2023 年在美國德克薩斯州和墨西哥出現了長達數周的熱浪，台灣也受到多個颱風及短延時強降雨造成嚴重災害。破紀錄的全球高溫和極端傾盆大雨日漸頻繁，讓人難以忽視近年來的天氣異常，大部分的民眾及科學家將問題歸咎於人為引起的全球變暖。

根據NASA戈達德太空研究所 (Goddard Institute for Space Studies, GISS) 的研究指出，2023年7月的氣溫比NASA有記錄以來的7月都高出0.24攝氏度，且比 1951到1980年7月平均高出1.18攝氏度。2023/11/07 (立冬的前一天) 日本東京市區出現攝氏27.5度高溫 ，改寫自1923年11月觀測到27.3度的百年紀錄。然而，這些溫度的上升數字雖明確，卻很難讓讀者有感同身受的感覺。

因此，本期電子報藉由氣候條紋、氣候螺旋及各式的視覺化圖表，展示全球尺度下氣候變遷造成溫度上升的情形，並探討聖嬰現象與太陽周期並非造成全球暖化的主因，最後也一同看看有趣的氣候水母！

2018年雷丁大學 (University of Reading) 和英國國家大氣科學中心 (National Centre for Atmospheric Science) 的氣候科學家Ed Hawkins創建了視覺化的氣候條紋 (Climate stripes)，這些條紋沒有文字及圖案，僅用藍色和紅色垂直條紋，就顯示近兩個世紀全球平均氣溫的上升情形。氣候條紋推出後，隨即引領了風潮 (#ShowYourStripes)，使得氣候條紋廣泛的融入了各式各樣的設計中。如英國在2023年6月12日 Show Your Stripes Day上，將多佛白崖 (White Cliffs of Dover) 打上藍紅色的氣候條紋，來顯示過去100年來英國氣溫的變化，喚醒人們保護地球的意識 (圖1)。另外，也出現在COP25/26、公車外觀、橋面、雷丁大學足球隊的衣服以及該校的演唱會上 (圖2)。

溫度偏差或異常是顯示空氣或地表溫度是否偏離基線平均值的量化方法，通常會以30年以上的時間跨度作為平均基線，來與各年度的溫度值做對比。而利用圖表顯示溫度與基線溫度的偏差，就是視覺化氣候變遷中最常用的方式。因此，Ed Hawkins即以此基礎下，移除掉繁瑣的X、Y軸及相關的說明文字，僅利用單純的藍紅條紋的深淺來表示氣候的變化，建立氣候條紋圖。
越紅的條紋代表氣溫的上升偏離基線越遠，反之則下降，讓看到的人能清楚且直覺地感受到圖中想表達的涵義。
圖3為ECMWF利用氣候條紋的配色來顯示全球尺度下的各年度7月的平均氣溫，同樣顯示全球尺度下的氣候條紋由藍漸漸轉深紅，意味著全球氣候的逐漸變暖。

以台灣氣溫偏差變化圖為例 (圖4)，若以1971-2000年的平均氣溫為基線，在2000年前大多都是藍色條紋，僅有少數在+0.3攝氏度以下的起伏。但在2000年後明顯看到各年度均沒有低於平均氣溫的情形，且幾乎維持在+1攝氏度左右，並在2020年達到最大的溫度偏差+1.5攝氏度。

因此，台灣的氣候條紋圖明顯地看到在圖的尾段有由藍快速的轉為深紅的過程 (圖5)。特別的是，台灣的氣候條紋圖在前段藍色區域夾雜些許淺紅色，與圖1多佛白崖上所展示的英國夾雜深紅色的條紋圖不同，顯示了兩國人類活動程度及工業化開發年代的不同。

除了前文的氣候條紋外，雷丁大學的Ed Hawkins也在2016年推廣視覺化全球溫度「氣候螺旋」的動畫影片概念。動圖6的視覺化動畫顯示了1880-2023年間基於GISS地球表面溫度分析 (GISTEMP v4) 的每月全球溫度與1951-1980年30年全球平均溫度之間的偏差。然而，動畫最後會將氣候螺旋圖立起來顯示，可清楚看到在1950年前的氣溫偏差是負值，此後氣溫偏差線逐漸越繞越大圈，在1980年後氣溫的快速增溫，並於2010年正式突破+1攝氏度。

