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1.4-IV | 國中 13–15 歲 | 4 個活動

水在哪裡?
當循環被加速的那一刻

蒸發、ENSO、溫鹽環流與社區水韌性

UNESCO ESD | 繁體中文

思辨問題

地球上總水量千年來幾乎不變,
那為什麼會有地方缺水?

不是水變少了——是水的「分布」「時機」「形態」正在劇烈重組。

活動 1

水在地球上怎麼跑?

自然水循環七動詞,以及全球暖化如何強化水循環的兩端。

C1 水循環機制 C2 集水區測繪
活動 1 — 步驟 1

水循環七動詞

蒸發
evaporation — 水從海、湖、土壤表面轉為水氣
蒸騰
transpiration — 植物從葉背釋放水氣
凝結
condensation — 水氣遇冷形成雲與霧
降水
precipitation — 雨、雪、冰雹落回地面
昇華
sublimation — 冰雪直接變水氣,不經液態
逕流
run-off — 雨水在地表流入河川
第七個:入滲(infiltration) — 雨水滲入土壤補注地下水;若降雨太強或地面不透水,大多變逕流而非入滲。
C1
活動 1 — 步驟 2

暖化如何強化水循環

+7% / °C
Clausius-Clapeyron 關係式:大氣每升溫 1°C,能容納的水氣約增加 7%(IPCC AR6 WG1 Ch.8)
  • 蒸發更旺盛:海面與土壤水氣釋放加速。
  • 單次降雨更猛烈:大氣儲水更多,一次傾下更強。
  • 兩端極化:濕的時候更濕、乾的時候更乾——發生在哪裡、多常發生取決於大氣環流,不是單向變乾。
  • 注意:全球平均降雨每暖化 1°C 只增約 1–3%;增約 7% 的是大氣可容納的水氣,以及極端強降雨的強度(IPCC AR6 WG1 SPM B.2.4、第 8 章)。
  • 升溫 2°C → 大氣水氣容量約增 14%,極端降雨強度同步增強。
C1
活動 1–2 — 臺灣水文

臺灣:總雨量增,為何仍缺水?

78%
年雨量集中於 5–10 月;僅 22% 落在 11–4 月枯水期
19.4 億 m³
40 座主要水庫有效容量合計(2023 年底),約相當於全國 1.4 個月總用水量
入滲 ↓
逕流與蒸發散增幅大於降雨增量,地下水補注反而減少
四大衝擊:① 水文衝擊(入滲減少)② 河川流量(豐枯差擴大)③ 供水系統(水庫蓄水不足)④ 複合型災害(豪雨+土石流)
C1C2
活動 2

集水區踏查與家鄉水文

繪製集水區、測量降雨、觀察臺灣水文的豐枯失衡。

C2 集水區 B1 公民科學
活動 2 — 步驟 1

集水區:水治理的基本單位

— 3D 集水區剖面圖 概念整理圖
集水區:水治理的基本單位 集水區剖面示意圖:左右兩座山的稜線是分水嶺,集水區邊界以分水嶺(稜線)劃定。雨水落下後一部分沿坡面成為逕流,匯入左右兩條支流,再流入山谷中的主河道(集水區出口);一部分入滲成為地下水層(入滲補注)。右側上游山坡砍樹,下游就可能洪水,水治理必須跨行政區。教學示意,非特定流域實測圖。 入滲→地下水 地下水層(入滲補注)分水嶺分水嶺支流支流逕流逕流主河道(集水區出口) 集水區邊界以分水嶺(稜線)劃定 上游砍樹→下游洪水水治理必須跨行政區 示意圖 集水區剖面示意:分水嶺、逕流、入滲與匯流 示意圖:集水區概念(教學示意,非特定流域實測圖)
集水區:水治理的基本單位
  • 集水區(watershed):降雨最終匯流至同一出口的地理區域,以分水嶺為邊界。
  • 上游砍樹 → 下游淹水;上游污染 → 下游受害——水治理必須跨行政區。
  • 任務:在學校附近等高線地圖標出集水區邊界、≥2 條支流、集水區出口。
C2
活動 2 — 步驟 2

