氣候科學與服務
維生基礎設施不僅與人民日常生活息息相關,更是支撐現代社會穩定運作與經濟持續發展的關鍵基礎。其範疇涵蓋交通運輸、能源供應、水資源、通訊與數位網路等核心系統,一旦受損,往往不僅是單一設施失效,而是可能透過高度相依的網絡結構,進一步引發停電、交通中斷、供水受限、通訊設備失靈與供應鏈延宕等連鎖衝擊。隨著氣候變遷加劇,高溫、乾旱、強降雨、颱風、洪水與海平面上升等風險日益頻繁,維生基礎設施所面臨的挑戰,已由過去偏重災後修復,逐步轉向如何在規劃、設計、營運與治理階段,及早納入氣候風險並提升系統韌性。IPCC第六次評估報告亦指出,城市、聚落與關鍵基礎設施構成高度相互依存的系統,氣候變遷讓這些系統更容易出現連鎖性的災害與更複雜的風險。在現有設計與投資多仍以過去氣候條件為基準的情況下,未來更頻繁、強度更高的極端事件將使既有基礎設施更難有效因應衝擊,並加深整體社會脆弱度。
近年國際趨勢顯示,基礎設施的氣候風險已成為公共治理與投資決策的重要議題。經濟合作暨發展組織(OECD)於 2024 年發佈《邁向氣候韌性未來的基礎設施》(Infrastructure for a Climate-Resilient Future)報告 1 https://www.oecd.org/en/publications/infrastructure-for-a-climate-resilient-future_a74a45b0-en.html ,指出全球若要在2030年前兼顧永續發展與《巴黎協定》目標,每年約需投入6.9兆美元於永續且具氣候韌性的基礎設施。歐洲環境署(EEA)統計顯示,1980至2024年間,歐盟因天氣與氣候相關極端事件累積經濟損失約8,220億歐元 2 https://www.eea.europa.eu/en/analysis/indicators/economic-losses-from-climate-related ,其中約47%來自洪水、27%來自風暴等災害,這些事件往往直接衝擊防洪設施、交通運輸、電力與通訊等關鍵基礎設施網絡。歐盟聯合研究中心(JRC)針對電力系統的分析則進一步指出,在洪水情境下,若將因停電導致淹水區外企業與民眾日常經濟活動中斷的損失一併納入估算,總體間接經濟損失可比僅考慮淹水區內的損失高出6至8倍 3 https://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC109015/floods_ci_eur28855en_new_edition_final.pdf 而日常經濟活動中斷的損失約占總成本的99%,輸電資產的維修費用僅占極小比例,顯示單一關鍵設施故障即可放大為廣泛的社會與經濟衝擊。
面對這類跨部門、跨區域的連鎖風險,傳統上依賴歷史統計與固定設計標準的做法,已難以滿足基礎設施全生命週期的風險管理需求。近年歐盟開始推動結合氣候情境與設施層級(asset-level)的風險建模與決策支援:例如在針對氣候變遷的關鍵基礎設施與大型投資韌性相關研究中,歐盟聯合研究中心(JRC)發展出複合型災害、跨部門的氣候風險評估框架,評估未來氣候情境下各類基礎設施資產的損害機率與潛在經濟損失,協助規劃優先調適區域與投資需求。同時,歐盟的Horizon Europe計畫亦啟動「朝向設施層級氣候風險與調適建模」(Towards asset level modelling of climate risks and adaptation)等研發計畫,要求將高解析度氣候與水文模擬、設施位置與建築成本、歷史損失資料加以整合,產出可供公共部門與基礎設施管理單位使用的氣候風險資訊,作為制定韌性投資與調適方案的重要基礎。在這樣的發展脈絡下,透過將觀測、預報與情境模擬轉化為可用於工程設計、營運管理與投資決策的資訊與工具,氣候服務正逐漸成為提升維生基礎設施氣候韌性的關鍵支援系統。
