氣候科學與服務
森林是全球生物多樣性搖籃,也第一線面臨氣候衝擊。2021聯合國氣候變遷大會COP26通過《格拉斯哥領袖森林與土地利用宣言》(Glasgow Leaders’ Declaration on Forest and Land Use),124個國家承諾將在2030年前協力逆轉毀林與土地流失1【COP26看點|第二天】森林與土地保育、甲烷減排承諾 貝佐斯辯護自身太空旅行。森林的存續與地球生態韌性,與氣候變遷減緩密切相關。氣候危機對於森林衝擊,涵蓋土地利用與生物多樣性兩大層面。前者包括平均溫度上升導致之樹木生長季拉長、需水量增加、高山植群生存危機受威脅、分佈北移,以及海平面上升、暴雨與颱風引發土石流等,使山地林與海岸林面積與健康度下降2呂志怡,〈臺灣林業及生物多樣性調適策略〉。生物多樣性層面則涉及,外來種入侵、動植物物候與遷徙改變,病蟲害蔓延與特有種死亡率上升等問題。
根據IPCC第六次評估報告(AR6),農業、林業與其他土地利用( Agriculture, Forestry and Other Land Use,AFOLU)部門約佔全球溫室氣體排放的21%,卻同時具備關鍵的碳移除潛能,是達成1.5°C目標的重要環節。反之,森林砍伐與毀林(deforestation)則是人為排碳的主要驅動因素之一3https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/chapter/chapter-7/https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/chapter/chapter-7/,更會降低森林木碳吸存率4林佑儒、王青怡、柳婉郁,〈氣象資訊對於森林生長之影響與經濟評估〉林業研究季刊45(3):205-224, 2023林佑儒、王青怡、柳婉郁,〈氣象資訊對於森林生長之影響與經濟評估〉林業研究季刊45(3):205-224, 2023。而積極造林、維護生態系與推動木材建築,不僅能強化碳匯,也具備減排與長期儲碳潛力,如木料建築具備減排與碳儲存的潛力已愈發受到重視5https://www.climatesmartforestry.org/。
林業既深受氣候變遷衝擊,若將氣象資訊與氣候服務納入林業調適,可協助森林復育及修復生物多樣性。在森林生長階段,運用溫度資訊將可協助先規劃森林之最適產區、生長速度與植栽種類6Using climate services in adaptation planning for the agriculture sectors。導入乾旱及熱浪預警,預知可能枯萎的林分,並提前砍伐及安排造林計畫,從而降低經濟損失7Sylvain Caurla&Antonello Lobianco: Estimating climate service value in forestry: The case of climate information on drought for maritime pine in Southwestern France Climate Services Volume 17, January 2020, 100106。透過溫度與濕度監測,協助病蟲害防治。掌握乾旱與濕度資料,將能推估森林火災風險,提前採取預防措施及疏伐策略。颱風及降雨預警,可協助預估災害潛勢,並提前疏散人員,以及提供落石、山崩與坍方等災害因應防治措施。對氣候資訊的掌握,可協助森林管理方提前制定有效的氣候干預措施8Making climate information useable for forest-based climate change interventions in South Africa Environmental Sociology 2021, VOL. 7, NO. 4, 279–293 4。透過溫度、雨量、風速等資料分析,可為海岸林帶建立環境指標,作為持續之環境監測與植林物種選擇參考9鍾智昕、莊智瑋、林奐宇,〈應用大數據與環境指標探討氣候變遷下台灣西南部海岸林帶變遷〉農業工程學報668(32):63-75。此外,氣象資訊並可進一步應用於森林調節服務,推估森林覆蓋之降溫與氣候調節效果,以提供都市綠化與城市調適規劃參考10王青怡、林桓億、劉哲良、柳婉郁,〈氣象資訊應用於森林調節服務之效益評估〉林業研究季刊 42(3):147-160, 2020。
因應氣候變遷與環境改變帶來的風險同時,也產生新的機會
立即性風險
- 颱風與極端降雨引發山洪暴發,危及山坡地之森林與土地利用,縮減林地面積、毀壞生物多樣性
- 極端高溫及乾旱引發森林大火,嚴重破壞森林生物棲地與樹木物種群落
- 溫度及濕度改變,提高外來種與病蟲害蔓延風險
- 溫度異常造成特有種與珍稀物種之死亡率上升
- 森林生態系統遭到干預、蟲害、因極端氣候造成之植群死亡率上升,降低森林碳吸存率
長期性風險
- 平均溫度上升導致樹木生長季拉長、需水量增加
- 平均溫度上升導致樹木物種群落向中高緯度擴張,原生物種群落面臨生存危機
- 海平面上升、海水入侵,影響海岸林之生長、增加其死亡率
- 森林生態系統失衡,並削弱森林之氣候調節功能
- 毀林導致森林碳匯與碳吸存功能流失
