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當降雨變成「一次倒下來」,城市的災防科技如何即時應變?

115/05/29 瀏覽次數 1005
全球氣候變遷加劇,「降雨型態」也出現極端變化,不只颱風會帶來強降雨,低壓帶、西南氣流,也都可能造成淹水災情。(圖片來源Shutterstock)

全球氣候變遷加劇,「降雨型態」也出現極端變化,不只颱風會帶來強降雨,低壓帶、西南氣流,也都可能造成淹水災情。(圖片來源Shutterstock)

全球氣候變遷加劇,「降雨型態」也出現極端變化,不只颱風會帶來強降雨,低壓帶、西南氣流都可能造成淹水災情。2025 年 7 月底,受西南氣流影響,中南部連續豪雨一週,在8月2日臺南永康清晨時雨量103.5毫米突破歷史紀錄,高雄桃源、嘉南山區甚至發生土石流崩塌與人員傷亡災情。國家災害防救科技中心統計,這場豪雨累積雨量,直逼 2009 年的莫拉克颱風。

當降雨從季節性事件,變成隨時可能發生的風險,城市的預警、應變與檢討,每一個環節都需要透過更新的科技工具,強化判斷精準度。本文訪問國家災害防救科技中心氣象組于宜強組長、國家災害防救科技中心坡地與洪旱組張志新組長、經濟部水利署水利防災組林益生組長,以及國立臺灣大學土木系游景雲教授,從預警、應變、檢討三個面向,剖析臺灣面對強降雨的應變系統。

「年總雨量」沒變,變的是「強度與節奏」

「我們並沒有看到『年總降雨量』明顯增加,但降雨條件的變異增大了。」游景雲教授指出,近年來,兩、三個小時內集中下完大量雨水的「短延時強降雨」,愈來愈頻繁。

「強降雨」是指短時間內雨勢強烈、達氣象署「大雨」以上等級(包括:大雨、豪雨、大豪雨、超大豪雨)的降雨現象,也就是24小時累積雨量達 80 毫米以上,或 1 小時雨量達 40 毫米以上 ;而所謂的「短延時強降雨」則是防災領域常用的概念,特色是雨下得「又快又集中」,目前常用的標準是, 1 小時雨量達 40 毫米以上,或 3 小時累積雨量達 100 毫米以上。

「氣候變遷導致全球氣溫持續升高,也讓大氣能夠容納更多水氣。就像屋頂上的水塔變大後,可以儲存更多的水;但當水一次傾倒下來時,就如同短時間的強降雨,容易引發淹水災害。」于宜強組長形容,過去的降雨型態較像「分散的小雨」,如今則逐漸轉變為「短時間集中傾瀉的強降雨」。

「降雨日數變少了,但集中在某些日子下,強度是變大的。」林益生組長指出,當「少雨」的日子變多,而「降雨」來時又特別激烈,這種降雨型態的兩極化,導致城市與山區承受的壓力,也跟著增加。

從降雨資料到淹水模擬,預警壓縮到接近即時

降雨變強,淹水風險也跟著上升。游景雲教授解釋,從科學的角度,「淹水」成因可分為兩種:一是「內水」,指的是下水道排不及,雨水在街道上積起來;另一種是「外水」,指的是河川水位上升、溢出堤防,淹進市區。「內水比的是降雨強度跟下水道的容量;外水要看的是降雨總量、河川的進流量與通洪量。」

這個區分背後,藏著臺灣防洪二十多年的歷史脈絡。2006 年,政府推動「易淹水地區水患治理計畫」,分 8 年編列1,160億元特別預算,加上後續延伸的流域治理與前瞻基礎建設等計畫,治理重點都放在「外水」,包括拓寬河道、加高堤防、興建滯洪池。

隨著外水工程逐步到位,現在城市最常見的災情,已經從河川溢堤,轉向「短延時強降雨造成下水道排不及」的內水問題。

要推估淹水範圍,需要的不只是氣象資料,還有地形、排水、河川等多重資料的整合運算。

從降雨資料到淹水模擬,預警壓縮到接近即時

降雨變強,淹水風險也跟著上升。游景雲教授解釋,從科學的角度,「淹水」成因可分為兩種:一是「內水」,指的是下水道排不及,雨水在街道上積起來;另一種是「外水」,指的是河川水位上升、溢出堤防,淹進市區。「內水比的是降雨強度跟下水道的容量;外水要看的是降雨總量、河川的進流量與通洪量。」

這個區分背後,藏著臺灣防洪二十多年的歷史脈絡。2006 年,政府推動「易淹水地區水患治理計畫」,分 8 年編列1,160億元特別預算,加上後續延伸的流域治理與前瞻基礎建設等計畫,治理重點都放在「外水」,包括拓寬河道、加高堤防、興建滯洪池。

隨著外水工程逐步到位,現在城市最常見的災情,已經從河川溢堤,轉向「短延時強降雨造成下水道排不及」的內水問題。

要推估淹水範圍,需要的不只是氣象資料,還有地形、排水、河川等多重資料的整合運算。

災防中心目前發展淹水模擬,從三維地形模型,分析雨水落地後的流向與可能淹水的區域。(圖片來源災防科技中心)

災防中心目前發展淹水模擬,從三維地形模型,分析雨水落地後的流向與可能淹水的區域。(圖片來源災防科技中心)

