[國際]2018年南非開普敦旱災事件

[國際]2018年南非開普敦旱災事件

基本資訊

發生時間:2017年9月-2018年5月

影響區域:南非開普敦地區

一、事件描述

南非開普敦地區於2013至2014年,年降雨量相對豐沛,但自2015起由於受到連續3年的聖嬰現象與全球氣候變遷影響,原本豐雨季節卻見空前的乾旱,西開普敦省2014年至2015年主要水壩蓄水率從71.9%劇降到50.1%,雖然在2016年8月天降甘霖使得水情稍有緩解,但西開普敦省乾旱問題仍持續存在。 2017年5月主要大壩蓄水率低於10%,開普敦市成為本世紀最為嚴重的乾旱城市, 2017年9月開普敦市提升警戒至Level-5,限制每日人均民生用水100公升。2017年10月上旬,開普敦蓄水量估計僅有5個月的供應量,開普敦市啟動應急用水計畫,依據缺水的嚴重程度分階段進行,第1階段執行降低供水水壓,並針對偏遠地區進行不定期水費減免措施;第2階段,除關鍵用水外,關閉其餘供水系統;第3階段則限制取用主要大壩水源。2017年10月中旬,由於海水淡化公司合約之談判進度緩慢,浮現緊迫性供水問題。 2018年1月開普敦市長Patricia de Lille宣佈,如乾旱持續影響,主要水壩水位低於13.5%時(第一次評估為4/21,一週後政府又將臨界日提前至4月12日),該市將被迫關閉大部分城市供水,並啟動"Day Zero臨界日計畫"屆時開普敦市將成為第一個缺水的大城市。

1.1 地理位置

南非共和國(簡稱南非)位在非洲南緣,西開普敦省位於南緯33.55°S,與南半球澳洲雪梨和布宜諾斯艾利斯緯度相當,相當於北半球的上海市、摩洛哥、卡薩布蘭卡市。開普敦市(Cape Town,如圖1)為南非立法首都,國會及眾多政府部門座落於該市,開普敦中心地區位於開普半島的北端,地勢周高中低,被近乎直立的峭壁所包圍成類碗狀的地形,兩旁為魔鬼峰(Devil’s Peak)和獅頭峰(Lion’s Head),開普半島往大西洋方向伸展的山脊終點即為好望角。

圖 1 南非共和國西開普敦省位置圖
圖 1 南非共和國西開普敦省位置圖

 

開普敦市以其壯麗的自然景觀及碼頭聞名, 知名地標桌山被譽為「上帝之餐桌」,其近垂直懸崖和臺地峰頂標高約1,000公尺,以及印度洋和大西洋的交匯點好望角,位於開普敦南方約48公里,開普敦西瀕大西洋,為南非最著名的旅遊勝地之一,因其美麗的自然及地理環境,開普敦被稱為世界最美麗的城市之一。開普敦省境內共有16個大壩(如表1),為該地區及鄰近城市主要供水系統,其中主要有6大水壩(如圖 2)之蓄水量占所有蓄水量的90%,此次旱災事件主要6大水壩總蓄水量低於10%。

圖 2 西開普敦省主要大壩位置分布圖
圖 2 西開普敦省主要大壩位置分布圖
表 1 南非共和國水壩位置
表 1 南非共和國水壩位置

 

1.2 氣象分析

開普半島擁有地中海型氣候,四季分明,冬季為每年5至8月,西風帶和鋒面,從大西洋帶來豐沛的降水,平均溫度只有約7°C左右,從6月上旬到8月下旬,常見結構良好的冷鋒系統進入大西洋影響南非,屆時開普半島降水量偏大,盛行北風。夏季為每年11月下旬至翌年3月,氣候溫暖而乾燥,平均氣溫為26°C。因地形的分布不同,各地區的年降雨量不同(如表 2)。當地氣象學者專家表示,南非近4年來受聖嬰現象影響,四季的降雨量都異常的偏低,隨著時間的推移和積累,乾旱情況逐漸加劇,自2015年開始至2018年,開普敦地區正經歷一場百年來最嚴峻的缺水危機。

 表 2 開普敦市1961年至2015年氣候平均數據統計

表 2 開普敦市1961年至2015年氣候平均數據統計

 

開普敦大學針對南非天氣監測資料進行研究發現,自1933年有觀測數據以來,2015至2017年西開普敦省乾旱為最嚴重的3年,如圖3、圖4所示,其中以2017年最為嚴重,總降雨量為1933年以來最低記錄,6個主要水庫總可用水容積不足10%,旱災導致民生、公共衛生、工業發展、觀光旅遊及社會治安等議題嚴重發酵。

