資料管理計畫與科學研究傳承——臺灣氣候智慧調適與跨領域氣候風險評估之研究

作者:周子琳、廖國偉、梁筱柔


前言:科技部自然司永續學門(已於 2022 年 7 月改名「國家科學及技術委員會」)自 2020 年 8 月開始推動資料管理方案(Data Management Plan, DMP)試辦計畫,透過經費補助的方式,鼓勵了數個整合型計畫提出 DMP。在兩年後,我們(研究資料管理推進室)邀請了台灣大學生物環境系統工程學系廖國偉教授團隊,分享其這段時間在資料管理上的經驗與感想。

團隊研究內容簡介

「臺灣氣候智慧調適與跨領域氣候風險評估之研究」是科技部為期三年的整合型研究計畫,目標是要建立跨領域氣候風險評估的整體架構與方法論,並落實於坡地災害、水資源及農業領域,以便提供決策者跨領域氣候調適以及決策上的建議。

本計畫由四個子計畫組成,子計畫一至三分別以坡地災害、水資源、農業領域的風險評估及動態調適路徑的建構為研究目標,子計畫四則為其他子計畫發展氣候智慧調適演算法、建立氣候風險地圖產製方法,並提供未來氣象的合成方法與資訊。各子計畫研究主題如下:

  • 子計畫一:氣候變遷下坡地災害跨領域風險評估與動態調適策略技術發展

  • 子計畫二:流域水資源管理之跨領域氣候風險評估與智慧調適

  • 子計畫三:糧食生產於未來氣候風險下之智慧調適策略評估

  • 子計畫四:發展氣候智慧調適演算法-跨領域風險評估與動態調適路徑建構

我們是子計畫一的研究團隊,以石門水庫集水區為研究對象,建構坡地災害領域在氣候變遷下的調適路徑。如前述,研究中所使用的氣候變遷下的未來雨量資料,是由子計畫四所產出,歷史降雨資料則來自全球衛星觀測降雨計畫 (Global Precipitation Measurement, GPM),該計畫由美國國家航空暨太空總署 (NASA) 與日本航空機構(JAXA)共同發起。

我們利用上述資料,設計石門水庫集水區內重現期 25102550100 年的雨型分布,配合地形圖(DEM)所產生的坡度地形資料,透過美國地質調查所 (USGS) 所發展,以網格為單位計算的「暫態降雨入滲淺層崩塌物理模式」(TRIGRS),針對淺層表土因水分入滲對邊坡穩定性造成的影響作分析。

最後,本團隊利用 TRIGRS 計算所得之各網格邊坡穩定安全係數蒙地卡羅與一階二次矩演算法,繪製集水區範圍在不同降雨強度下的崩塌風險地圖。本計畫產出成果後,子計畫二採用本團隊分析得到的崩塌點位,結合子計畫四產出的雨量資料,進行氣候變遷下水資源的風險評估,再將資料提供給子計畫三。子計畫三結合子計畫四生成的氣候資料,分析氣候變遷對作物產量的影響子計畫之間的資料傳遞如下圖。

NTU-Liao-1
圖一、各子計畫研究內容及資料傳遞關係(來源:廖國偉研究團隊)

 

資料儲存庫與研究資料保存再利用價值

本團隊在研究過程中產制及整理的資料,目前皆已上傳到中研院的「研究資料寄存所」(depositar) 此資料儲存庫 (data repository),待計畫完成後,即會開放使用權限供大眾參考使用。

前述資料包含石門水庫集水區最佳化土壤參數、石門水庫集水區96年至106年歷史崩塌資料、石門水庫集水區之水文頻率分析、雨型設計,及重現期為 年、年、10 年、25 年、50 年、100 年、200 年之延時 24 小時雨量資料、TRIGRS 分析結果等多筆資料,倘若未來機關或其他研究單位有興趣深入了解本計畫的執行流程,到 depositar 上即可瀏覽詳細的資料內容。

由於資料產製過程步驟繁縟且耗時,加上如雨型設計及不同重現期下延時 24 小時的設計時雨量等資料,屬分析常用的基本氣象資料,未來研究極有可能會使用到相同的資料,且未來若有計畫針對相關主題進行更深入的研究亦可到資料儲存庫直接沿用本團隊的資料。希望本團隊可以達到資料傳承的目標,為將來的研究舖下基礎,減少前置作業的時間同時提高研究效率及品質。

資料論文期刊認可管理資料付出的努力

「資料論文期刊」是為了認可研究人員準備、整理和描述研究數據的努力而創立的學術期刊,發表內容以描述數據為主,搭配儲存庫存放及刊登資料,論文內容領域同儕審查(Peer reviewed)。國外常見的資料論文期刊有 Scientific DataBiodiversity Data JournalGeoscience Data Journal 等,國內則有《台灣生物多樣性研究》。近年來學者日漸重視數據的保存及重複利用的價值,故資料論文期刊搭配各個資料儲存庫為學者提供相關平台,投稿內容僅著重於產生及收集資料的方法、資料類型、資料集背景資訊 (metadata)、存放資料的儲存庫等,無須描述對數據進一步分析及研究的過程。本團隊目前正在準備以 depositar 作為資料寄存場所投稿到國外資料論文期刊,希望研究人員在處理和管理資料上所付出的努力也可受到肯定。

挑戰與願景

國內資料管理計畫還沒有太多案例,團隊目前主要參考國外做法加以調整,相信還有很多進步空間。若想達到有效的資料傳承效果,描述資料上需十分嚴謹以協助後續使用者全面瞭解資料集的內容,雖然資料集上會註記資料發布者的聯絡方式,但時間久了發布人員也未必記得詳情,這也是有效管理資料的一項挑戰。另外,上傳到 depositar 的資料並不會受到審查,在使用儲存庫裡的資料時需自行判斷來源的可靠度,可能會降低研究人員對資料的使用意願

雖然現今網絡科技發達,專業學者的研究成果卻往往不容易獲取,希望日後透過資料管理及資料儲存庫提升研究數據的價值,除了造福專業學者,亦可使數據普及化,提高社會對各個領域的專業知識。