壹、影响台湾气候的主要因素
一、纬度
台湾本岛位於北纬22°-24°。由於纬度低,且南北纬度差距小,因此全年太阳照射角度大,辐射强、气温高,平地年平均气温为23.6℃。北回归线横跨地区,从东而西经过花莲、嘉义和澎湖3县。北回归线以南的地区日照充足,年平均气温约25℃,冬夏温差较小,属於热带气候;北回归线以北冬夏温差较大,属於副热带气候,年平均气温约22℃。
二、海陆分布
由於海洋比热较大,温度变化较为缓和,且能以对流方式将表层所吸收的能量传送到较深处而加以储存,又可以利用蒸发作用减缓温度的上升,因此当夏季太阳辐射较强时,海洋温度上升得比陆地慢,而呈现较为低温的状态;相对地,陆地温度较高,成为低压中心所在,於是空气自海洋流向陆地。反之,冬季时,比热较小的陆地温度下降得较为快速,使其上方的空气变得冷重,而发展出冷高压,空气由陆地吹向海洋,因此形成冬夏风向交替变化的季风。
台湾位於全球最大大陆欧亚大陆和最大海洋太平洋的交界处,深受亚洲季风的影响。夏季来自海洋的气流,被出现在中亚地区的低气压中心所吸引,以反时钟方向吹向陆地,其中部分来自南半球的气流在越过赤道後,因受地球自转的影响形成西南风,成为台湾夏季的西南季风。冬季中国大陆北方发展出强烈的冷高压,气流以顺时钟的方向向外流出,当抵达台湾时,形成影响冬季气候最重要的东北季风。
三、地形
台湾位於欧亚板块与菲律宾海板块的交接处,菲律宾海板块自东南侧不断挤压的结果,使得台湾形成南北狭长,中央高耸的地形,总计海拔500公尺以上的山地约占全岛面积的一半,约有二百多座3,000公尺以上的高山,最高的玉山高达3,952公尺。从东而西,在短短几十公里的距离内,从海平面陡升至将近三、四千公尺的高度,使得山地气温的垂直变化远大於平地的南北气温变化,平地年平均气温约23.6℃,玉山山顶的年平均气温仅3.8℃。海拔3,000公尺以上的高峰,冬季可见积雪。
位於台湾岛中央,纵贯南北的数条山脉,将冬季带着湿气的东北季风阻挡在东侧迎风坡面而形成地形雨,降低湿气抵达西南平原的机会;夏季时来自南方海洋的暖湿西南季风则在山脉西侧顺着山势上升,降下地形雨。
由於地形影响云雨的生成,使得台湾各地年日照时数有所差异,平地部分年平均日照时数为2,100小时,但山区日照明显较低。一般而言,北部及东部的日照时数少於中南部,北部和东部年平均约700-1,500小时,中部的台中年平均为2,454小时。南部的台南达2,619小时,居全省之冠,北部的宜兰、基隆、苏澳仅1,200-1,400小时;至於中部山区则平均小於1,000小时。
四、洋流
洋流的温度影响其上方气团的特性。当洋流温度较沿岸陆地高时,周围的空气透过热量的交换而升高温度,并因海面蒸发而增加其水气含量,使紧邻的海岸地带较为暖湿。反之,当洋流温度较低时,不但会降低上方空气的温度,也可能发展出逆温状态,降低沿岸地区降雨的机率。
台湾附近最显着的洋流系统为夏季从南向北流经花东外海的黑潮。由於其源自低纬度的海洋水面,属於暖流,温度高於其所流经的海岸陆地达2℃以上。台湾位於北半球副热带高气压带附近,全球其他与台湾纬度相近的地区,长时间笼罩在此种高气压之下,若非乾燥,即为半乾燥;但是台湾因为四面环海,并且受到黑潮暖流的影响而有较多的雨量。此外,属於寒流性质的中国沿岸流在台湾西侧台湾海峡中,自北而南沿着大陆海岸流动,造成台湾东西岸冬季气温的差异。例如台东成功与台南的1月份平均温度分别为18.8及17.4℃,相差超过1℃;而纬度相似的宜兰苏澳与福建省的厦门,温差更高达3.6℃。
贰、台湾的气温和降水特徵
