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▲浮標結構與運作示意圖。
「颱風是海洋和大氣交互作用。」海洋所副教授
楊穎堅說,海洋上層的暖水層是預測颱風強度發展
的重要數據,颱風像抽水馬達般將水往上抽,溫度大
於26℃的暖水層越厚,颱風就能從中汲取越多能量。
但這些熱含量資料可算是最難取得的資訊,若有即
時觀測數據,便能掌握現場海洋環境,輸入數值預報
模式的初始場以精進颱風預報。
台大海洋所的浮標主要蒐集水下溫度和鹽度資
料,溫度和鹽度就像海水的身分證,能描繪海水團的
特性,並以此判別不同地域的海水。
如何從海面準確地讓錨碇重物落在五千多公尺
深的海底?這正是技術所在。「海底也有高山低谷,
選得不好,浮標可能就被海流拉下去了。」團隊必須
事先量水深、勘查海底地形,尋找平坦之處。楊穎堅
說,量測水深的方法是從船上將聲波打到海底,聲波
來回時間搭配水下聲速便能算出距離;然而,海水並
不是均勻液體,聲音在水下傳播速度不一,累積誤差
很大,必須先放溫鹽深儀(CTD)蒐集水文資料,「花
四小時只為了一筆數字──平均聲速是多少。」得到
那數字就能正確算出水深。
接著再根據風向和海流流向決定船要怎麼走,並考
量作業時間,船先開到上游處,再一邊行駛(五公里
遠)一邊依序放下浮標、鋼纜、儀器,最後拋下錨碇
重物。為何要搞得那麼複雜,船停著就好啦?楊穎堅
比劃著:「船在海上停著不動是最痛苦的!會四面八
方亂晃。」五千多公尺的距離實在太長了,浮標與火
車輪會飄移,這些誤差距離也要事先算計。
楊穎堅形容:「這就像是從十個 101 頂樓往下投
籃,還要投空心球!」
團隊採用的錨碇重物是總重約 2500 公斤的 10
顆火車輪。沉重的輪子落在海底,穩住浮標和整串儀
器。團隊向高雄捷運訂一批輪子,高捷人員曾興奮的
說:「 原本這只能當廢鐵賣,沒想到能支持科學研
究!」
這海上浮標就是為了「堵」颱風。颱風過境時,
海上風浪可高達十幾二十公尺,張明輝形容:「這大
概像是把浮標從十幾公尺高的瀑布丟下去。」浮標被
海浪拋上拋下,承受著巨大撞擊和震動,它得以抵禦
海上和颱風的嚴峻環境,全靠精密又省電的構造設
計。
「海洋研究最麻煩的就是電力!」為了省電,技
術師張宏毅設計了睡眠模式,一次只讓需要工作的
單位醒著,其他一律休眠。「90%的電力都用在跟衛星
通訊。」張宏毅說,浮標本身耗電量極少,靠 40 顆
一號電池就能維持 14 個月。
浮標每 30 分鐘傳一次資料給銥衛星,每月傳輸
費約需新台幣九萬元。規律傳輸也有「報平安」的功
用,浮標也有 GPS 追蹤,出問題能馬上掌握,萬一有
狀況就開船去追。
「我們算是系統裡的小螺絲。」楊穎堅說,要正
確預報颱風還需要很多螺絲,不可能靠汪洋中一串
氣象浮標就大幅增進預報準確度。觀測數據首先在
於了解所處環境,精進科學探索,才能逐步修正科學
理論、回饋電腦數值模式預報。
( )1. 為什麼要監測海洋上層的水溫和鹽度?這
些資訊跟颱風有什麼關係?
①海洋溫度越高,越不容易產生颱風。
②海洋鹽度越高,越容易產生颱風。
③海洋溫度越高,颱風越容易增強。
④海洋鹽度越高,越容易吸引颱風。
( )2. 為什麼研究團隊把浮標放在鵝鑾鼻東南方
海域?
①因為那裡是颱風常常經過的地方。
②因為那裡離研究團隊比較近。
③因為那裡海水比較淺。
④因為那裡海底比較平坦。
( )3. 浮標怎麼樣解決電力的問題?
①使用睡眠模式,減少電力消耗。
②加裝太陽能板,讓它自己發電。
③加裝更多的電池,增加續航力。
④減少資訊的傳輸,以免耗電。
( )4. 下列哪一個不是放置浮標會遇到的問題?
①繩子很長,可能會被海流沖走。
②放下去時,會撞到海底的山谷。
③颱風來時,會被海浪拋來拋去。
④沒有夠重的東西把浮標固定在海裡。
( )5. 颱風是怎麼形成的?請排出正確的順序:
甲、風越來越強,達到每秒 17.2 公尺
乙、海水蒸發,形成上升氣流
丙、外圍的空氣向低氣壓中心流動形成風
丁、海面上形成低氣壓中心
①甲乙丙丁 ②乙丁丙甲
③丙甲丁乙 ④丁乙丙甲。
〈恭喜你完成了,記得檢查!〉