在科技部、台灣大學、氣象局等多個單位的支持下,由台灣大學海洋研究所團隊布建的海氣象浮標,收集到第一回超級颱風中心沿路掃過的海洋浮標觀測資料。

這項首次由台大團隊、本土人才完成的研究成果已發表在2019年4月《自然通訊》(Nature Communications)期刊中,並將被轉譯成電腦程式語言,植入颱風數值預報模式,朝準確預報颱風邁進一大步。

台灣大學海洋所副教授楊穎堅表示,該校研究團隊布建的兩組海氣象浮標成功紀錄了2016年超級颱風「尼伯特」來襲時的資料,顯示海水上層溫度在颱風眼到來的4小時內陡降1.5°C,但尼伯特的強度卻未增減,研究人員在夜以繼日進行數據分析後發現了限制颱風成長的機制,原來表層水溫減少1.5°C的熱量,颱風只吸收了一點點;由裝在浮標上的縮時攝影機所拍到的超級颱風影像和海流儀資料分析,在關鍵的4小時內,海洋上層的熱水雖被狂風、巨浪所激起的水花散到颱風裡,但同時颱風本身又強迫表層海水快速向前衝,上層海流變快了,下層海流跟不上,上下層海水拖拉之間在水裡捲出無數大大小小的漩渦,底下冰冷的海水反而被迅速翻攪上了水面,熱餐頓時成了冷飲,破壞了颱風繼續茁壯的機會,成了名符其實的「吃快弄破碗」。

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尼伯特颱風期間,海氣交互作用之示意圖

自2015年以來,浮標已記錄到10個颱風經過時的海氣象變化,揭露本限制機制僅是其中一小部分的研究成果。這項「利他」行動的最終目標是要在「多平台颱風觀測網」(TOwards Multiple Arrays for Typhoon Observations;TOMATO)計畫下,建立西北太平洋海氣象浮標和水下滑翔機觀測陣列,「捕風捉影」守護台灣,未來亦計畫跟菲律賓氣象單位及大學合作,擴大TOMATO防護網範圍。

除了靠對於海氣互動作用物理機制的認知,準確預報颱風還需要關鍵的大氣和海洋現場觀測資料不斷地注入電腦數值模式,時時校驗、修正預報結果。雖然科技的發展加上大量衛星遙測資料,對於颱風路徑的預報已有長足進步,但因對海洋與颱風互動的觀測仍相當缺乏,在颱風強度的預報依然面臨很大的挑戰,尤其如何把握時機在颱風撲台前派研究船到海上「守株待兔」進行觀測或布放測量儀器,無異是老鼠給貓掛鈴鐺,幾乎是「不可能的任務」。但若能事先到選定的海域布放錨碇式的浮標去「堵」颱風,用各種先進的探測儀器自動量測大氣和海洋的關鍵性質,並以最快的速度傳回陸上的實驗室進行預報分析工作,安全又有效。然而,市面上並沒有這種能一邊準確測量海氣性質、一邊又能快速回傳資料的商品化浮標。

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台大海氣象浮標

為了挑戰這項任務,台大海洋所以海研一號貴儀中心的探測技術,2015年(莫拉克6年後)由時任所長的魏慶琳教授集合海洋物理專長的教師和電子、機械、錨碇探測和資訊專長的技術人員組成浮標團隊,善用來自台大邁頂計畫、科技部和中央氣象局挹注的資源和人力,突破技術瓶頸,拆掉海氣象浮標上的舊品,換裝運用省電科技自力研發之中控系統與即時資料衛星傳輸,連年由楊穎堅副教授領軍於颱風經過最頻繁,而現場觀測資料最缺乏的西北太平洋海域布放此進階版浮標,捕捉颱風肆虐下的海氣象變化,研究狂風猛浪下的海氣交互作用。

兩組浮標在2016年成功地挺過超級颱風「尼伯特」颱風眼掃過前後的摧殘,不負眾望地即時傳回現場精準的海氣象實測數據,幫忙解析瘋狂海象下,大氣與海洋互動的細膩過程,達成此艱鉅任務中的不可能任務,可謂以小搏大立大功。

這項浮標任務從科學目標的擬定、設計、製作、測試、施放到資料分析,完全都是由台灣本土團隊自力完成,並以極少的資源獲得極大的成果。該浮標團隊並計劃將於今年6月前往西北太平洋布放兩組浮標再戰颱風。