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重溫2012(二)土石流之險

陳 慈忻
・2013/03/02 ・1872字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 559 ・八年級

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台灣的「山」多「谷」也多,山谷地的氣候若濕潤,就容易有小河,平常,這些小河是涓涓流水、旅客絡繹不絕,但是土石流一旦發生,1米的小水溝瞬間變成50米,釀成災害。台灣大學土木系的劉格非教授為麻省理工學院的土木工程博士,土石流正是其研究專長。

為什麼會有土石流「災害」?

土石流是土石運移的自然現象,只要念過高中地理課程就知道,在地形從年輕的高山變成年老均夷的地貌過程中,土石流就是其中1種形式。

劉格非說:「發生土石流的3大要素就是土、水、坡度。」雖然台灣有足夠的條件使我們容易發生土石流,但是並不等於發生「土石流災害」,土石流發生的地區得要有需要保全的對象,像是居民或財產,才會有治理和防災的概念產生。

因為需要坡度,一般而言山坡地就是土石流發生的危險區域,而台灣兩千三百多萬人口中,就有三分之一住在山坡地區,很難不面對土石流災害。台灣降雨非常集中,颱風與暴雨提供了充足的水分,只要有料源的山坡地,自然就容易發生土石流。

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而土石流料源的源頭,除了自然風化土壤與常見的崩坍外,也受其他自然事件影響,如颱風與地震。1999年921大地震的芮氏規模為7.3,地牛翻身使得台灣地層破裂、脆弱的地質更加鬆動,是產生土石流料源的重要過程之一。

另外,人為因素也可能產生土石流料源,包括非法使用河道、在山地開闢道路、過度開發和超限利用等,這些行為致使完整的地層被攔腰截斷,失去保護,易發生崩坍進而帶來土石流的料源。

從上游到下游─認識土石流的不同面貌

在台灣第1部土石流紀錄影片中,1996年賀伯颱風期間的情景被清楚紀錄下來,拍攝地點在南投縣神木村流域上游,「這部影片震驚全世界,很多人不知道這麼大的石頭會快速流動。」劉格非教授說。中上游的時候土石流隨陡坡降低有更多動能、流速快;而充滿了礫石的土石流稱為石流,強大的破壞力能把橋樑沖走。

到了下游,土石流看起來已經呈現泥流狀態,因為大石頭已慢慢沉積,但是絕對別因為看起來像泥流就把手伸進去,因為其實內部有很多礫石恐造成傷害。

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土石流對下游破壞力很大,因此常見用攔砂壩來阻擋。但是豪雨造成的土石流,只要1次,就足以將攔沙壩淤滿。除非進行清淤,否則很難阻攔下一次土石流。因此,「以建壩來防治土石流的大目標應該是改變局部區域的地質和地形,而不是單單為了阻擋一次土石流。」劉格非教授說。

土石流防災第一步 平時減災

「台灣的土石流的研究水平很高,但說實話,土石流至今還無法準確預測。」劉格非不只提示了土石流災害的困境,也提出了台灣天然災害防災的概念,在災害當下的應變措施之前,平時減災和災前準備都是重要的防災環節。

儘管無法預測土石流的發生,平時減災可以藉由評估每個地方發生土石流的「危險度」來建立災害潛勢。根據農委會水土保持局的「土石流災害潛勢資料公開辦法」,危險度的分級考量到自然環境的「發生可能」與人身財產的「保全度」。如果地質越脆弱則發生度越高;如果周圍有很多居民、公共設施、農地則保全度高,兩者相乘起來就是危險度。

經過危險度的估算,台灣不同風險高低的土石流「潛勢溪流」目前共有1,552條,並且有36,841人的人口居住地位於土石流潛勢溪流周圍,而且這還不包括可能到潛勢溪流附近遊玩的遊客。

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到底這些具有風險的潛勢溪流在哪裡?現在水土保持局的「土石流防災資訊網」以及新推出的「土石流防災App」都已將潛勢溪流的地圖公開、註明雨量警戒值,民眾可以先了解自家周圍有災害風險的溪流,雨天時民眾也務必做好功課再出發。

台灣的面積小、交通易達性高,不論是居住、工作、或者旅遊,民眾在山地活動的機會相當大。但是土石流不只是單靠工程、政府措施就能達到防災效果,一般民眾也須要有基本的風險的概念,才能保障自己的生命安全。

(本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!)

