研究成果
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發現全球17山區暖化嚴重!本中心 沈聖峰研究員 研究登《自然》期刊

        由於全球山區缺乏長期運作的氣象觀測站,使得山區氣候變化的量化成為一大挑戰。由本中心沈聖峰研究員領銜的國際研究團隊,創新結合熱力學原理與氣候資料庫,不僅首創山區氣候速度的推估模式,更首度發現全球17個區域的山脈等溫線正以每年超過11.67公尺的速度上升,對高海拔生態避難所的獨特物種構成了巨大威脅。此研究成果已於本(2024)年3月27日發表於國際頂尖期刊《自然》(Nature)。

        本院今(28)日舉辦成果發表記者會。廖俊智院長表示,成就全球頂尖研究、對全球關鍵議題善盡知識分子的社會責任,展現了中研院勇於自我挑戰的精神。此研究主要由本院「永續科學研究計畫」支持,透過生物、大氣與新科技方法的跨域結合,嘗試解決環境生態和人類社會永續發展的重大問題,是本院投入全球關鍵議題的重要研究成果之一。

首創山區氣候變化速度計算模式 破解氣候大哉問

         這項名為「全球山區氣候變化速度與物種適應」(Climate velocities and species tracking in global mountain regions)的研究,探討了全球山區等溫線移動速度與生物反應之間的複雜關係。研究團隊運用熱力學第二定律,輔以衛星資料、生物資料進行驗證,開世界之先,研擬出計算山區氣候速度的方式,並發現全球各山區的海拔每上升1,000公尺,溫度遞減率為3℃到9℃不等,變異極大。

         沈聖峰研究員指出,「海拔每上升1,000公尺,溫度下降6.5℃」的常理僅是一個大概的數值,無法真正用來解釋不同山區的氣候變遷對生物分布範圍移動之影響。「我們的突破在於,利用熱力學的公式,計算出相對正確的山區氣候變化速度,初步破解長久以來懸而未決的山區氣候大哉問。」

揭櫫全球前20%暖化最嚴重山區 籲制定保護措施

         在全球暖化的影響下,擁有豐富生物多樣性的山區正面臨巨大的環境挑戰。研究團隊針對全球8,616個山脈,分析過去40年(1971 至 2020 年)來的平均地表暖化速率,並以前所未有的精度描繪了等溫線的垂直移動。研究首度發現,從美國阿拉斯加育空的乾旱地帶、地中海盆地、俄羅斯科達爾山脈、日本山區到印尼北蘇門答臘的高原,全球共有17區域的山脈,等溫線正以每年逾11.67公尺的速度上升,速度遠超過先前估計,意味著暖化程度加劇,對這些高海拔生態避難所的獨特物種構成嚴重威脅。

        論文第一作者、美國哈佛大學博士後研究詹偉平進一步說明,「我們的研究顯示,19701至2020年間,臺灣山區地表溫度上升幅度並未超過全球平均,但其高濕度環境導致等溫線在海拔上移動速度快於全球平均,顯示全球暖化對臺灣山區影響仍相對嚴重。」

         研究亦發現,乾燥和濕潤山區之間存在顯著差異。在乾燥地區,由於空氣含水量較少,地表的暖化速度較快,是造成山區地後氣候速率較高的主因。而在濕潤地區,濕氣的作用雖然讓地表的暖化情況較緩和,但有部分的山,由於濕潤造成的溫度遞減率較低,代表要到達相同溫度的距離較遠,因此氣候速度變得較快。這是以前比較被忽略的機制。 

生物、大氣、機器學習 跨域激盪研究火花

         面對氣候變化帶來的多重挑戰,全球山地生態系統的未來懸而未決。這項開創性的研究不僅是對氣候動態的學術探討,亦是一個明確的行動號召,呼籲國際社會針對受到氣候變化威脅最嚴重的地區制定保護措施。

         本篇論文由沈聖峰研究員指導,團隊成員來自生物、大氣及機器學習領域,包括本院生物多樣性研究中心麥舘碩AI工程師、詹偉平(前中研院研究助理)、國立成功大學生命科學系陳一菁副教授(前中研院博士後研究)、國立臺灣大學大氣科學系郭鴻基教授,以及法國國家科學研究中心(CNRS)喬納森·勒努瓦(Jonathan Lenoir)研究員。

 


圖說:研究發現,全球17個山區的等溫線,正以每年逾11.67公尺的速度上升。

論文連結:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07264-9

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