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一張圖看懂相對濕度怎麼算—《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2017/03/15 ・394字 ・閱讀時間少於 1 分鐘 ・SR值 466 ・五年級

本圖節錄自《How It Works 知識大圖解 國際中文版》第 29 期(2017 年 02 月號)。

水汽是指空氣中以氣體形式存在的水分;濕度則是指空氣中的水汽含量。

如果你曾造訪過熱帶地區,那你可能體驗過那種讓人感到既悶熱又不舒服的濕熱氣候。這是因為周遭空氣中的水分已達飽和,無法再容納更多水汽,於是你皮膚上的汗水便無法藉由蒸發作用帶走熱能,因此你會感到悶熱。

即便在氣候涼爽的地區,濕度一樣會對你產生影響,因為空氣中的水汽會把低溫傳導至你的皮膚,讓你覺得更加寒冷。 最近接觸了一款任天堂上面的遊戲《 KIZI 》,深深覺得遊戲能做到這種程度已經不是厲害可以形容了,決定為文好好談談這款遊戲精巧在哪裡。


 

本文節錄自《How It Works 知識大圖解 國際中文版》第 30 期(2017 年 03 月號)

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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衣服速速乾——夏天曬衣中的科學!
Mia_96
・2022/06/10 ・1796字 ・閱讀時間約 3 分鐘

時值夏季,對於學生,夏天與暑假畫上等號,悠閒在家的日子總算到來;而對於上班族而言,夏天的假日可以到海邊避暑踏浪,享受烈日下的悠閒;對於主掌家事的父母或家庭主婦主夫而言,夏天,更是一個適合洗曬衣服的季節!

烈日炎炎的夏日,沙灘、陽光與海邊缺一不可!圖/Pixabay

相信大家一定有聽過,或是特別感受過,在夏天洗曬衣服時,常常晚上洗完衣服,到隔天早上衣服竟然已經乾了!但冬天洗曬衣服卻時常需要兩三天時間衣服摸起來才不會有潮濕的感受,為什麼夏天的衣服比冬天的衣服容易乾呢?

衣服速速乾底下的科學

國中理化時常學到的固態、液態、氣態三態變化,套用在水的身上,便是冰、水、水氣,而氣態的水氣與固態的水,正是影響著衣服會不會乾的主要因素!

人眼並無法看到水氣,換言之,平常在日常生或中所看到會被誤稱為水氣的東西,其實都是水滴,而非水氣。圖/Pixabay

科學家為了使「空氣」的概念具象化,會稱空氣為「空氣塊」,每一個空氣塊中皆可以包含一定含量的水氣,而不同溫度的空氣塊,所能包含的水氣量多寡皆不相同,當溫度越高時,空氣中所能包含的水氣量就越多,溫度越低時,空氣中所能包含的水氣量便越少。

空氣塊中可以包含的水氣量多寡,正是冬夏兩季衣服曬乾速度快慢的原因!

舉一個較簡單理解的例子,如果今天空氣塊是人,其當中可以包含的水氣量多寡便是人的「食量」,有些人的食量很大,有些人的食量很小,而判斷空氣塊食量大小的因素,便是溫度

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不同溫度下的空氣塊食量大小

在夏天溫度較高時,空氣中所能包含的水氣量較多,代表這時空氣的食量較大。高溫的空氣可以包含較多的水氣,當我們將濕衣服掛在陽台上時,衣服上的殘留的水蒸發成水氣,並且進入空氣塊當中,這時溫度較高的空氣塊,可以吃進肚子裡的水氣很多,所以衣服上的水不斷的蒸發成水氣,同時也不斷的進入還沒吃飽的空氣塊中。

但到了冬天溫度較低時,空氣所能包含的水氣量減少,食量降低。濕衣服上的水無法蒸發進入到空氣塊中(因為空氣溫度降低,所能吃進肚子裡的水氣減少了!),只能繼續留在衣服上,或是等到溫度升高或空氣塊可以再吃進水氣後,衣服才會慢慢變乾。

看似日常的曬衣底下其實也是滿滿的科學。圖/Pixabay

為什麼夏天的衣服較冬天的衣服容易乾?正是因為冬夏兩季的空氣塊食量大有不同。

但,其實夏天的衣服也並非每次都會比冬天的衣服快乾,若是夏天梅雨季節或是颱風的到來,造成空氣中本來水氣含量本就較多,食量再大、再可以包含較多水氣量的空氣塊也可能因為自身已經含有夠多的水氣,而無法再容納衣服所蒸發的水氣,這時,衣服晾乾的速度也會大幅下降!