延伸學習:劉格非、許峪萇、黃名村(民95),土石流影響範圍模擬分析,95年度水利工程研討會。
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陳 慈忻
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在丹麥的博士生,專長是用機器學習探索人類生活空間,正在研究都市環境變遷與人類健康的關係。曾擔任防災科普小組編輯、社會創新電子報主編。

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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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「步道師」用鋤頭、石頭和木材鋪設山林合一的小徑——徐銘謙專訪
Suzuki
・2019/12/24 ・3480字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 503 ・六年級

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爬山是許多人熱愛的休閒運動,而台灣得天獨厚,儘管在繁華的市區附近,也不乏許多親山步道。爬山時除了眺望美景外,你是否低頭留意腳下的步道,以及雙足與土地親近踩踏的感覺呢?

「為什麼郊山距離短走完膝蓋痛,但百岳的步道走很久,可爬起來卻比較舒服?」10 多年前徐銘謙是個熱愛征服百岳的年輕人,她從爬山的經驗拋出這個問題,沒想到在找解答的過程中,竟轉換了自己的生涯方向,開始在台灣推動手作步道,成為台灣少數的資深步道師,現為「千里步道協會」副執行長,亦是臺大國發所兼任助理教授。

徐銘謙以前熱愛爬山,她從爬山的經驗中省思人與自然的關係,決定在手作步道領域中耕耘。圖/徐銘謙提供

大學就讀歷史系,畢業後在臺大國發所攻讀碩博士,以海洋政策、兩岸政策作為她的研究領域。那是怎麼跟「步道」結緣的呢?

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在2002年時,她只是個熱愛攀登百岳的登山客,但注意到陽明山坪頂古圳步道安山岩的石階因生青苔被挖起棄置路旁的消息,新的步道工程為了搬運外來材料,必須砍樹作施工便道,以換上新的花崗岩石階,這才讓她開始留意到一般工程對山林破壞的問題,遂接二連三參與環保、文史及許多民間團體的運動,包括陽明山「刷青苔、救步道」、「愛山林、反纜車」等倡議活動。然而,在當時她及這些民間團體都是工程「外行」,面臨「欠缺步道工程專業」的質疑,步道難道只能用修築馬路的工程形式修建嗎?修步道還有無更好的方式呢?於是 2006 年她帶著好多問題,加入阿帕拉契山徑志工的行列,在山林裡待了快兩個月,每天揮汗如雨地學習如何用鋤頭、石頭和木材鋪設山林合一的小徑。

徐銘謙(前排左一)2006年赴阿帕拉契山學習手作步道。圖/徐銘謙提供

她笑著表示,手作步道的精髓就是「渾然天成、大隱無形」,施作時通常會就地取材,讓步道與周圍環境融為一體,表面上看來它僅是一條鋪著落葉、塵土或石子的路痕,你甚至感受不到人工斧鑿的痕跡。

這與郊山常見的塑膠木棧道、水泥強制固定的石階,或是各大風景區瘋狂蓋的天空步道是差很多的!