張志新組長解釋,災防中心目前發展的淹水模擬,從三維地形模型,計算雨水落地後的流向、流量與可能淹水區域,簡單來說,就是一個「把下雨後的水怎麼流、會淹到哪裡、下水道排水夠不夠」先在電腦裡跑一次的模擬分析,「目前效能 30 分鐘內就可以算完一次,颱洪事件中每6小時就更新一次,運算的是未來 24 小時的結果。」張志新組長說,模擬結果會應用在災害應變中心情資研判作業,提供給指揮官調度與決策的依據。

模擬精度的提升,仰賴的是觀測資料的更新頻率。例如由氣象署開發的「落雨小幫手」預警系統,透過雷達觀測,每10分鐘掃描一次天空,將降雨狀況回傳系統;再結合福衛七號的大氣資料提升解析度,每10分鐘自動發布一次最新的降雨推估。「6個小時裡面,更新36 次。不斷在修正降雨預報。」于宜強組長說。

即時資料驅動,閘門與抽水站同步啟動

當降雨預警轉為實際降雨,應變的主角就從預報員,換成水利設施的調度人員。

近年來,水利署的調度邏輯出現一個重要轉變:從「雨下了再反應」變成「預報出來就開始準備」。林益生組長舉例,當預報顯示未來可能有較大雨量時,下水道系統就會提前啟動抽水站,把管道內既有的水量先抽掉,騰出容量;同樣的,滯洪池也會提前排空。

抽水站與閘門啟動的同時,災害應變中心的決策端,也需要即時的現場水位或是淹水情境。張志新組長指出,災防科技中心彙整各部會專業的水位監測曲線、CCTV影像,淹水感測器等資料轉成災害範圍地圖、淹水深度的視覺化呈現,協助指揮官更快理解、做出合適決策。

此外,災防中心還導入「公民回報」機制,民眾在淹水現場拍下的照片、影片,經過彙整後,補充固定監測資料無法覆蓋的細節。當分析告訴指揮官某區「可能會淹」,公民回報則提供「已經淹了」的資訊,兩者交叉驗證。

當預警系統、硬體調度、模擬推估與現場回報,四條線同時運作,城市面對強降雨的應變,已不再仰賴單一資料源,而是多重資訊的即時整合。但即便如此,當降雨強度超過某個臨界點,所有的應變都會逼近系統的極限。

再強的排水標準,也有設計極限

當降雨強度逼近系統極限,城市最該檢討的,是排水容量本身。

游景雲教授指出,臺灣都市的雨水下水道,一般設計標準是每小時可承受 60 到 70 毫米的降雨;臺北市的標準達到 78.8 毫米;信義計畫區等新開發區域,甚至已提升到 90 多毫米。

「在這種比較極端的降雨要不淹水,其實是非常困難。」林益生組長坦言。「短延時強降雨,只要下到那個標準,幾乎所有的地區都會造成淹水災害。」張志新組長接著解釋,這類降雨雨勢從開始到結束僅1到3個小時,災害模擬與應變的時間都極為有限。

回到一個務實問題:當排水有極限,下水道無法承擔所有降雨,該怎麼辦?

正是這個問題,推動了2019年《水利法》修正,核心是將「洪水只由下水道承擔」改為「水道與土地共同承擔」。政府要求,達一定規模以上、且可能增加逕流量的開發案,必須提出出流管制計畫書,包含滯洪、貯留或其他削減洪峰流量措施,確保建案開發後,逕流量不會顯著增加,每一個新的開發案,都成為防洪網絡的一部分。

每場重要的災害事件後,各部會透過衛星與無人機進行勘災,其中無人機因機動性高、可深入人員難以到達的崩塌地,成為掌握災情的重要工具。(圖片來源Shutterstock)

每場重要的災害事件後,各部會透過衛星與無人機進行勘災,其中無人機因機動性高、可深入人員難以到達的崩塌地,成為掌握災情的重要工具。(圖片來源Shutterstock)

當「精準」不再是唯一判準,防災是一場風險管理

從預警、應變到檢討,臺灣面對強降雨的這套系統,每一個環節都在朝「更即時、更精細」的方向推進。但科技仍有極限,再快的運算、再準的模擬,都無法完全消除淹水。

災害精準預測的難度很高,而且有高度的不確定性。張志新組長提出一個重要觀念:防災不是追求漂亮的準確數字,而是風險管理,盡可能的去分析潛在風險、提早做災害預防準備,不要漏掉任何一個真實發生的災害。

「科技傳遞會愈來愈精準,但預防和救災還是得靠人。」林益生組長說,從村里長清淤、志工通報、到民眾預防性撤離,這些行動,都無法被任何科技模型取代。

每一場重要災害之後,政府各單位會以衛星與無人機等遙測技術進行災後勘災。衛星的優勢是可以「全臺灣掌握」,但受天候限制,衛星不見得隨時隨地都經過臺灣上空,雲散掉了才可以拍得到地面,有時會錯過關鍵時刻。無人機機動性高,可以補上衛星的空白,「現在用最多的是去看崩塌地,人上不去,但無人機可以知道崩塌的範圍、有沒有影響到旁邊設施。」張志新組長指出,成本低、機動性高、影像品質好,是無人機在勘災現場的優勢。

當各項勘災資料回到災防系統後,會回饋到淹水模擬技術的發展、修正水文模型參數,成為下一次預警的基礎。

降雨型態正在改變,城市的防災系統也在改變。科技走得很前面,但「準確」不再是唯一指標,能不能捕捉所有潛在的風險,透過行動進行有效防災,才是這個時代的防災邏輯。

資料來源

1. 國家災害防救科技中心氣象組于宜強組長

2. 國家災害防救科技中心坡地與洪旱組張志新組長

3. 經濟部水利署水利防災組林益生組長

4. 國立臺灣大學土木系游景雲教授

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