- 氣候變遷導致森林群落改變,影響木材供給的材積、大小與品質
轉型風險
- 劃設保護區及森林復育措施使林業經濟面臨轉型壓力
- 森林傳統利用、山林旅遊經濟與森林保護之間形成動態張力,需持續與多方利害關係人協商
- 森林保護計畫與防止毀林計畫效果不彰,導致碳抵換制度失去公信力、碳信用貶值
- 私有林造林期間長,林農無短期金流,違規種植非容許作物以增加收入11葉名容、許賢斌、陳麗玉,〈「林業永續多元輔導方案」及「發展適地林下經濟政策」記者會活動紀要〉
機會
- 乾旱及熱浪預警,可提前預知將受影響而枯萎的林分,提前規劃伐採及造林時程,並優化經營收益
- 發展林下經濟及多元化森林永續經濟,替代砍伐為主之傳統林業經濟
- 推動氣候智慧林業(CSF),提高森林經濟生產力、增加森林抵禦氣候變遷韌性、提升森林碳吸存率的潛力
- 永續利用木料植材,降低建築、住商等部門排放
- 善用氣象資訊推估森林之碳儲存,並協助碳管理計畫制定
- 運用氣象資訊定位經濟林最適棲位、制定造林與伐林最佳管理計畫與最適產區評估
氣候服務如何幫助我們
制定森林管理計畫
遙感與衛星監測系統、雷射探測與測距(LiDAR)技術
- 監測氣候變遷對森林生態系之影響,以便制定保護區劃設方案
- 分析降雨模式與乾旱風險,調整森林水資源管理計畫
- 預測病蟲害發生風險,協助規劃森林健康管理措施
定位經濟林最適棲位與制定最適產區評估
森林碳通量監測站(Flux Tower)
- 提供適合的樹種選擇建議,以適應未來氣候條件
- 分析造林與保育對碳排放減緩的影響,制定最佳碳管理策略
評估林地林火潛在風險
智慧無人機森林監測(Drone-Based Monitoring)
建立極端氣候(高溫、乾旱)預警系統,提高防災能力
服務案例
林火風險評估系統
根據林務局統計,107至110年間臺灣每年平均發生52.6起森林火災,且歷年森林火災事件發生原因,有97%是人為因素所引起。為強化風險潛勢評估及喚起民眾防災意識,林務局委託國立中興大學團隊建立新版林火風險評估系統(https://ffwi.forest.gov.tw/),運用資料同化技術整合衛星氣象及地面觀測資料,計算林火天氣指數(Fire Weather Index, FWI)產製臺灣林地林火潛在風險,並推估未來7日之林火風險資訊,供林地管理機關及民眾防災參考。
新版林火風險評估系統介面可點選6種林火風險細項指數,以評估林火風險,包括森林可燃物的「乾旱指標(DC)」、森林地表上層可燃物的「分解層燃料含水率(DMC)」、代表地表細小可燃物易燃性的「細小燃料含水率(FFMC)」、火災蔓延潛力的「初始擴展速率(ISI)」、可燃物濕度等級的「累積指數(BUI)」,以及代表林火風險的「林火天氣指數」(FWI),並提供定位功能,告知使用者所在位置林火風險等級,更便於民眾使用。
資料來源:
服務項目
- 臺灣林地林火潛在風險地圖
U.S. Climate Resilience Toolkit (美國氣候韌性工具組)
北美Menominee人-部落林業共管機制
Menominee Tribal Enterprises (MTE)
U.S. Climate Resilience Toolkit,提供各種實用工具、案例研究和專業知識。其中的研究案例:北美Menominee人-部落林業共管機制,透過成立部落企業Menominee Tribal Enterprises (MTE)12https://toolkit.climate.gov/case-studies/and-trees-will-last-forever,促進Menominee印地安部落建立氣候韌性,MTE負責管理當地廣泛的森林資源,並著重在永續和適應氣候變遷;Menominee以其多樣化且高商用價值的樹種而聞名,包括楓樹、橡樹和樺樹等樹種。然而,如今卻面臨氣候變遷影響下加劇的蟲害、疾病和外來入侵物種等各種威脅。
為評估氣候變遷對森林及部落關係的影響,以及受到悠久傳統的永續森林實務管理的啟發,Menominee部落領導人創辦了永續發展研究所(SDI),結合西方研究方法論和原住民族知識,與不同單位展開各種研究計畫,進而培育下一代科學家與實務人才;SDI透由美國農業部國家食品和農業研究所(National Institute of Food and Agriculture, NIFA)資助,與最早的美洲人林地中心(Center for First Americans Forestlands)、史密森尼學會(Smithsonian Institute)、密西根州立大學 (Michigan State University)展開研究計畫合作,不僅預測未來氣候變遷對Menominee森林的潛在衝擊,亦研究了氣候變遷對Menominee人與森林及物種之間關係的影響,以及設立氣候變遷監測區域13https://toolkit.climate.gov/case-studies/college-menominee-nations-sustainable-development-institute-builds-capacity-tribal,培訓森林生態學和植物學相關學系學生和進行數據蒐集。
資料來源:
服務項目
- 測量森林脈搏
- 氣候資訊知情下的重新造林