2023年除了7月以外，NASA GISS報告表示9月也是有記錄以來最熱的9月。而這種突破記錄的高溫大多集中在夏季可能也與溫度偏差具有季節性周期有關。
圖7的視覺化折線圖顯示了從1960年開始全球溫度偏差的季節性週期，每條線的顏色代表年度，1960年代為較冷的紫色，隨年度逐漸轉為橙色和黃色。其中，溫度偏差隨著年度的推移而增加，顯示出人類活動向大氣中釋放溫室氣體的長期變暖趨勢，至2023年的9月與前一年多了約0.5攝氏度。此外，也顯示了氣候變暖造成的溫度偏差不會均勻的上升，會在溫暖的月分上升較多，變相的讓夏天變得越來越炎熱。

Wysession (2023) 的研究中指出，人類活動使地表溫度平均每十年升高約0.1攝氏度，至今已逐漸地上升1.1攝氏度。除此之外，尚有三個自然因素也會影響全球氣溫：聖嬰現象、太陽週期和大規模的火山爆發。
研究顯示，與自然力量相比，人類活動的影響，顯著的造成地表溫度上升 (圖8)。其中，聖嬰/反聖嬰現象和太陽周期波動每幾年就會發生一次，並在溫度變化基線上形成波動，僅會短暫的影響氣候的平均溫度，然後回到基線。而偶發性的火山爆發事件僅會讓全球氣溫短暫變暖，隨後也回復到原本的基線上，如2021年東加的Tonga-Hunga火山。而這些因素雖有週期或偶發性，但隨著人類活動的持續加溫地球，若剛好遇到全球變暖的幾個事件結合在一起時，就會出現異常的高溫。

聖嬰現象是一種每隔幾年就會發生擺盪的氣候現象。發生時，低緯度太平洋的表面水流會逆轉原本由東向西的流向，使西太平洋的海水比正常年升溫，間接加熱洋面上的大氣，進而影響全球的溫度和氣候。
近期最強烈的聖嬰現象發生在2016年，此次事件使全球氣溫平均上升約0.14攝氏度，也使2016年成為有記錄以來最熱的一年。而2019-2020年間發生相對較弱聖嬰現象，也使2020年成為第二溫暖的年度。反之，反聖嬰現象讓比平常更冷的太平洋洋流持續向西流動，降低表面海溫，吸收大氣中的熱量，從而冷卻地球。而全球在2020-2022年正經歷連續三年的反聖嬰現象，也表示著我們正在經歷非常不穩定的溫度波動 (圖9)。

以人類活動的尺度來說，太陽似乎以恆定的能量在發光，其能量在同一年內變化量太小，以至於無法在日常生活中注意到。然而，因太陽內部劇烈的對流，導致其輻射的變化具有規律且一致的11年太陽週期 (Solar cycle)。

在太陽能量極大與極小期時，地球溫度的變化約正負0.05攝氏度，約為2016年強聖嬰現象所造成地表升溫的三分之一，對地球影響相對小許多。舉例來說，前一個太陽週期在2020年達到極小值，僅稍稍抵銷了該年聖嬰現象的影響，讓該年的平均氣溫略低於同為聖嬰的2016年。依照目前科學家的推算，太陽週期將在2025年再次達到極大值，故普遍預測近年的極端高溫將會持續至2025年 (圖10)。

動圖11顯示1962年至2022年間的氣溫如何偏離1951-1980年的平均值。藍色表示溫度低於基線的時間，紅色表示溫度比基線高的時間，隨著時間的推移，時間分布逐漸向右移動並擴大。其中，分布整體向右移動表示著全球氣溫持續變暖，而分布的擴大代表了更寬的溫度變化範圍，也意味著極端氣溫的出現機率變高。

曲線分布的來回擺動清楚的顯示了聖嬰及反聖嬰現象的影響，通常在聖嬰現象時較暖，在反聖嬰較冷。也由於這一運動的性質，NASA視覺化工作室畫的Mark SubbaRao給它取了「氣候水母」的綽號，來形容這幅左右搖晃的圖，看起來像水母或某種有機生物。

1.　電子報 - 讓新出爐的AR6氣候變遷評估報告為您示範資料視覺化 (資料來源：RTDP)
2.　全球氣溫超標是有原因的：導致 4 年極端高溫和氣候災難的 2023 個因素 (資料來源：theconversation)
3.　NASA Scientific Visualization Studio (資料來源：NASA)
4.　NASA Earth Observatory (資料來源：NASA)
5.　NASA Goddard Institute for Space Studies (資料來源：NASA)
6.　GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP v4)(資料來源：NASA)
7.　氣候條紋官網 (資料來源：showyourstripes)
8.　氣候條紋Warming stripes (資料來源：Wikipedia)