台湾的纬度低,日照充足,平地年日照时数为2,100小时,但山区云量较多,平均小於1,000小时。平地年平均气温为23.6℃,月均温高於20℃的时间长达8个月,6-9月最热,平均气温可达27℃以上;12-2月为冬季,平均气温在15℃以上,由於受到大陆和海洋的双重影响,最低温发生在1或2月份,平均最低气温高於11℃。北部年平均气温约22℃,南部约25℃,两者的夏季温差不大,但冬季温差可达5℃左右。
平均而言,气温由平地往高山递减,北部地方山地每升高海拔100公尺,气温约降低0.6℃;中南部地区每升高海拔100公尺,气温约降低0.5℃。阿里山7月份平均气温为14.1℃,1月份平均气温为5.5℃;玉山7月份平均气温为7.5℃,1月份则为-1.6℃。
台湾年平均降水量在2,000毫米以上,约为世界平均降水量的3倍。山地降水量多於平地;中部山区年平均降水量约在3,000毫米左右,平地约1,800毫米,北部基隆年平均降水量可达3,600毫米;东部平地较西部多,前者约在1,500-3,000毫米,後者以大甲溪以南、曾文水库以北的嘉南平原中西部雨量最少,约在1,100-1,300毫米。局部有利於气流汇聚举升的山区,如基隆河上游、兰阳溪流域及大武山等,年平均雨量可达5,000毫米以上。
冬季除了北部和东北部雨量稍多外,其他地区雨量稀少;一般而言,78%的雨量集中发生在5-10月之间,以梅雨和台风为最主要的降水来源。受到季风和地形的影响,各地降水量的分布差异颇大;东部雨季雨量约占79%;西部地区愈往南,雨量的季节分布愈不平均。北部雨季雨量约占60%,中部约占78%,南部则高达90%。
参、台湾各季的环流系统与气候特徵
在上述各因素相互作用下所形成的季风环流主导台湾各地的气候特性。冬季主要为东北季风,夏季则为湿热的西南季风。随着盛行风向的季节变化,影响台湾地区天气的气团、局部环流和天气系统也出现明显的变化。冬季以乾冷的大陆气团为主,夏季则以湿暖的海洋气团为主。台湾的四季变化虽不如中、高纬度地区分明,但在各大气环流系统的消长变化过程中,各季仍显现一些独特的气候特徵。
一、冬季(12-2月)
由於太阳正射地球的纬度随着季节变动,使得地球的主要气压系统也在冬夏发生变化。深冬季节,西伯利亚内陆发展出威力极为强大的高气压系统,将其乾冷的气团势力伸展到台湾,成为控制台湾冬季天气的要角。由於台湾的纬度较低,受到大陆冷气团影响的程度与冷气团发源地的高压强度密切相关;当高气压系统的强度增强时,冷空气往外推进,形成锋面南下,东北季风强盛,气温下降。
原本乾冷的大陆气团在经过暖海面时变性,增加湿度,在抵达台湾後顺着山势举升,在东部及北部山区形成地形雨。由於气团携带的湿气有限,除了东北部山区下豪大雨的机会较高外,其余北部山地多呈现细雨绵绵的天气形态。东北季风所携带的水气,通常在迎风的中央山脉东侧山地即释放殆尽,使得处於背风侧的台湾西南部降雨机率相对极小。
冬季全台的平均降水量约为380毫米,只占全年平均降水量的15%,为四季中最乾的季节。但是苗栗以北受到东北季风的影响,迎风面的山区和基隆、宜兰等地,降水量都超过1,000毫米,与南部约60毫米的平均降水量,差距达16倍之多。
由於蒙古或西伯利亚冷气团的强弱呈现周期性的变动,平均每周有一锋面抵台,造成全台气温下降。不过东北季风在越过山脉後,因为空气的绝热增温作用,使得背风的中南部地区气温较北部高出5℃左右。一般而言,全台最低温经常出现在淡水或嘉义,前者乃因在东北季风最盛时首当其冲,迎向南下侵袭的冷气团;後者乃因位於空旷的平地,加上冬夜晴朗无云的天空,有利於地面长波辐射的散温作用而造成。
