烈天氣統計特性變遷」的預測與推估能力。相對於世界上大多數地區，這項工作對台灣而言更加困難。這是因為台灣位處於歐亞大陸、太平洋與印度洋交界，深受變幻莫測的東亞/西北太平洋季風與颱風影響，而且因為幅員小且地形陡峭，劇烈天氣與豪大雨的預測極其困難。除了劇烈降雨事件，每隔幾年發生一次的乾旱，對台灣的水資源也造成極大壓力。在全球暖化幾乎無可避免的情況下，吾人必須有能力推估極端天氣與氣候(豪大雨、颱風、寒潮、熱浪與乾旱等)的統計特性將有何改變，才能運用這些資訊評估氣候變遷對台灣生態環境、經濟社會與人民福祉的衝擊，並規畫/推動調適與減緩機制。
受限於吾人對氣候系統的理解仍有不足、許多回饋過程仍無法完善模擬、有限的電腦計算資源，在可見的未來，吾人目前仍舊無法利用超高解析度的地球系統模式對小區域(如台灣各氣候分區)直接進行長期氣候模擬與推估。因此，未來 的氣候變異/變遷模擬與推估仍將建立在一組由大至小的模式群組之上。此類模式群組包括中解析度地球系統模式、高解析度全球大氣模式與超高解析度區域模式。推估過程可以先利用中解析度地球系統模式進行情境推估，再利用情境推估結果直接驅動超高解析度區域氣候直接推估小區域的氣候變遷，或者利用情境推估結果選定某些數十年時段，驅動高解析度全球大氣模式進行時段切片(time-slicing)模擬，再用其結果驅動超高解析度區域模式推估小區域的氣候變遷。無論採取何種研究過程，皆需長期人力與物力的投入，以及良好的氣候研究與模擬基礎。
氣候模式的發展需要長期的人力物力的投入。國內長期以來，在氣候模式發展方面投入心力十分有限。雖然國內氣候研究已經有相當的基礎，也有足夠實力研究氣候變異與變遷，唯多屬於氣候診斷研究，僅有少數研究利用國外現成的氣候模式，進行有限的氣候模擬，因此要直接投入氣候變遷推估的模擬工作，仍舊力有未逮。氣象局在氣候模式發展方面，雖然進行多年，但因受制於經費與人力資源，尚未能提供學界或其他作業單位進行氣候變遷研究與推估。氣候變遷推估能力的建立，無法一蹴可及，必須建立在良好的氣候模擬基礎上。國內雖然進行氣候變遷研究多年，但多屬於資料使用者的角色直接切入後端的台灣區域氣候推估。這樣的方式，看似直接面對需求，但僅為權衡之計，因為缺乏扎實的氣候模擬基礎，且未能自行產出上游氣候推估資料，所能提供的資訊經常無法因應需求。此一情況若無法改善，長此以往，吾人推估本地氣候變遷的能力勢必停滯不前。
無標題文件 本計劃網羅國內在氣候研究、模式發展與模擬方面極具經驗的研究人員，以中央研究院環境變遷研究中心為核心，台灣大學、中央大學、台灣師範大學等大學的研究人員為合作夥伴，組成氣候變遷研究聯盟，擬以五年為期，建立台灣氣候變遷模擬與詮釋所需的關鍵能力。
- 開發國內氣候模式的建構能力，發展可以自行研發改進的氣候系統模式，提供學研界進行氣候變異與變遷研究。
- 利用模式評估研判氣候變遷對東亞氣候與季風、台灣極端天氣（如颱風、豪雨、乾旱等）的可能衝擊。
- 建構一套國內可以自行修改研發的地球系統模式群組:全球地球系統模式、高解析度(小於20公里)全球大氣模式、超高解析度區域模式。
- 改善引進之模式群組的物理參數化，建構台灣氣候模式系統。
- 利用模式評估自然與人為氣候變遷對極端天氣與氣候的衝擊。
- 建立氣候變遷對極端天氣與氣候衝擊的評析與推估能力。
- 建立氣候變遷模擬平台與資料庫。
- 參與台灣氣候變遷科學報告之撰寫。
本計劃將建構一套氣候變遷模式群組，所採取的策略為引進國外表現優良的模式，改善模式中的物理參數化與模組，使之成為國內可以自行研發改進的社群氣候模式，並提供學界與作業單位使用。此一模式群組將被用來進行研究目標2與3的極端天氣與氣候研究，發展偵測與歸因技術，建立國內評析與推估氣候變遷對極端天氣與氣候衝擊的能力。模式群組建構說明如下。
- 地球系統模式：