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手作步道不安全?手作步道可以解決很多問題

經歷阿帕拉契山徑志工的洗禮後,徐銘謙加入徐仁修、小野、黃武雄辦理的「千里步道協會」,在 2007 年與林務局合作開始「步道工作假期」,以志工自費出力的工作假期形式,希望結合公民與志工的力量,以手作步道的工法進行步道日常維護,喚起大眾對山林步道受到工程過度破壞的問題。

然而,缺乏工程背景的人做步道安全嗎?山區常見的土石流、山崩問題,不是應該靠水泥才將石階穩穩黏在地上嗎?上述是大家對手作步道工法常見的質疑。

「礫石地、泥土都是質地軟硬不同的,你拿水泥去黏石板,面對大自然的水沖刷怎麼會穩?」徐銘謙表示,一下大雨,水泥與土壤的黏接接縫容易被掏空,步道很容易就壞了,相反地石頭卡進泥裡抓地性更強,土壤亦不容易受到沖刷。

傳統工程做的步道大都由外來運來建材,然後直接以水泥鋪在土坡上,一來破壞步道景觀,二則容易造成土石沖刷,步道並不耐用。圖/徐銘謙提供

手作步道反而能解決很多傳統工程無法解決的問題呢!擦拭天使的眼淚,修補嘉明湖的沖蝕溝就是個好例子。

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嘉明湖是登山客熱點,被譽為一輩子一定要去一次的地方,但這段通往天使眼淚的陡坡上,地質相當破碎,遊客數量太多,產生凹陷,再有水沖刷就形成深溝,久之步道就形成深度超過「100 公分」的沖蝕溝,人就避開走旁邊,在好漢坡路段上更有四五條複線步道,這不是遊覽車輾過的車道,而是人走出來的瘡疤!

為了拯救沖蝕溝,千里步道協會與台東林管處合作,自 2014 年起每年辦理手作步道工作假期。30 名志工得連續七天不洗澡,在酷寒天裡排起一列的人龍傳遞現地石塊,用大量石塊把沖蝕溝補起來,並用土石設計導流裝置,讓水順利排除。

嘉明湖步道的沖蝕溝原來深達一公尺左右(左圖),後來經過手作志工團隊回填土石、導流排水,步道的沖蝕狀況明顯改善。圖/徐銘謙提供

步道補完並不代表傷痕就消失,步道師每年都會回來巡查,確保步道狀況,若原路沖蝕狀況仍然嚴重,就需要另尋平緩路段改道。她也建議,政府應針對脆弱地質環境,定期做環境乘載量評估和踩踏分析,必要時限制入山人數,調節森林的呼息節奏,找到環境與人更好的共處之道。

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師法大自然、耆老學修步道

手作步道的工法看似樸實,但裡頭藏著許多 know-how。去年徐銘謙、幾位步道師以及千里步道協會同仁,受林務局委託,集結國內外、自身修建步道的經驗,編纂《步道工法設計手冊》。

手冊厚達 400 頁,裡頭涵蓋 120 種工法、44 張施工設計圖,說「手作步道是門紮實的學科」一點也不為過!

特別的是,步道學的建立並非只有師法國際經驗,還有許多是向台灣在地資深步道師請教的成果。這才發現每條步道都有豐富歷史文化意涵,且與工法的施作是息息相關。

徐銘謙舉例,竹苗山城客家庄一帶的步道常見大顆鵝卵石鋪設的階梯,細看鵝卵石並不是平卡進斜坡,而是有些斜卡入土中,稱為「龍抬頭」,這是因為卵石表面比較圓不夠平整,為了防止往下滑的設計。此外,每階的高度亦是精準估計,讓人扛著扁擔爬階梯時,配合步調能夠省力,有時步道旁還有平滑的斜坡,那是古代牽牛時,牛在走的路。

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鵝卵石鋪設古道,石頭並不是單純放平,而是有個角度讓人好踩踏,此稱為「龍抬頭」。圖/徐銘謙提供

屏東排灣族的「舊達來部落」則可見另一種步道修建方式。

舊達來部落大都是易碎頁岩石板,但碎石塊其實很難鋪在斜坡上、咬住地面,因此族人採用日本人教導的「立砌小石」工法:

先將步道挖凹槽,然後回填石塊,將大塊的放在第一層增加摩擦力,並以石塊長徑埋入為原則,每塊石頭都要交錯、咬合,像排拼圖一樣,最後再將細碎的石子卡入石頭縫隙中,即完成平整美觀又兼顧水土保持的砌石步道。