綜合上述發展,可以看出維生基礎設施的氣候風險,已從單一工程或部門的技術議題,轉變為攸關國家安全、財政穩健與產業競爭力的系統性課題。面對未來更頻繁且更複雜的極端事件,單靠歷史資料與既有設計基準,已難以支撐基礎設施全生命週期的風險管理與投資決策。氣候服務的核心價值,在於整合觀測資料、預報資訊、情境模擬與風險評估,將氣候不確定性轉化為可支援規劃、設計、營運、維護與投資決策的實用資訊。對維生基礎設施領域而言,氣候服務不僅能協助及早辨識高風險設施與關鍵瓶頸、提升預警與應變能力,更是推動韌性治理、優化資源配置與降低連鎖衝擊的重要支柱。對臺灣而言,逐步建立符合在地氣候特性與基礎設施需求的氣候服務體系,將是強化國土安全、維持社會經濟穩定運作的重要基礎。
因應氣候變遷與環境改變帶來的風險的同時,也產生新的機會
立即性風險
- 高溫熱浪驅動大量冷氣與用電需求,導致電網過載或區域性跳電
- 高溫造成道路柏油鋪面軟化變形,或鋼製軌道膨脹,可能導致列車誤點甚至脫軌事故
- 高溫導致用電負荷飆升,造成電網系統運作緊繃,削弱不同部門間的電力交流效能
- 強風與暴雨影響海陸空運輸設施操作,降低運輸效率並造成交通延誤,甚至阻斷供應鏈運作
- 強風造成通訊系統受損,導致通訊中斷,進而影響部門間的災害應變協調
- 暴雨與洪水使排水系統超載,導致積淹水、道路癱瘓或設施倒灌。基地台、通訊纜線泡水失效,使緊急應變作業受阻
- 山體滑坡或坍塌致使設施毀損
- 交通與電力系統可能同時中斷,影響人員移動與供電
長期性風險
- 極端氣候事件(如高溫、強降雨、強風)將加速基礎設施老化,縮短使用壽命,並提高維修與管理成本
- 設施原設計標準(如排水量、水庫容量、電力負載)多基於過去氣候資料,未來恐不再適用,增加適應難度與城市規劃風險
- 海平面上升導致船舶無法靠泊港口,影響港埠與碼頭作業效率
- 海平面上升干擾海運鏈與貿易流通,進而削弱海港基礎設施功能發揮
- 水資源短缺可能影響發電設施運作、農業灌溉與都市用水,進一步擴大設施負擔與社會風險
- 設施(如自來水廠、工業用水系統)可能需重新評估選址與備援能力
轉型風險
- 新舊系統整合不良與人員訓練不足,易導致供應中斷與服務不穩;維護資源分散亦影響系統效能
- 轉型需新興技術人才,若缺乏培訓與轉職機制,將導致人力斷層,限制政策落實
- 轉型工程耗能耗材且產生碳排,若無妥善規劃管理,將對環境與永續目標造成衝擊
- 基礎維生設施的轉型過程會影響民眾的使用習慣、費率結構與生活方式,若缺乏良好溝通或緩衝機制,可能產生反彈
機會
- 綠色與智慧基礎建設將運用氣候資料,預測高溫或高耗能期間,協助智慧電網調整能源分配,提升能源使用效率,使設施減少碳排放
- 基礎設施由集中轉向分散式多重備援系統,利用氣候資料進行智慧建築設計、優化用電排程,降低能耗並激勵循環科技與資源管理相關產業進步
- 透過在運輸系統加設災害預警系統,可有效降低極端氣候事件所帶來的經濟損失與公共安全風險,強化關鍵基礎設施的防護能力,延長使用壽命
- 結合氣候預報與物聯網(IoT)監測,即時調度水庫、灌溉與水循環系統,避免旱澇風險
- 整合氣候預警資訊至防災平台與維生設施監控系統(如電力、通信),實現快速反應與自動調整功能
- 轉型將促進都市與非都市區域間緊急應變與資源調度的合作,透過氣候服務(如區域性氣候預警、極端天氣模擬及災害風險資訊平台),協助即時共享氣候風險資訊與資源調度決策
氣候服務如何幫助我們
相關建設成本累積(投資)
風險評估用戶介面
將研究、建模和預測後的觀察監測數據轉譯為投資人或相關權益關係人可視的風險評估資訊,提高建設能力。
跨層級、跨部門合作
數位化資訊交流平台