圖 3 2013年至2018年南非大水壩儲水容積比變化
圖 3 2013年至2018年南非大水壩儲水容積比變化
圖 4 南非6大水壩可用容積率歷年變化
圖 4 南非6大水壩可用容積率歷年變化

 

二、災情描述

2.1 疾病蔓延

西開普敦省衛生部指出,缺乏或不充分的洗手和未能徹底沖洗蔬菜、水果和其他生食會傳播病毒,自2017年初即有數十人死於腹瀉或染病死亡,尤其以新生兒威脅最劇。官員頻頻警告居民勿在受污染的容器中儲存水,以免造成霍亂、A型肝炎和傷寒等水性疾病可能會變得越來越普遍,公共衛生公司、研究中心和衛生服務單位也極為擔心水危機對醫療服務的影響。 2017年底開普敦各地的辦公樓和許多公共場所,廁所面臨無水可用,辦公室和公共建築中也節約用水以提供洗手液來代替傳統的洗手。該市敦促居民囤積應急飲用水,但這項政策意味居民必須花費更多時間與金錢來補充其民生用水,政府限制每人每日用水50公升(圖 5),並鼓勵減少如廁次數,降低非飲用水使用的時間與頻率,引發公共衛生專業人員的擔憂,衛生不足導致有2萬人死於腹瀉,其中以5歲以下幼童占比最高,尤其是在開普敦貧困地區,由於缺乏適當的衛生設施與乾淨的水資源,導致糞便口腔污染傳播的疾病肆虐,傳染病如滾雪球般的擴大,南非西開普是南非李斯特菌發病率第二高的國家。

 圖 5 開普敦市民排隊取水 (取自天下出版社-經濟學人)

圖 5 開普敦市民排隊取水
(取自天下出版社-經濟學人)

 

2.2 職安危機

許多實驗室和工廠工作場所必要的勞安設施為淋浴和洗眼,因在有害化學品暴露的情况下,必須有穩定的水源供應,在職業健康和安全規定中,要求所有應急淋浴器每分鐘必須泵出75公升乾淨水源,並持續至少15分鐘,這代表每次使用將消耗約三週的基本用水量,如果這些清洗站被禁止或限制使用,接觸高腐蝕性化學品的工作者將暴露在高風險的工作環境,後果影響甚鉅。 隨著環境和基礎設施的日益枯竭,在高用水地區的供水水壓降低,對於大型工業場所和倉儲場所的滅火系統也因而失效,伴隨火災的風險也大幅增加。

 

2.3 產業危機

西開普敦省是農業用水的最大消費區之一(占年用水量約29%)。開普敦及周邊地區的葡萄酒釀造業是該市重要的觀光資源,提供了約30萬個工作機會,擁有每年150萬名觀光遊客的經濟產值。 水危機影響了企業組織和各行各業,2015年世界經濟論壇全球風險報告,特別將水危機的風險列為最高風險。在嚴重乾旱影響下,企業經營成本大幅增加,導致企業經營不善,人才外流嚴重,當地經濟嚴重受創。

 

2.4 政治危機

南非地區供水責任由地方政府、省級政府和國家政府共同承擔。開普敦和西開普是由民主聯盟(DA,Democratic Alliance)執行管理,西開普省是唯一不由非洲國民大會(ANC,African National Congress)進行政治管理的省分。1998的水資源法中,規範國家政府作為國家水資源的“公共受託人”,必須確保水資源被保護、使用、開發、管理和控制,以永續和公平為目標。乾旱缺水一方面導致地方政府與地方政府之間的緊張關係,另一方面非ANC領導的國民政府,也造成了彼此的緊張氛圍,雙方常會出現互相指責水資源管理政策。

 