二、春季(3-5月)
冬末春初之际,西伯利亚的冷高压发展深厚,阻碍高空西风的北移,迫使其往南与地面的东北季风幅合。寒冷的东北季风潜入暖湿的西风之下,将其抬升而造成高空锋面,并成云致雨。一般以2-4月连续4天以上的降雨为春雨,雨量与东北季风密切相关。台湾地区春季的平均降雨日数为41天,其中东北部迎风面的基隆、宜兰等地有57天,北部地区50天、东部44天,南部最少,仅有21天。全岛春季雨量约为550毫米,占全年雨量的1/5左右;主要集中在北部地区和中部山区,其中阿里山的降水量约达900毫米,为全台降雨最多的地方。降水量愈往南愈少,最南端的恒春约只有二百多毫米,明显呈现北湿南乾的分布形态。各地春雨占年雨量的比例不一,北部基隆一带,约占全年25%,仅次於冬雨;台北附近则约占20%,略与梅雨相当;东北部宜兰和东部花莲的春雨仅占全年平均降雨量的15%左右。
由於大陆冷高压余威仍在,气温偏低,台湾平地的平均温度约为23℃,但南北部的温差达3-5℃,阿里山、玉山等高山则比平地低约10℃左右。此时来自南方的热带暖湿气流已逐渐增强,随着冷高压强度的变动,冷暖气团交互进驻,不但经常在两者交锋处出现绵绵细雨,气温的变化幅度也是四季中最大的。到了春季末期,南方来的暖气团更为稳定强大,与北方的冷气团势均力敌,常发展出滞留锋面,而进入梅雨季。
三、夏季(6-8月)
每年5、6月春末夏初时,大陆冷高压强度降低并逐渐往北退缩,相对的,太平洋高气压逐渐增强往西扩张势力,两者在华南和台湾地区交会,由於彼此势均力敌,处於拉锯状态,使其互动产生的锋面在一地持续相当时间,形成滞留锋面,带来连续性或间歇性的阴雨天气。这条云雨带通常较春雨的云雨带狭窄,并且往往在短时间内有小幅度的南北摆动。当冷空气加强时,稍微南移,当暖空气加强时,又往北推进,因此锋面附近地区经常出现忽晴忽雨的天气。又因为南北两侧空气的温差不大,因此不像春季冷锋过境时,会有明显的温度变化。不过两侧空气的湿度差异大,空气不稳定,经常形成豪雨。虽然在台湾这种滞留锋面发生的时间不完全与梅子成熟期相吻合,但是天气特徵与长江地区的梅雨类似,因此仍沿用「梅雨」的称呼。
南北气团的对峙,加上地形的影响,使得台湾各地梅雨季出现豪雨的机率不尽相同。一般而言,高山地区因为气流沿地形抬升、或因日照加热不平均产生的上坡风,最容易发生豪雨;频率最高的豪雨带分布在台南到阿里山之间,主轴呈东北─西南走向;北部地区的桃园、新竹海岸地区因为位於南方气流绕过中央山脉後的背山辐合带,空气易於在该处辐合举升,也常出现频繁的豪雨。
梅雨季一过,太平洋副热带高压环流成为台湾天气系统的主宰,此时盛行西南风,天气晴朗炎热。由於西南季风带来暖湿空气,加上白天气温高、对流旺盛,经常形成午後雷阵雨。
此外,太平洋热带洋面在春季之後经常有热带气旋生成,有时进一步发展成台风,成为影响台湾的重要天气系统。热带气旋和台风生成後的移动路径受到中尺度环流的影响,副热带高气压的位置和范围左右其主要移动的路径。每年4-10月是台湾受到台风侵袭的季节。不过7月以前,夏季副热带高压位置较为偏南,热带气旋或台风受到副热带高气压顺时钟环流的影响,通常向西北移动。此时,如果台风形成的纬度较高,会穿过琉球群岛,在中国浙江、江苏一带登陆。在7-9月间,台风形成的纬度较偏南,生成於菲律宾东部海面的台风,倾向往西北行进,经过巴士海峡而登陆台湾、广东或福建;发生在南海中部者,则倾向往东北行进,侵袭台湾。11月以後,由於副热带高气压系统缩减及北移,因此热带气旋多半在东经130°以东的太平洋转向北,较少登陆台湾,台风降雨机率大减。根据1958-2007年的统计资料,每年7-9月侵台的台风占所有侵台台风的76%,发生在10-12月者占12%,而1-6月侵台者占13%。
