IPCC 提供RCP情境中適合台灣GCM之挑選

一、適合台灣各分區之前五名GCM
IPCC 提供40多個GCM的RCP情境,雖然每個GCM都經過驗證,然而對於台灣氣候特性之模擬表現,並非所有的GCM都有好的模擬結果。因此,使用不適合之GCM容易增加評估結果之不確定性,唯有挑選在台灣地區模擬表現較好之GCM,才能降低GCM所造成之不確定性。
本計畫利用中央氣象局測站資料,分析同時具有RCP8.5、6、4.5、2.6的GCM與台灣降雨之相關性與模擬表現度。依照降雨季節分布特性之不同,將台灣分成十個分區,以利使用者針對其研究區域挑選適合之GCM。結果如表一所示,每個分區前五名GCM依序列如表,而台灣分區指的是使用全台測站資料分析結果,適合進行全台灣地區之研究與評估使用。

表一、研究區域落在台灣十個分區以及全台灣所適合之GCM列表
Name Rank Rank 1 Rank 2 Rank 3 Rank 4 Rank 5
北部 HadGEM2-AO NorESM1-ME CSIRO-Mk3-6-0 CCSM4 bcc-csm1.1m
東北部 MRI-CGCM3 bcc-csm1.1 CESM1-CAM5 HadGEM2-AO NorESM1-ME
東部 CESM1-CAM5 GISS-E2-R CCSM4 bcc-csm1.1 CSIRO-Mk3-6-0
西南部 HadGEM2-AO MIROC5 bcc-csm1.1m CCSM4 CESM1-CAM5
南部 MIROC5 GISS-E2-R CCSM4 CSIRO-Mk3-6-0 HadGEM2-AO
北部山區 bcc-csm1.1 CESM1-CAM5 NorESM1-ME HadGEM2-AO MRI-CGCM3
中部 MIROC5 CCSM4 HadGEM2-AO CESM1-CAM5 MRI-CGCM3
南部山區 HadGEM2-AO CESM1-CAM5 MIROC5 MRI-CGCM3 CCSM4
西部外島 HadGEM2-AO MIROC5 CESM1-CAM5 bcc-csm1.1m CCSM4
東部外島 GISS-E2-R CSIRO-Mk3-6-0 CESM1-CAM5 CCSM4 bcc-csm1.1m
全台 HadGEM2-AO CESM1-CAM5 CCSM4 MIROC5 GISS-E2-R

表二、對應分區之氣象站分區表
氣候分區 氣象站
北部 淡水、彭佳嶼、新竹、梧棲、台北、台中
東北部 基隆
東部 宜蘭、花蓮、成功、台東
西南部 嘉義、台南、高雄
南部 大武、恆春
北部山區 鞍部、竹子湖、蘇澳
中部 玉山、日月潭
南部山區 阿里山
西部外島 東吉島、澎湖
東部外島 蘭嶼


二、研究方法概述
氣象站分區方式:
以1986-2005年各氣象站之歷史觀測雨量為基礎資料,其分群方式如下:
1.統計各氣象站之月平均降雨後,透過主成分分析法(PCA)求取各氣象站之前三主成分,進而求取各氣象站前三主成分分數(PCA score)。
2. 各站以前述之主成分分析計算站與站之間的距離後,再透過階層式層級分析法進行分群。


單站氣象站評估:
以年相關係數(R),乾季(11~4月)/濕季(5~10月)之正規化均方根誤差(RMSE)為評估指標。各氣象站皆針對20個參與評比之GCMs計算三項指標的排序(1-20名),並將三項指標之排名加總,取總名次最少的GCMs作為優先選取之模式。


區域氣象站評估:
區域氣象站評估可分為兩階段。首先,基於單站評估之結果,計算出台灣地區各GCMs之排名。接著,針對某區域內所包含之氣象站計算各GCMs於該區域內獲得之總分,並參考台灣地區氣象站之排序結果,取同時於台灣地區與該區域內排序皆位於前50%(即前10名)內之模式作為選用模式(若總數超過5個則依序選擇前5名)。
以北部為例,該分區包含台北、淡水、新竹、梧棲、台中共5個氣象站,則將某GCMs於各氣象站獲得之排名加總後再行排序,並依照排序選擇各分區前10優先之GCMs。然而,位確保各區域挑選之GCMs仍可一定程度反映出台灣整體之特性,因此在挑選各分區之前5適用之GCMs時,若某GCMs未達台灣地區之總順位之前10名時,則該模式將不與採用,並以次一順位之模式遞補。

參考資料
Lin, C. Y., Tung, C. P. (2016). Procedure for Selecting GCM Datasets for Climate Risk Assessment. Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences. (已接受,尚未刊登)
童慶斌,劉子明,林嘉佑,曹榮軒,李明旭,(2015),氣候變遷水資源風險評估與調適決策之探討,中國土木水利工程學會會刊,第四十二卷,第四期

上稿日期:2015-12-01 更新日期:2016-06-28