三、政府應變作為

  1. 西開普敦省2014年至2015年主要水壩蓄水率從71.9%劇降到50.1%,2015年開始Level-1限水。
  2. 2016年1月提升限水警戒至Level-2,同年11月晉級至Level-3。
  3. 雖然在2016年8月天降甘霖使得水情稍有緩解,但西開普敦省乾旱問題仍持續存在。2017年2月官方宣布限制用水警戒提升至Level-3B。
  4. 2017年5月主要大壩蓄水率不及10%,2017年6月該市提升限水警戒至Level-4B,同年9月提升警戒至Level-5,限制每日人均民生用水100公升,並鼓勵民眾使用灰水(回收水)沖廁,並限制每日人均耗水量87公升。
  5. 2017年10月上旬,估計開普敦蓄水量僅有5個月的供應量,同月開普敦市啟動應急用水計畫,依據缺水的嚴重程度分階段進行,第1階段執行降低供水水壓,並針對偏遠地區進行不定期水費減免措施;第2階段,除關鍵用水外,關閉其餘供水系統;第3階段則限制取用主要大壩水源。
  6. 2018年1月,開普敦市長Patricia de Lille宣佈,如乾旱持續影響,主要水壩水位低於13.5%時,該市將被迫關閉大部分城市供水,並啟動 " Day Zero臨界日計畫 “,屆時開普敦市將成為第一個缺水的大城市。
  7. 除透過工程手段提升儲水效能及增加水的來源外,更致力於教育面的工作,宣導民眾如何减少水資源浪費,從2015年到2018年初,平均民生用水消耗量節省率高達50%。
  8. 開普敦市目前正在著手建設4個新的海水淡化廠,以及新建污水回收站,截至2018年1月,這些工程項目已完成一半。

 

四、致災原因研判

4.1 人口增長 開普敦人口由1995年240萬人,至2018年估計人口為430萬人,短短23年人口數增加79%,而統計同期大壩蓄水量僅新增15%,根據開普敦市公布的用水統計資料顯示,城市用水占比64 %最高(如圖 6),農業灌溉用水29% 次之,其中城市用水中以民生用水55%最高(如圖 7)。

圖 6 西開普敦地區用水比例圖
圖 6 西開普敦地區用水比例圖
圖 7 西開普敦地區民生用水比例高
圖 7 西開普敦地區民生用水比例高

 

從1950到1999年,都市用水以每年4% 增長,與都市的人口增長相一致。1999年水資源的年消耗量達到3億3500萬立方公尺,2000年該國政府啟動執行「2025年非洲水願景計畫」,旨在「公平和永續地水資源利用,促進社會經濟發展」。 西元2000至2001年和2003至2004年間的乾旱期(如圖 8),啟動乾旱限水措施制。2007年該市實施「10年水資源需求管理戰略」,儘管人口持續增長,但透過長期的都市用水需求管理措施及水壩基礎建設的更新,曾經成功保持水資源的年消耗量低於1999年的水準。

 

圖 8 1933至2017年年降雨量及氣候模式預報降雨量
圖 8 1933至2017年年降雨量及氣候模式預報降雨量

 

2009年通過開普敦河大壩的落成啟用,大壩蓄水量從768萬立方公尺增加至8億9800萬立方公尺。儘管水務和林業部門透過工程手段新增了大壩的蓄水能力,但對於不斷增長的需求及民眾用水習慣的落後,仍不敵供需失衡的窘狀(如圖 9)。

圖 9 西開普敦水壩蓄水量幾乎乾枯 (取自 國家地理頻道)
圖 9 西開普敦水壩蓄水量幾乎乾枯
(取自 國家地理頻道)

 

4.2 氣候乾旱

開普敦地區為典型地中海氣候,夏季溫暖乾燥,降雨多集中於在冬季。西開普敦省主要有六個大型水壩,為民生、農業及工業用水主要來源。雖然在氣候變遷影響下,乾旱是造成都市缺水的因素之一,但有研究指出乾旱影響程度非主要原因,有學者指出人口增長、潛在的農業用途、外來物種入侵以及政府部門水資源管理規劃欠佳,才是造成都市嚴重缺水的主因。開普頓大學氣候系統分析小組進行統計分析,指出開普敦主要大壩蓄水量,雖然在過去十年中增加50%,但在2015至2017年間的年降降雨量非常罕見且嚴重的低於氣候平均值,2016年年降雨量更是自1933年以來觀測到最低的記錄。 部分科學家認為全球氣候變遷加劇,在過去的一個世紀中氣溫上升了攝氏1度。根據數值預報模式預測開普敦地區的氣溫,未來10年將再增加攝氏0.25度,這將使少雨的氣候發生旱災機率提高至7倍。過去的氣候模式顯示,由於全球氣候變遷,降雨量再創新低的機率大增,開普敦曾是水資源充沛的地方,但由於氣候變遷,冬天雨季大幅縮短,乾旱開始出現,過去三年多處水庫已經近乎乾涸(如圖 10)。

圖 10 西開普敦最大水壩Theewaterskloof Dam幾乎乾枯實況 (取自英國泰晤士報)
圖 10 西開普敦最大水壩Theewaterskloof Dam幾乎乾枯實況
(取自英國泰晤士報)