家鄉雨量週記:公民科學行動

課後作業(連續 7 日)
方法 A:自製簡易雨量筒(漏斗+刻度瓶),每天記錄毫米數、降雨時段。
方法 B:抄錄中央氣象署開放資料最近測站的逐時雨量。
記錄格式:日期、雨量(mm)、天氣系統(鋒面/午後雷陣雨/颱風…)、個人觀察。
  • ≥5 日有效紀錄為達標;第 8 節繳交並和班上數據合併分析。
  • 思考:連續無降雨日(CDD)你測到幾天?這對地下水補注有何影響?
C2B1
活動 3

海洋遙控天氣

ENSO 機制、溫鹽環流與臨界點——從太平洋一小塊海溫,到全球天氣。

C3 溫鹽環流 C4 ENSO S1 關懷
活動 3 — 步驟 1

ENSO:海溫異常如何遙控全球

+0.5°C
Niño-3.4 區域判定門檻:連續 5 次重疊三個月平均超過此值即為聖嬰(El Niño,NOAA 判定)
2–7 年
ENSO 循環週期(不規則);2015–16、2023–24 都是強聖嬰年
  • 聖嬰年:臺灣易暖冬、秋雨偏少、隔年春雨增加;颱風生成位置偏東南、強度略強,但侵臺個數差異不大;印尼乾旱;美國加州降雨增。
  • 反聖嬰(La Niña)年:信風加強、東太平洋更冷;臺灣易偏冷、隔年涼夏,秋季東部降雨增加;澳洲洪水、東非乾旱。
  • 注意:不能把所有極端天氣歸因 ENSO,暖化背景與 ENSO 訊號會疊加。
C4
活動 3 — 步驟 2

ENSO 在地證據:小組任務

小組查找(1 分鐘上臺報告)
查找一則 2023–24 強聖嬰期間的極端天氣新聞,辨識:
① 事件地點與時間
② 這是 ENSO 遙控、長期暖化,還是兩者疊加?
③ 受影響最深的是哪些族群?(S1 關懷視角)
  • 2024 年 4 月全球均溫連續 11 個月創新高,部分與聖嬰背景疊加。
  • 菲律賓乾旱、東非洪水、臺灣暖冬都是可查找的主題。
C4S1
活動 3 — 步驟 3

溫鹽環流與臨界點

— 全球海洋傳送帶動畫截圖 情境插畫
溫鹽環流與臨界點 全球溫鹽環流(海洋傳送帶)示意圖:表層暖流自南大西洋往北,經加勒比海與墨西哥灣流到北大西洋,在北大西洋下沉點冷卻下沉;深層冷水向南流到南極洲附近,再進入印度洋與太平洋湧升,並以印太暖流回流,約 1,000 年循環一圈。IPCC AR6 關鍵評估:本世紀 AMOC 極可能持續減弱;若崩潰,可能使歐洲變乾、北大西洋周邊降溫、熱帶降雨帶南移、亞洲季風受衝擊;IPCC 評估本世紀突然崩潰的可能性不高(中度信心),崩潰被視為可能的臨界點之一。路徑為概念示意,非精確地理位置。 示意圖 全球溫鹽環流(海洋傳送帶)示意圖 IPCC AR6 WG1 Ch.9 | 路徑為概念示意,非精確地理位置 北美洲南美洲西歐非洲亞洲澳洲臺灣南極洲(深層冷水形成區)暖流(表層)北大西洋下沉點印太暖流回流 IPCC AR6 關鍵評估本世紀 AMOC「極可能」持續減弱若崩潰→歐洲變乾、北大西洋周邊降溫熱帶降雨帶南移、亞洲季風受衝擊可能的臨界點之一;本世紀突然崩潰可能性不高IPCC AR6 WG1(中度信心,2021)表層暖流 深層冷水流(約 1,000 年循環一圈) 概念示意圖,非精確地理路徑
溫鹽環流與臨界點
  • 西歐冬天比同緯度的北美東部溫和,差距可達 15–20°C;主因是盛行西風把海洋暖空氣帶進歐洲,海流熱輸送只占一小部分(Seager et al., 2002)。
  • IPCC AR6 評估:本世紀 AMOC「極可能」(very likely)持續減弱。
  • 若 AMOC 崩潰,可能造成區域天氣劇變,例如歐洲變乾、北大西洋周邊降溫、亞洲與非洲季風減弱;但 IPCC 評估本世紀突然崩潰的可能性不高(中度信心),崩潰被視為可能的臨界點之一(IPCC AR6 WG1 SPM C.3.4)。
  • 「極可能減弱」≠「極可能崩潰」——崩潰時程仍有高度不確定性。
C3
活動 3 — 步驟 4