- 本計劃將引進美國國家大氣研究中心(National Center forAtmospheric Research)所發展的Community Climate System Model 第四版(CCSM4)與Community Earth System Model 第一版 (CESM1)。該模式有NCAR長期發展團隊的支援，模式說明完整，程式架構清楚精簡容易了解與修改。本計劃將針對該模式進行下列工作:
- 評估其對流、邊界層、地表過程、幅射、雲微物理等參數化模組，進行必要的修改，或以自行發展的模組取代。
- 以自行研發的氣膠/雲微物理模組取代CESM1 的模組，3.評估該模式的海洋模組的表現，以新的海洋模組取代。
- 高解析度全球大氣模式：
- 本計劃將引進美國Geophysical Fluid Dynamics Laboratory 所發展的High Resolution Atmospheric Model(GFDL HiRAM)，該模式為台灣旅美科學家林先建博士一手建立，模擬劇烈天氣系統(如颱風)的能力甚佳(Chen and Lin 2011)。本計劃將與林博士密切合作，取得其最新版本進行下列研究:
- 偵測與歸因研究。
- 極端天氣統計特性變遷模擬。
- 氣候變遷“時段切片(time-slicing)＂模擬，提供高解析度資料評估本地氣候變遷，或作為降尺度之用。
- 區域模式(WRF 與CReSS)：
- 本計劃將利用國內普遍使用的NCAR WRF 區域模式以及名古屋大學發展的CReSS 區域模式進行下列研究：
- 偵測與歸因研究。
- 極端天氣事件(颱風與豪雨)模擬。
- 利用時段切片模擬結果進行極高空間解析之降尺度模擬。
- 評估本計劃發展的參數化模組在此二模式的適用性，經過測試後，取代原模式之參數化模組。
- 氣候變遷模擬平台：
- 本計劃將公開自行發展的模式群組給國內研究社群，組成模擬策略聯盟，進行不同時空尺度的氣候變遷模擬與推估，並提供必要的諮詢服務。
- 氣候變遷資料平台：
- 本計劃將購置大型資料儲存系統，典藏以下二類氣候變遷資料，並提供給國內研究社群進行氣候變遷基礎與衝擊推估研究。
- 第一類為氣候模擬與推估資料，包括本計劃產出的長氣氣候模擬資料與CMIP5(Taylor et al. 2011)氣候變遷推估資料。第二類為各大研究中心產出之長期(數十年至百年)全球重分析資料，如NCEP CFSR(Saha et al. 2010)、20 Century Reanalysis(Compo et al. 2011)、
- 等。上述之國外資料量雖然為網路公開資料，但是總量十分龐大高達數petabytes，單一研究人員或團隊不易收集完整資料。 如由本計劃專門負責收集管理，再提供學研界使用，可達事半功倍的效果。
「台灣氣候變遷推估與資訊平台計畫」(簡稱TCCIP)已於2011年5月完成「台灣氣候變遷科學報告2010」(許等)，並計劃於2012出版更新版。我們建議國內應該比照IPCC評估報告，每隔數年出版「台灣氣候變遷科學報告」，除了綜整IPCC與科研界對全球氣候變遷的最新研究，亦更新對台灣氣候變遷的最新評析與推估結果，作為政府施政參考。氣候變遷研究聯盟將與TCCIP團隊合作，負責全球與季風氣候變遷部分的撰寫，TCCIP則負責台灣氣候變遷評析、推估與衝擊部分的撰寫。
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國內氣候模式發展與模擬經驗不若先進國家進步，為了達到奠定紮實學術基礎的目的，在本計劃執行期間，將確實落實國內研究整合、國際合作與人才培育措施。
研究整合
國際合作
人才培育