 

4.3 用水管理

依據2017年出口統計資料顯示,開普敦出口1億1,300萬加侖的葡萄酒,而生產每加侖的葡萄酒,需要耗費666到1,357加侖的水。此外,開普敦在2017年間出口約23萬噸柑橘類水果,造成約300億加侖的農用用水額外支出。2017缺水的情况下,為應對水資源短缺,農業部門限縮50%的農業用水,農業部門損失了14億美元(11億7,000萬美元)的出口收入 。也造成了全國流失37,000個就業機會,據估計,由於失業和通貨膨脹,導致50萬人口被推到貧困線以下。

 

4.4 危機處理

開普敦過去一直是城市管理的楷模,但近年來因為缺水危機處理不當飽受議論批評,就氣候而言,該城市對於水資源的依賴是典型的“靠天吃飯”,除了冬季的豐雨期外,其餘均為乾季,此與我國極為類似,主要降雨來源以春夏梅雨及颱風季為主,但開普敦市既無採取人工降雨等其他手段,對於尋找其他水資源,亦無長遠規劃及應急方案。 2017年創下年降雨量最低記錄,且在旱情持續惡化之際,政府部門仍抱持被動的處置方式,期待雨季的來臨,開普敦大學於2017年初即發布未來氣候展期趨勢,指出2017年即將到來的雨季,僅可貢獻大壩將近氣候平均40~50%的蓄水量,然而實際上受全球氣候變遷影響,2017年雨水匱乏,水壩蓄水率只剩下25%,政府部門頓時驚覺問題嚴重性,才啟動相關應變,為時已晚;且政府部門又將部分責任歸咎於民眾無響應節水號召,造成民怨而加劇缺水的危機。

 

五、檢討及借鏡

5.1 檢討

此次的旱災事件,需檢討的有以下幾點:

  1. 開普敦水資源管理及儲水系統建立在穩定的氣候上,但氣候變遷已改變該地區降水空間與時間的分布,導致水的來源不穩定,用水速度比先前預期的要快。
  2. 2017年10月中旬,由於海水淡化公司合約之談判進度緩慢,浮現緊迫性供水問題,顯示水資源管理部門對於水源管理及海水淡化工程推行緩慢且缺乏長遠規劃。
  3. 政策宣導受政治因素影響而無法落實。
  4. 各單位資訊無法有效整合,導致農業及民生用水比例居高。
  5. 開普敦雖在2015年獲得「限制水資源浪費」的優質城市殊榮,依舊無法避免「零日Day Zero」的到來,主要為民眾節水觀念不足所致。
  6. 增加水稅收的應急政策,造成民怨四起,無助推行節水政策。

 

5.2 借鏡

  1. 減少耗水:根據開普敦市2018年《水資源展望》政策白皮書中指出,針對水資源短缺問題,一方面除強化氣候變遷所帶來的影響評估,將增加預算進行科學研究,以利取得更為精確的氣候變化趨勢,作為旱季長期規劃的依據外,工程部分將進行水網路基礎設施的更新與電力供應系統及地下水網的串接,增加地下水體的可利用率,並增加廢水再利用的比率,及強化海水淡化能力,並持續研發耐旱農作物,減少耗水性的作物栽種。
  2. 降低漏水:根據德國環境顧問公司(GIZ)的資料顯示,在開發中國家有將近80%的水資源遭到浪費,已開發國家的美國,也有將近一半的水資源,因為年久失修的基礎設施與水網路而造成浪費。依據台灣自來水公司統計資料2016年本島漏水率亦高達16.16%,全台1年漏水高達逾六億二千萬噸,以基隆、台中、南投、花東、高雄、桃園比例最高,因此,亟應加速汰換舊水管,降低漏水率。
  3. 節水宣導:這場水危機,也促使政府對新增替代供水系統之研究與投資,有效地的挹注經費,可能有助於防止其他城市陷入同樣程度的缺水問題。雖然無法制止全球氣候變遷和人口的持續增長,但在這次用水危機中,透過教育改變用水習慣,已是文化改變上重要的突破。
  4. 乾旱認知: 2018年開普敦市政府部門透過全民節水措施和供水基礎設施改善,日用水量節約率達50%以上,但有科學家指出更為乾燥的氣候將有可能是常態,缺水的議題與民生用水習慣將是延緩"Day Zero計畫"執行的重要關鍵。

 

參考文獻

 

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