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觀天測海、面戰颱風:第二代NTU海氣象觀測浮標

臺灣附近每年平均大約有3個颱風經過或登陸臺灣,颱風來襲期間除了造成大眾生活不便、生命財產遭受威脅之外,也必會造成一定程度的經濟和農業等的損失。因此根據多方觀測和預報資訊,充分掌握颱風動向等是做好防颱、減輕災害的重要工作。為了充分掌握颱風狀況於千里之外,在科技部自然司海洋學門協助推動,由國立臺灣大學海洋研究所執行之研究計畫「觀天測海、面戰颱風」行動,於2015年颱風季啟動,以本國技術發展自行整合的海氣象觀測浮標系統,迄今已捕捉到5個颱風暴風圈內的海、氣象資料,尤其上個月初西北太平洋颱風史上“最強的第一號颱風”尼伯特(Typhoon Nepartak)來時更是“雙箭一鵰”,兩座在西北太平洋的NTU浮標一前一後地測到颱風眼附近的大氣和海洋參數並透過人造衛星即時傳回,堪稱颱風觀測史上的“奇蹟”,引起各國颱風/颶風研究團隊及預報機構的高度重視。寶貴的海上現場資料,對研究颱風登陸前的演變以及跟黒潮之間的互動至關重要,此次任務的成功更展現了我國海洋研究深耕技術、厚植實力的成果。

 

颱風生成以後的暴風圈範圍、暴風的強化或衰退、移動速度和方向等等,往往受大氣條件、海洋上層環境、海水與大氣介面之間的水氣與熱量交換等眾多參數之交互影響而顯得變化多端,如何解開颱風與海洋互動間的複雜方程式,也是2010年我國海洋、大氣學界在科技部支助下參與國際西北太平洋颱風觀測計畫的主要科學目標。然而因為海洋現場觀測颱風極其困難,對於各項經驗公式(例如中心氣壓、海面風應力、浪高、海洋熱含量與颱風強度之關係等)裡的係數始終難有定論。為了克服海洋現場觀測的困難,2015年初起,臺大海洋所戮力提升浮標觀測技術,組成含教授、技術師、技術員等15位成員的浮標團隊,以低成本及不到半年的時間完成設計省電智慧型儀器中控系統、銥衛星資料傳送系統,以鋰電池取代太陽能板供電,整合與組裝海氣象觀測探針、儀器中控、電力供應、資料傳送四大系統於浮標上,由「海研一號」佈放在鵝鑾鼻東南東方250海浬,水深約5500公尺之海上,成功地記錄下蓮花、昌鴻、蘇迪勒、天鵝四個颱風暴風圈內的海、氣數據。

 

承2015年的經驗,浮標團隊再接再勵完成改良版的第二代NTU海氣象觀測浮標,再度以有限的經費和資源,於鵝鑾鼻東方約180海浬處(編號NTU2)和東南東方250海浬處(編號NTU1)佈放兩座浮標。甫下海一週就面戰強颱尼伯特,創下幾項亮眼紀錄:(一)事先根據強聖嬰年結束半年後的颱風路徑統計結果選定熱區佈放浮標,首個強颱路徑竟然接連穿過兩座浮標,浮標亦耐住17級的強風肆虐而堅守崗位;(二)棄傳統太陽能電極板供電,改以省電智慧型電路設計,浮標得以掛載更多的海、氣象探針,也能透過銥衛星通訊每18分鐘回傳一次空前大量的海面和水下的實測數據,在臺大海洋所網頁上即時公開展示資料圖像,供大眾查詢;(三)NTU2浮標記錄到颱風中心附近氣壓小於900百帕,強風造成海洋上層150公尺厚的水體混合均勻,連同海流速度、溫度、鹽度之即時測量,在颱風海洋觀測歷史裡相當罕見,這些資料透過網頁、社群媒體即時公開,立即引起國際颱風研究社群的關注,紛紛來信探詢,廣在群組間流傳、討論,也被中、英文版維基百科納入超級颱風尼伯特的條目之下。

 

此次浮標科技與觀測技術的深耕,乃奠基於科技部的長期以來對海洋科技的重視與支持,臺大海洋所方能組成堅強的浮標工作團隊,在電路設計、系統整合、探針校驗、組裝測試、錨碇設計、現場佈放、資料品管、資訊公開、科學研究、成果推廣等各方面分工合作,達成此艱難的任務。未來期盼發揮第二代NTU浮標的強大功能,建立西北太平洋浮標觀測網,除了能為我國災防觀測體系做出貢獻外,也能分享國際,贏得更多的認同與尊敬。

 

更新日期 : 2016/08/03