發現全球17山區暖化嚴重 中研院跨域研究登《自然》期刊

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(左起)中研院生物多樣性研究中心麥館碩AI工程師、成功大學生命科學系陳一菁副教授、中研院生物多樣性研究中心沈聖峰研究員。(中研院提供)

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爲一大挑戰。中央研究院生物多樣性研究中心研究員沈聖峰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。研究成果已於年3月27日發表於國際頂尖期刊《自然》(Nature)。

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這項名爲「全球山區氣候變化速度與物種適應」的研究,探討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1000公尺,溫度遞減率爲3℃到9℃不等,變異極大。

沈聖峰表示,海拔每上升1000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佈範圍移動之影響。研究團隊的突破在於,利用熱力學公式,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。

在全球暖化影響下,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8616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,意味着暖化程度加劇,對這些高海拔生態避難所的獨特物種構成嚴重威脅。

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論文第一作者、美國哈佛大學博士後研究員詹偉平進一步說明,透過團隊研究顯示,1971至2020年間,臺灣山區地表溫度上升幅度並未超過全球平均,但其高溼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。

研究也發現,乾燥和溼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,是造成山區氣候速率較高的主因。而在溼潤地區,溼氣的作用雖然讓地表的暖化情況較緩和,但有部分的山,由於溼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。

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,研究團隊呼籲國際社會,針對受到氣候變化威脅最嚴重的地區制定保護措施。

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本篇論文由沈聖峰指導,團隊成員來自生物、大氣及機器學習領域,包括中研院生物多樣性研究中心麥館碩AI工程師、詹偉平(前中研院研究助理)、成功大學生命科學系陳一菁副教授(前中研院博士後研究)、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。

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