透過數位化平台或組織合作機制,促進公共工程與氣候風險評估的跨部門交流合作。同時,藉由推動綠色基礎設施專業知識與實務學習課程,強化跨領域專業能力培育,達成支持氣候韌性建設及人才永續發展的長程目標。
服務案例
QPLUS
為強化氣海象資訊於防災作業的應用,中央氣象署自民國100年起推展劇烈天氣監測系統(QPESUMS)防災客製化服務,運用臺灣及鄰近海域各式氣海象資訊,針對易發生坍方、土石流、淹水等現象的轄管區域,開發符合各業管機關防救災作業需求的客製化功能與產品,供各級政府及機關執行防救減災行動作為參考依據。QPESUMS防災客製化服務初期應用於陸海空交通運輸領域,持續拓展至水土保持、水利工程、救災(難)及國防氣象等,亦延伸至配合地方政府防災作業。
隨著網際網路瀏覽器使用趨勢的改變,為延續並深化QPESUMS對政府機關的防災資訊服務,氣象署近年來著手開發結合地理資訊系統(GIS)的民眾版劇烈天氣監測系統QPlus,其可跨瀏覽器使用,並承接上游QPESUMS系統產製的雷達資料與衍生產品,亦包含地面觀測、衛星雲圖、閃電資料及颱風資訊等更多元的氣象監測與預報資訊,以提升氣象資訊於防救災決策的應用效能。
資料來源:QPLUS
服務項目
- 圖像化即時降雨監測,整合地面觀測和遙測。
- 極短期定量降雨估計。
德國國際氣候倡議(IKI)_強化基礎設施投資氣候服務專案(Climate Services for Infrastructure,CSI)
德國國際氣候倡議組織The International Climate Initiative (IKI)發起「強化基礎設施投資氣候服務」(Enhancing Climate Services for Infrastructure,CSI)專案,協助發展中與新興國家(巴西、哥斯達黎加、越南等國家)將氣候風險納入基礎設施規劃的考量,分析、評估氣候風險,推出永續策略建議。其專案內如包含有精進氣候數據與數位應用程式技術,藉以評估橋梁、攔河壩、電網等所面臨之氣候威脅,以創建氣候服務市場。除此之外,也提供CSI在線學習課程資源,告訴學習者如何將調適氣候變遷條件融入基礎設施完整生命周期中,促進學員衡量且反思自身背景視野下,可以如何應用氣候資料與服務。
資料來源:Enhancing Climate Services for Infrastructure Investments
服務項目
- 跨國公共工程氣候風險評估與合作交流
- 提供「強化基礎設施投資氣候」在線學習課程資源 4 https://online.atingi.org/enrol/index.php?id=4258
- 以數位化效能改善氣候服務之建議
歐盟關鍵設施氣候韌性改善計畫
簡介:歐盟關鍵設施氣候韌性改善計畫(Improving ClimAte Resilience of crItical Assets, ICARIA)是「展望歐洲(Horizon Europe)」氣候變遷調適任務下的重點專案,由橫跨5個歐洲國家共1個在歐洲研究領域擁有經驗的機構組成合作夥伴,為期36個月,總預算3,000萬歐元 5 https://www.icaria-project.eu/ 。
ICARIA計畫的核心創新在於推動全面性的「設施層級建模框架」(asset-level modelling framework),以深入理解氣候相關衝擊如何影響衝擊複雜、複合和連鎖性的災害,並評估合適、永續且具成本效益的調適方案所能提供的風險降低效果。
服務項目
- 氣象/水文災害模型整合:結合高解析度氣象和水文災害模型,提供詳細的災害預測;
- 設施資料系統:建立設施位置、建築成本、品質以及歷史損失數據的完整資料庫;
- 高解析度的地方氣候預測:使用降尺度技術,模擬單一極端事件和複合型事件(同時或連續發生事件)的衝擊;
- 連鎖事件觸發機制識別:在風險和發生機率方面識別連鎖事件的觸發機制。