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如何判讀空氣濕度

除了透過觀看今天天氣好不好、有沒有下雨來判斷適不適合曬衣服以外,其實也可以透過中央氣象局提供的數值來判斷今天適不適合曬衣服。

空氣塊中若「可以包含的水氣量」,與當中「實際包含的水氣量」相等時,代表著空氣塊已無法再包含更多的水氣,也就是他已經吃飽了!此時,我們便會稱空氣塊的相對濕度為 100%,當相對濕度到達 100% 或接近 100% 時,通常代表著外面的天氣正在下著毛毛細雨或是大小雨。

相對濕度的公式=(實際包含水氣量/空氣塊可以包含的水氣量)*100%,上圖為2022/5/25時各地的相對濕度,當天因鋒面抵達臺灣,所以各地的相對濕度皆很高,也幾乎各地都是下雨的天氣。圖/中央氣象局

當相對濕度越低,代表空氣中實際所含有的水氣量與空氣中可以包含的水氣量還有一段差距,此時便是適合曬衣服的時間點。如果下次猶豫著該不該洗曬衣服時,點進中央氣象局的網站查一下相對濕度,或許會對於你的決定有所幫助哦!

參考資料

  1. 中央氣象局:https://www.cwb.gov.tw/V8/C/W/OBS_Map.html
Mia_96
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喜歡教育又喜歡地科,最後變成文理科混雜出生的地科老師

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天天戴口罩臉皮狂冒痘?——淺談「口罩肌」的生成與預防方式
艾晞娜_96
・2021/11/11 ・2683字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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從新冠肺炎爆發以來,隨著口罩的配戴時間增長,許多人的皮膚開始哀號。但你是否想過,傳說中的「口罩肌」究竟如何發生呢?(廢話!當然是戴口罩造成的阿)從「戴口罩」到可能「痘痘長出來」或「毛孔變大」,中間究竟發生了什麼樣的故事? 

自疫情爆發後,長時間配戴口罩成為生活中的日常。圖/Pixabay

戴口罩6小時後,皮膚水分散失明顯提高!

韓國的LG公司做了相關研究[1]。他們徵求了20位志願者(11位男性,9位女性),檢測戴口罩前後,以及每日配戴口罩6小時,連續一、兩週後,口罩遮罩處皮膚的溫度、泛紅程度、毛孔大小、皮膚質地、彈性、經皮水分散失、皮脂量、酸鹼值,以及大家最在意的粉刺面皰。

這些指標如何測得?以下針對我們可能較不熟悉的部分簡要說明:皮膚的泛紅程度是以色度計進行分析,毛孔大小與皮膚質地則是利用一台名為 Antera 3D 的肌膚檢測儀來量測(皮膚質地如何量化的分析細節稍嫌複雜,也許有機會再專文分享),皮膚彈性是利用德國一台皮膚彈性測試儀 MPA580 來檢測,粉刺面皰則由3位受過訓練的審核員目測評估。

結果發現:在戴了 6 小時的口罩以後,皮膚的溫度、泛紅程度,以及經皮水分散失都明顯升高了。毛孔大小、皮膚粗糙程度和彈性沒有什麼變化。

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溫度的變化不難料想。畢竟長時間配戴口罩後,毋需溫度計,我們都能感受到口罩內漸次溫暖。皮膚的泛紅程度則與肌膚接觸口罩產生的物理壓力有關,並且溫度升高也會引起泛紅。經皮水分散失亦可能會隨著溫度升高而增加。事實上,先前已有研究指出:當肌膚溫度上升 7 至 8 °C 時,經皮水分散失會倍增[2]。當然隨著溫度升高造成的出汗,也會影響經皮水分散失的量。

口罩戴了 6 小時後的皮脂量雖有明顯升高,未戴口罩的對照組皮脂量其實也明顯增加了,畢竟兩組都累積了 6 小時的皮脂持續分泌。由於戴口罩組的皮脂量還是稍高於未戴口罩組(雖未達到顯著差異),研究者推測:皮脂量還是會隨皮膚溫度升高而增加,戴口罩對於皮脂的分泌量還是有些微影響。此外,表示酸鹼值的pH值在戴口罩 6 小時以後少許降低,意即皮膚有略微變酸,推測是皮脂的脂肪酸與汗液中的乳酸造成。

每天戴口罩6小時持續2週後,肌膚彈性驟降!

接著,在連續一週的每日配戴 6 小時以後,肌膚的彈性明顯變差了。口罩配戴兩星期後,則發覺毛孔明顯變大、肌膚彈性明顯變差,粉刺面皰也變多了。

口罩內的肌膚多半是處在高溫高濕的狀態。研究發現[3]在高溫及高濕度下,皮膚的彈性會增加,因此很顯然,戴了口罩後的皮膚彈性變差,非由溫度濕度造成。推測是因著持續性的物理刺激及長期與外界阻絕,造成皮膚疲勞,因而降低了肌膚彈性。毛孔變大應當是長期暴露於高溫及高濕度下的結果。畢竟也曾有研究指出皮膚的毛孔在冬天會比較小,在夏天則較大。粉刺面皰也隨著毛孔變大而變多了。

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女性臉皮薄,「口罩肌」機率高得多!

