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研究生: 王筱媛
Shiau-Yuan Wang
論文名稱: 氣候變遷曾文水庫集水區颱風山崩風險評估
Risk Assessment of Landslide Induced by Typhoon Events under Climate Change in the Zengwen Reservoir Watershed
指導教授: 李明旭
Ming-Hsu Li
董家鈞
Jia-Jyun Dong
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 地球科學學院 - 水文與海洋科學研究所
Graduate Instittue of Hydrological and Oceanic Sciences
論文出版年: 2025
畢業學年度: 113
語文別: 中文
論文頁數: 125
中文關鍵詞: 颱風山崩隨機森林氣候變遷山崩風險評估
外文關鍵詞: Typhoon Landslide, Random Forest, Climate Change, Landslide Risk Assement
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  • 氣候變遷可能改變侵台颱風的強度與頻率,進而影響山崩風險的時空分布特徵。本研究探討山崩風險根據IPCC的定義分成三項指標,分別是脆弱度、危害度與暴露度。選定居民為保全對象以計算暴露度,加上氣候因素與非氣候因素作為危害度與脆弱度。研究區域為曾文水庫集水區,首先使用隨機森林分類法將四次颱風事件山崩目錄整理成訓練集(賀伯颱風、海棠颱風、卡玫基颱風)和測試集(莫拉克颱風)。主要的山崩潛感因子包括坡度、坡向、高程、NDVI、河距和道路距,合併誘發因子總降雨量和最大時雨量以建立山崩潛感值模型。以莫拉克事件驗證模型,AUC為0.81,顯示模型有能力判別颱風事件所誘發的山崩。
    去除誘發因子建模,可計算基礎山崩潛感值作為脆弱度。危害度計算以台灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台AR5 GWLs升溫2度與4度動力降尺度颱風事件的降雨量資料進行分析。事件總降雨量與最大時雨量以標準分數法計算後為危害度,其在世紀中的變化率為0.4%,在世紀末為1.9%。統計人口密度與推估資料,預計人口在世紀中將下降約16.4%,在世紀末將下降34.1%,經標準分數法計算後為暴露度指標。整合以上三個指標便可計算出該地區的氣候變遷山崩風險值,風險變化率在世紀中為-0.8%,在世紀末為1.6%。
    經由山崩風險評估,可知曾文水庫集水區的山崩風險在不同時期的差異不大,但空間分布具有明顯差異,當得知高風險區域後,便能優先處理該區域,以降低氣候變遷下山崩造成的威脅。


    Climate change may cause changes in typhoons’ intensity and frequency, affecting the spatial and temporal characteristics of landslide risks. Following the IPCC framework, landslide risk is assessed by the combination of hazard, vulnerability, and exposure. Vulnerability refers to basic landslide susceptibility. Population density is the exposure, while maximum hourly rainfall and total rainfall in a typhoon event represent the hazard. The study area is the Zengwen Reservoir watershed. Landslide susceptibility was modeled using a Random Forest classifier trained on three typhoon-induced landslide inventories (i.e., Herb, Haitang, Kalmaegi) and validated on Morakot. Key factors include slope, aspect, elevation, NDVI, distances to rivers and roads, and total and maximum hourly rainfall. The model achieved an AUC of 0.81, indicating high predictive accuracy.
    Vulnerability was estimated using a model excluding triggering factors. Hazard was derived from downscaled rainfall projections under AR5 GWLs 2°C and 4°C warming scenarios from the TCCIP (Taiwan Climate Change Projection Information and Adaptation Knowledge Platform). Standardized scores of maximum hourly rainfall and total rainfall showed hazard increases of 0.4% by mid-century and 1.9% by end-century. Exposure was quantified using projected population density, indicating a decline of 16.4% and 34.1% for the same periods, respectively. Integrating these factors, landslide risk is projected to decrease slightly by 0.8% in mid-century and increase by 1.6% by the end of the century.
    Although overall landslide risk in the Zengwen Reservoir watershed shows minimal variation, spatial distribution shifts significantly, identifying high-risk areas allows for targeted mitigation to reduce landslide impacts under future climate conditions.

    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2研究目的 2 1.3研究架構 2 第二章 文獻回顧 4 2.1山崩潛感分析相關研究 4 2.2山崩災害風險評估相關研究 9 2.3氣候變遷風險評估相關研究 11 第三章 研究方法 18 3.1隨機森林分類法 19 3.2驗證指標 25 3.3標準分數法 28 3.4氣候變遷風險分析與資料 29 第四章 研究資料 31 4.1研究區域概述 31 4.2資料蒐集與整理 33 4.3建立潛感因子與誘發因子 35 4.4潛感因子篩選 41 第五章 山崩潛感分析 55 5.1訓練模型 56 5.2驗證模型 57 5.3莫拉克事件分析結果 58 5.4基礎山崩潛感圖 59 第六章 氣候變遷山崩風險分析 61 6.1脆弱度評估 62 6.2氣候變遷危害度評估 63 6.3暴露度評估 69 6.4氣候變遷山崩衝擊度評估 74 6.5氣候變遷山崩風險評估 77 第七章 結果與討論 82 7.1風險與基礎山崩潛感值 82 7.2風險與降雨 90 7.3風險與人口密度 90 7.4以正規化(Normalization)計算各指標與風險成果 96 7.5衝擊度的應用:道路山崩風險 100 第八章 結論與建議 102 8.1結論 102 8.2建議 103 參考文獻 105

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