大雪山樹輪研究
─影響臺灣春雨和夏秋季颱風的八百年「中太平洋型聖嬰」紀錄
沈川洲教授參與國際合作成果榮登《Nature Communications》

本系沈川洲特聘教授參與國際近代氣候研究，利用臺灣大雪山紅檜樹輪纖維素的氧同位素紀錄，重建「中太平洋型聖嬰」818年來的歷史。其研究發現，1990年以來，中太平洋型聖嬰的振盪幅度與強度，是過去八個世紀以來最為明顯的時期，同時造成臺灣春雨減少。中太平洋持續異常高溫也改變了夏秋季太平洋颱風的生成與路徑，對臺灣造成威脅。這個正在改變臺灣降雨型態的中太平洋型聖嬰研究於5月30日在國際著名的「Nature Communications (自然通訊)」期刊發表。

太平洋赤道地區，東邊的氣壓場常年高於西邊，東風盛行；東太平洋含豐富營養鹽的底層冷水上湧，吸引大批魚群聚集，造就南美洲西岸的發達漁業。當東風減弱，甚至轉為吹西風，東赤道太平洋上湧的底層冷水變少，海水溫度上升，魚量減少，使當地漁業受到相當大的損失。因為常發生在聖誕節前後，秘魯漁民稱之為「聖嬰」。聖嬰現象往往造成全球各地災難，例如印尼與澳洲北部乾旱與火災，智利和秘魯則會有豪雨肆虐；但對臺灣氣候的影響則各有說法，較不明確。相較於上述的「東太平洋型聖嬰」，有另一種型態的聖嬰現象，稱為「中太平洋型聖嬰」，對臺灣降雨則有較大影響。

沈川洲教授表示，樹輪研究團隊於2008年在大雪山鑽取共29棵紅檜樹芯標本，分析其中16支樹輪纖維素的氧同位素紀錄，重建中太平洋海水表面溫度與中太平洋型聖嬰從1190到2007年，共八個世紀的變化歷史。結合現代資料與前人氣候模擬，大雪山樹輪紀錄顯示，近二十餘年來，中太平洋海水表面溫度顯著升高，而中太平洋型聖嬰在過去八個世紀中，是強度最為明顯，振盪幅度最為激烈的時期。這種現象很可能是因為人類大量使用化石能源，造成數十年來大氣中的溫室氣體含量不斷上升，導致中太平洋海水表面溫度升高所引起。

沈教授揣測，如果氣候模式不變，未來中太平洋型聖嬰現象，受人為的大氣溫室氣體濃度升高影響，很可能會再加劇，臺灣春雨也許會繼續減少，假若如此，入春後遲緩的降雨將使旱象更加惡化；此外，夏季颱風的形成與侵襲臺灣的秋季颱風機率也會相對增加。沈教授主導的2012年研究也發現，正處於高溫期的南太平洋海溫，會造成臺灣夏季的強降雨 (“Sea surface temperature variability in the southwest tropical Pacific since AD 1649”, 2012, Nature Climate Change)。這些證據顯示未來臺灣夏秋季降雨有可能更趨猛烈，我國需要更加強防災與救災之應變對策與工作。

這項國際研究主要參與人員，包括西安地球環境研究所劉禹研究員以及亞特蘭大喬治亞理工學院Kim Cobb教授，另有來自香港、日本、瑞典等，總共11個團隊參與這項十年磨一劍的研究工作。

這個正在改變臺灣降雨型態的中太平洋型聖嬰研究成果，是由科技部卓越領航與臺大前瞻計畫資助完成，全文請參閱5月30日「自然通訊」《Nature Communications》: 2017, 8, 15386, doi: 10.1038/ncomms15386. Recent enhancement of central Pacific El Niño variability relative to last eight centuries。https://www.nature.com/articles/ncomms15386。

圖一：(A) 西元2004-05年中太平洋型聖嬰發生時，海表水溫異常圖 (單位: ^oC) (修改自Capotondi et al., 2015)。(B) 八個中太平洋型聖嬰年 (1987, 1991, 1992, 1993, 1995, 1997, 2002, 2005) 時，全球三、四、五月降雨異常量圖(單位: 0.1毫米/天)。紅點為臺灣，三個月降雨減少20%或更多。

圖二：大雪山紅檜樹輪纖維素氧同位素重建自西元1190到2007年間中太平洋 (A) 海表水溫異常變化圖 (單位: ^oC) 及 (B) 海表水溫震盪變化圖。紀錄顯示1990年以來，中太平洋的海表水溫與振盪幅度(淺藍色線)，是過去八個世紀以來最高與最激烈的時期。

圖三：正在鑽取樹芯標本的地質系沈川洲教授。

圖四：樹芯標本。

圖五：生長超過千年的臺灣檜木。