一般而言,夏季时台湾全岛均处於高温状态,南北部的温差不大。平均降水量约为950毫米,占全年总降水量的35%以上,主要源自台风。受到地形效应的影响,南部迎西南风的山地降水量最高,以阿里山最多,高达2,000毫米以上,降水量由南而北减少;离岛的澎湖最少,约仅500毫米。
四、秋季(9-11月)
秋季时因为太阳直射位置南移,太平洋副热带高气压逐渐退缩,大陆冷高压则渐次往南扩张其势力,使台湾再次受到两股冷暖气流交互作用的影响,忽而炎热,忽而凉爽。秋季平均气温约24.5℃,高低温则介於22-28℃。偶而当太平洋高压强度增大笼罩全台时,气温陡升犹如夏日,而有「秋老虎」之称。
台湾秋季仍受到台风的影响,但此时台风路径多半偏北,降水量则由南向北增加。11月後台风侵台机率大减,转由东北季风主导降水的分布,降雨形态也从急短的骤雨转为绵绵的阴雨,全台平均降水量约为700毫米,低於夏季,占全年总降水量的28%。不过局部地区降水量较高,阳明山地区和东北部迎风的山地最高,前者达2,000毫米以上,占该区年雨量的42%;东北部的宜兰和苏澳等也有将近50%的年降水量落於秋季。中南部的降水量约仅250毫米,仅占全年降水量的14%。
肆、台湾的气候类型
早期气候学家根据一年中太阳在地球上的辐射分布特徵,将地球分成不同的气候带;南北回归线(南、北纬23.5°)之间为热带,回归线与极圈(南、北纬66.5°)之间为温带,极圈之内为寒带。但是一地的气候并不只受到纬度的影响,根据纬度所划定的气候带中,因各地海陆分布、地形和洋流等环境的差异,存在非常不同的气温和雨量分布特性。根据上述各地气温和雨量的季节分布特徵,可将台湾细分成7个气候类型:温带夏热常湿气候、温带夏热冬乾气候、热带冬乾气候、热带常湿气候、热带季风气候、山地温带夏热常湿气候及高山寒带冬寒夏雨气候。
伍、台湾的灾害天气
当一地的气温或雨量明显异於平均状态,并超过自然环境的抗压力、农作物的生长极限或人为设施的应变容量时,即可能导致自然环境的巨变、人为设施的损坏,甚至人命的伤亡等灾害。由於影响台湾各季的环流系统并不相同,因此各季所发生的灾害天气亦有所差异;其中以春雨或梅雨未至所造成的乾旱、夏秋台风带来的风灾和水灾、冬季寒潮所造成的寒害等比较严重。其次,如由强烈冷锋所导致的冰雹或偶而发生的龙卷风,均可导致台湾各地居民生活上的不便甚或传出灾情。
一、台风
一个强烈的台风所蕴含的能量相当於1,000颗原子弹爆炸时所释放出的总能量,因此破坏力极强。其强风折损摧残树木、作物,暴雨触发山崩及土石流,不及宣泄的雨水则淹没农田及低洼地区,屡屡危及人民生命财产的安全,堪称台湾最严重的气象灾害。
二、梅雨
台湾的梅雨平均雨量约为450-500毫米,占年雨量的1/5左右,为台湾仅次於台风的主要水资源。当梅雨的降雨量太少时,就可能造成缺水甚至乾旱,其中又以冬、春季雨量本来就很稀少的中南部最为严重;若梅雨量太多,或因锋面气流的剧烈对流而激发冰雹或龙卷风时,也会对农作物造成重大损失。尤其当豪雨引发山崩或土石流时,更常造成生命财产的重大损失。
三、寒潮
当冬季蒙古、西伯利亚等地的强烈冷高压往低纬度地区扩展移动,将乾冷的空气推送到低纬度地区,造成气温的急遽下降时,常导致农作物和养殖渔业的损害。由於受到地形效应与夜间辐射冷却的影响,台湾西部的空旷地区的气温下降最为显着,灾情也最严重。
参考资料