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氣候變遷科學研究不是單一單位或計劃有能力完成的工作，而是需國內各相關單位的密切分工合作。國內學研界與作業單位也進行氣候變遷相關研究，為強化國內氣候變遷科學研究的整合程度，本計劃提出臺灣氣候變遷研究平台的概念(圖6)。該平台是一個虛擬平台，目的為整合國內的氣候變遷科學研究的研究能量與成果。氣候變遷實驗室將扮演氣候變遷研究匯集中心角色，提供氣候研究服務與促進研究成果交流與合作，目的為有效整合國內有限的研究能量，做出實際有用且可以跨足國際的氣候研究成果。在該平台中，氣候變遷實驗室將扮演基礎與應用研究的上游角色，目的為社群氣候模式群組與氣候變遷資料平台的建構、發展與維護，結合學研界提升國內氣候變異變遷的研究能量與成果。本計劃將與學研界共同擬訂氣候變異模擬與變遷模擬策略，與國網中心合作，利用剛建置完成計算量高達170TF 的計算機，進行個人計劃與一般整合計劃無法進行的大規模氣候模擬與推估計算。本計劃所產出的社群模式群組與資料，將結果透過氣候變遷模擬與資料平台提供學研界(如國科會一般研究計劃與主動推動之氣候變遷相關計劃、颱洪研究中心、大學研究中心等)與作業界(如氣象局)使用。本計劃也將透過與各大學合作設立的學程以及短期訓練課程為台灣的氣候變遷研究培育人才。
- 「台灣氣候變遷推估與資訊平台計畫」(以下簡稱TCCIP 計畫)執行期間為99~101 年，主要任務為氣候資料分析與氣候資訊服務，主要工作內容如下：
- 台灣氣候資料建置(含數位化、均一化與網格化)
- 台灣及東亞氣候變遷/變異訊號確認(含氣候變遷趨勢與自然變異)
- 日本高解析度模式資料引進與分析
- IPCC AR4 資料統計降尺度
- 動力模式降尺度模擬
- 不確定性分析
- 極端氣候變異與災害衝擊分析、應用
- 氣候變遷科學報告
- 氣候變遷資訊服務平台
- 目前 TCCIP 計畫較強調氣候資訊之服務與應用，在基礎科學與物理機制的討論與研究上著墨較少。由於台灣位於亞洲季風區、受到季風、颱風、鋒面等不同氣候系統與劇烈天氣之影響甚鉅，因此在氣候變遷與氣候變異的研究上增加許多困難，這樣的挑戰也隱含了豐富的研究課題與區域特色。即使世界主要研究單位已發展不同之模式並提供世界各國或地區使用，但在過去經驗中，台灣地區的區域氣候模擬特徵仍有許多需要改進與加強之處，因此台灣氣候模式模擬與能力建構，一方面可累積台灣本土氣候科學研究能量，另一方面可提供在台灣區域氣候特色研究與物理機制探討上提供研究與實驗的可能。
目前TCCIP 計畫進行方式以使用國外模式結果為主，包括IPCC 提供之各國GCM 結果以及日本高解析度模式，前者提供之解析度不夠高，在台灣本地應用需求上有其不足之處，後者提供高解析度資料，但台灣只能單純的使用者，針對相關物理機制的探討或修正與氣候變遷推估不確定性分析有其限制。 - 氣候變遷科學的基礎研究有其科學及本土應用價值，在國家願意投入研究資源與人才培育的前提下，在氣候變遷上下游整合之科學研究、衝擊評估、以及調適政策風險評估上，扮演重要腳色。氣候變遷研究聯盟計劃(以下簡稱模式計畫)則扮演此氣候變遷研究整合系統中最上游之角色(圖7)。
- 推動方式：
- TCCIP 計畫第一期預計於民國101年底結束，模式計畫預計第一期為五年計畫(民國100~104年)，在模式計畫在計畫進行與能力建構同時，一方面國家相關部門(如經建會氣候變遷調適政策綱領)或國科會氣候變遷下游研究(如國科會氣候變遷調適科技計畫，簡稱CCAT計畫)對氣候變遷資料服務有其實際需求，另一方面在2013年(民國102年)年IPCC預計出版第五次評估報告(AR5)，AR5資料在台灣地區的分析與應用研究為持續性工作，故建議在TCCIP計畫結束與模式計畫進行同時，仍需TCCIP第二期計畫(民國102~104年)，以因應國內實際研發與應用需求。
- TCCIP重點：
- TCCIP 計畫之推動重點為台灣氣候變遷資料建立、台灣氣候變遷訊號分析與確認、台灣地區降尺度資料產出、台灣地區極端氣候變異衝擊分析以及氣候資訊服務(如科學報告與資訊平台)，同時有中央氣象局、中央研究院等機構共同加入研究團隊，可突顯TCCIP 資料詮釋與服務之客觀性。
- 氣候變遷研究聯盟計畫重點：
- 該計畫一方面強調台灣氣候模式能力建構，包含考量提高模式解析度、海氣耦合、輻射、邊界層與相關物理參數化修正等，發展適用於本土氣候科學研究與應用之台灣氣候模式；另一方面藉由氣候變遷物理機制之探討，如大尺度氣候變遷/變異因子對台灣之影響機制，氣候變遷對極端天氣與氣候事件之物理機制偵測與歸因，區域氣候變遷與變異訊號之分析與確認…等，強化對區域氣候對台灣地區影響機制之探討，有助於未來氣候風險評估與不確定性分析研究。