倫理兩難辯論:氣候正義

辯題
若 AMOC 崩潰主要衝擊西歐,ENSO 異常主要衝擊太平洋島國,臺灣是中高排放、中度受衝擊——我們應該負多少減碳成本?
  • 正方 3 分鐘陳述 → 反方 3 分鐘 → 2 分鐘質詢。
  • 關鍵詞提示:CBDR(共同但差異責任)、氣候融資、調適 vs 減緩。
  • 學習單 §5 完成 CER:主張(Claim)、證據(Evidence,含數字)、理由(Reasoning)。
C3S1
活動 4

從情緒到行動

莫拉克案例的情緒反應、氣候焦慮調適,以及社區水韌性提案書。

S1 S2 情緒韌性 B1 B2 社區行動
活動 4 — 步驟 1|莫拉克案例

2009 年莫拉克颱風

約 3,060 mm
阿里山站颱風期間累積雨量;48 小時就有 2,361 mm,比臺灣平均一整年雨量(約 2,500 mm)還多
約 700 人
全台死亡失蹤人數;小林村山崩滅村
60 秒情緒書寫:你現在的感受是什麼?
悲傷?憤怒?無力?決心?
沒有對錯答案——把它寫下來。
S1S2
活動 4 — 步驟 2|全校途徑(WSA)

社區水韌性的四個面向

治理 Governance
成立「校園水資源委員會」,學生代表加教師加總務處,提案經學生議會進校務會議。
課程 Curriculum
跨科整合——自然(蒸發潛熱)、社會(SDG 6)、地理(等高線集水區)、國文(倡議文)、綜合(情緒韌性)。
校園運作 Operations
雨水回收澆花、兩段式沖水、感應龍頭、每月公告用水量;學生做用水稽核記錄漏水浪費點。
社群 Community
與里辦合作清淤、與 NGO 合辦水資源講座、與家長會推「家庭節水挑戰」。
B1B2
活動 4 — 步驟 3|專題任務

社區水循環韌性提案書

必備欄位(WSA 四面向均需勾選)
① 現況盤點:校園用水與排水清單(廁所、洗手台、澆灌、積水點、雨水去向)
② 問題定義:鎖定最可行的切入點
③ CER 論證:主張+含數字的證據+理由
④ 可行動步驟:誰、做什麼、何時
⑤ 脆弱族群考量:誰最先受衝擊?如何納入?
⑥ 成效 KPI:如何測量?
  • 每組 1 分鐘閃電提案,全班以 WSA 四面向 checkbox 評分。
  • 選出 1 組送校長信箱與里辦公室。
B1B2C2
四節課的核心洞見

三個關鍵詞帶走

💧
強化水循環
+1°C → 大氣可容納水氣 +7%,濕的時候更濕、乾的時候更乾。臺灣:78% 雨量集中夏季、主要水庫容量約相當於 1.4 個月用水。
🌊
海洋遙控
ENSO 每 2–7 年遙控全球天氣;AMOC「極可能」減弱,崩潰被視為可能的臨界點之一。
🏘️
韌性行動
情緒反應是正常的;調適三步驟——承認、行動、建立社群。WSA 四面向讓提案真正落地。
三個帶回家的問題:① 海洋鹼化地球工程——你支持研究它嗎?② 半導體廠 vs 農民限水,你怎麼分最合理?③ 你這年紀最該優先:個人節水、學校政策,還是公共倡議?