口罩對肌膚的影響也有男女差異。戴了 6 小時的口罩以後,男性受測者的皮膚彈性變化大約 0.03%,女性受測者的彈性變化則高達 6.62%。戴了 2 星期的口罩以後,女性受測者的皮膚泛紅程度增加了8.59%,男性則減少了0.97%。男性肌膚的粗糙程度增加了6.32%,女性則減少了2.39%。

肌膚結構原本在男女間就有差異。研究指出一般男性的皮膚厚度較女性高,且無論哪個年齡層,男性肌膚中膠原蛋白的含量也較女性為高。這或許可解釋男女性肌膚彈性變化的差異。另外,也有研究發現平均而言,女性肌膚較男性敏感。可藉此說明何以女性皮膚泛紅程度增加較多。而一般男性的皮脂腺分泌較旺,或許造成長時間配戴口罩後,男性毛孔變化較多,也導致了肌膚粗糙程度增加。

就口罩對膚質的影響背後的機轉而言,這篇研究的探討其實稍嫌粗糙。整體而言,幾乎膚質的所有變化皆被歸疚於溫度或濕度,惟有難以解釋的彈性變化以「皮膚疲勞」帶過。然而,究竟什麼叫皮膚疲勞,造成皮膚疲勞的原因,皮膚疲勞會帶來的影響,當能深入挖掘。而男女性肌膚受口罩影響的程度差異,中間的機轉也值得探討。

口罩對肌膚的影響也有男女差異。戴了 6 小時的口罩以後,男性受測者的皮膚彈性變化大約 0.03%,女性受測者的彈性變化則高達 6.62%。圖/Pexels

與外界隔離,是造成肌膚微生物失衡的關鍵

此外,儘管該研究提及口罩帶來的溫度濕度變化,卻似乎未考慮溫度濕度還可能帶進皮膚上菌叢的變化(肌膚的質地、粉刺面皰等問題,菌叢的影響也無法全然排除)。我們來參考 1978 年的一篇研究[4]。研究者於受測者手臂上包了三層塑膠薄膜,探討一段時間後,皮膚整體狀況的改變。

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發現在封鎖狀態下,皮膚的經皮水分散失量上升,二氧化碳排放率上升,酸鹼值則隨封鎖時間愈長,從偏酸性逐漸驅向中性。最重要的是,經過一天的「封鎖」後,微生物群的量即以幾何級數成長,微生物群的菌種生態也隨著封鎖呈現不同的分佈。

當然比起戴口罩,這項研究直接以塑膠膜封住肌膚,似是略為極端。但確實讓我們看見肌膚經歷「封鎖」以後,皮膚上菌叢可能會有的變化。

「口罩肌」怎麼解?每戴 2 小時休息 15 分鐘

無論如何,如此長期、長時間的配戴口罩,確實會對我們的膚質造成影響。然而,在疫情還未徹底解除以前,又不可能不戴口罩。再怎麼說,除了目前在台灣出門不戴口罩仍是違法的,為了保持膚質完善而甘冒罹病風險,也未免不值得。那麼,要怎麼在必須配戴口罩的同時,仍然保養肌膚,盡力減少肌膚受損程度呢?有醫師建議[5]:在每天早晨與一日將盡之時,以不含香料,質地溫和的清潔劑把臉洗乾淨。口罩每戴 2 小時,可以找個遠離人群,不致有傳染之虞的地方脫下口罩休息 15 分鐘。

總而言之,想要保養肌膚,無論是否配戴口罩,最基礎的清潔工作還是要做好。至於其他保養品的使用習慣,就得依照個人體質、膚質,慣用的保養品去做調整了。

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圖/GIPHY

參考資料

  1. Kim J, Yoo S, Kwon OS, et al. Influence of quarantine mask use on skin characteristics: One of the changes in our life caused by the COVID‐19 pandemic. Skin Res Technol. 2021; 27(4): 599–606.
  2. Grice K, Sattar H, Sharratt M, et al. Skin temperature and transepidermal water loss. J Invest Dermatol. 1971;57:108‐110.
  3. Engebretsen K, Johansen J, Kezic S, et al. The effect of environmental humidity and temperature on skin barrier function and dermatitis. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2016;30:223‐249. 
  4. Aly R, Shirley C, Cunico B, et al. Effect of prolonged occlusion on the microbial flora, pH, carbon dioxide and transepidermal water loss on human skin. J Invest Dermatol. 1978;71:378‐381.
  5. Desai SR, Kovarik C, Brod B, et al. COVID‐19 and personal protective equipment: treatment and prevention of skin conditions related to the occupational use of personal protective equipment. J Am Acad Dermatol. 2020;83:675‐677.
艾晞娜_96
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閱讀雜食者。高雄醫學大學生理學研究所畢。 以好奇看待平淡生活裡的一切未知,持續探討那些涉及難以理解的物事,如果可以,我想用詩意的語言,一一向你述說。 聽說文藝女青年這種病,生個孩子就好了,但我至今尚未痊癒。有個部落格Miraculous Normality (https://minormality.blogspot.com/)