- 兩計畫之合作建議：
- TCCIP 計畫以台灣資料分析、台灣地區降尺度應用研究、台灣極端氣候衝擊評估以及氣候變遷資訊服務為主。建議TCCIP計畫中目前有關東亞與西北太平洋區域氣候研究與物理機制探討部分可由模式計畫團隊進行研究課題深化研究，尤其是IPCC AR5 之全球與區域氣候資料分析，另外氣候變遷研究聯盟計畫之相關研究產出(如高解析度模式分析結果、物理機制分析與探討、台灣氣候模式產出資料…等)未來可提供TCCIP 計畫應用參考。
- 未來氣候變遷服務之建議：
- 建議未來氣候變遷科學報告部分可由兩個計劃之團隊共同產出(如IPCC 第一工作小組報告)，氣候變遷資訊平台與服務由TCCIP 負責，氣候變遷研究聯盟計畫可提供相關研究產出與資料。TCCIP 計畫綜整國內外可用之相關氣候變遷訊息與成果負責提供國科會CCAT 計畫與相關領域與政府部門資料需求，同時扮演使用者溝通之角色。
中央研究院將提供下列資源配合氣候變遷研究聯盟計劃之執行。
- 空間：
- 首先提供120坪研究室與電腦機房空間，在2013年底環境變遷大樓新建完成後，再增加至少125坪的研究室與電腦機房空間。
- 人力：
- 在五年內至少增聘五名正式研究人員，同時提供至少兩名電腦工程師和兩名研究技師參與本實驗室運作。
- 經費：
- 實驗室建立與整修的經費和電腦維運的費用（包括每月約35 萬元的電費）均由中研院付擔。同時，中研院提供氣候變遷研究訪問學者經費每年約五百萬元（包含Integrated Research on Disaster Risk(IRDR) Center for Excellence 所邀請的氣候相關學者）。每年提供國內學者來院訪問名額數名。
- 行政資源：
- 中央研究院將配合本實驗室的建立與運作，提供必要的行政協助，包括及早完成環境變遷大樓的興建。
- 其他：
- 提供中央研究院網格中心的兩座叢集電腦（the HPC cluster with HP Blade System BL2x220c blade servers with 256 nodes (2048 cores) via InfiniBand interconnection; the NCDR cluster with Intel Xeon X5650 system with 96 nodes (1152 cores)）和至少460TB 的硬碟空間，讓本研究室進行氣候模式模擬實驗。
- 中研究另有三個主題或新興計畫（環境變遷及其對台灣農業、生物多樣性和社會之影響;海洋酸化現象:淺水熱帶珊瑚礁生態系統在酸性的海洋環境中的比較生物地球化學之研究; Open Information System for Disaster Management）會支援本研究室，包括人力與經費(共約六干萬元)。
本5年期計劃的預期綜合效益如下:
完成地球系統模式的改進，台灣地球系統社群模式群組之建立，建構與提升國內氣候模擬能力，台灣將成為有能力發展地球系統模式的國家之一。
完成氣候變遷資料平台之建立，典藏CMIP5 與重分析之氣候變遷資料，提供學界穩定的資料服務，提升國內氣候變遷研究效率。
提供高解析全球時段切片氣候變遷模擬資料，作為降尺度研究推估台灣氣候變遷與衝擊評估所需之資料，以便進行更細緻的氣候變遷衝擊之風險評估。
完成 CMIP5 (IPCC AR5)資料分析與必要之氣候機制模擬，探討與了解氣候變遷的本質與趨勢，提出具國際影響力的研究成果。
建立國內針對特定極端天氣氣候事件進行偵測與歸因研究的能力，可以更有信心的研判影響台灣極端天氣氣候事件與統計特性的可能原因。
與 TCCIP 計劃合作完成台灣氣候變遷科學報告，有科學依據的評析全球、東亞與台灣可能面臨的天氣與氣候變遷，以便更有信心的研判氣候變遷的可能衝擊。
培養新一代氣候模式發展與模擬人才，持續改善台灣氣候變遷推估的可信度。