族人稱這個工法「cemu kad」(類似國語「怎麼幹」音),徐銘謙笑說:「當時聽到族人講『怎麼幹』時,就有點嚇到,想說自己是不是冒犯他們了。」後來才知道這個「立砌小石」工法的動詞用法在排灣族語就唸成「怎麼幹」,一經解釋後,大家才豁然開朗,算是在舊達來部落遇到的歡樂插曲。

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排灣族的砌石工藝實在了得,石頭更是排灣族的靈魂 ,每顆石頭依大小都有不同的名字,太大顆的石頭 (ta gulj) 還不能動,否則會帶來厄運。徐銘謙表示,當工法加入脈絡和在地歷史特色時,我們看工法就會有截然不同的感受,在做步道的同時,也將老祖先的智慧給傳下去了!

扼殺步道生態的怪獸:發包工程制度

千里步道協會自 2006 年成立至今,已辦理數百場的手作步道工作假期,修築的步道遍佈全台,累積超過 100 多條。為了系統化訓練手作步道人才,2015 年提出「步道學課程體系」及公布「步道師」認證方式,現在全台已有 40 多位的手作步道師。

從環境運動開始,一路走來快 20 年。徐銘謙坦言:「做步道不難,最困難的還是改變體制。」過往國家訂立各類工程發包制度,主導步道景觀設計,但發包制度卻成為扼殺步道生態的怪獸。

她感嘆,政府發包工程的「建造百分比」規定,以及長期最低標惡性競爭,將步道設計費壓低,設計費佔實際工程決算的比例往往須低於 5%,因此步道設計圖大都畫得簡略,僅大致說明步道材質、寬度而已,然後施工者就照著做了,而工程大部分的費用除了用於鋪設人力之外,就是買更多外來建材。

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發包工程的作法完全違背手作步道的精神,徐銘謙苦笑說:「照現在的發包制度,廠商根本沒有誘因採用手作步道工法,所以集結公民社會的力量,改變現存國家和營建業者為主的工程技術模式。」

因此,持續辦理工作假期、培育手作步道人才,甚至為政府設計手作步道工程發包的 SOP 及系統化整理手作步道工法……這些都是必要的事情。唯有如此,才能喚起更多人的重視,進而推翻鞏固以久的體制。

千里步道協會辦理步道師培訓課程。圖/徐銘謙提供

「我一個人絕對做不了這些事情,要大家一起才行!」徐銘謙表示,今年淡蘭古道修建,政府決定全面採用手作步道的工法,這正是公民社會一起促成步道施工技術改善的結果。

台灣山多,步道還很長,但徐銘謙相信在公眾齊心努力下,有天全台步道都可以是手作步道,讓山林得以用渾然天成的樣貌迎接每位登山者。

徐銘謙期盼大家一起投入手作步道運動,重新省視自己與環境的關係,山林的景觀才能獲得改善。圖/徐銘謙提供

Suzuki
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超純社會組學生,對未知的一切感到好奇,意外掉入科技與科學領域,希望在猛點頭汲取知識的同時,也能將箇中妙趣分享給大家。

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台北會下雪嗎?為何國內外的天氣預報眾說紛紜?
艾粒安鈉
・2016/01/20 ・2996字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 533 ・七年級

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2015-16年入冬以來第一波寒流即將在1月23日來襲,早在一週之前,許多人就開始流傳手機app上接近0度誇張的低溫預報。更有甚者,日本氣象協會在18日預測台北市在25日有下雪機會,引起軒然大波;網路上甚至一度傳出號稱台北101下雪的影片,後經網友指出應為下雨影片放慢所造成的錯覺。

其實中央氣象局在17日的預報並沒有反映出寒流(定義台北市預測氣溫低於10度方為寒流),直到18日才將預測氣溫逐步下修。19日,日本氣象協會預測台北24日低溫為1度,而中央氣象局早上初步預測低溫8度,後改為6度。

天氣預報比較
日本氣象協會(上)與中央氣象局(下)對台北市天氣預報比較。前者最低溫出現在25日為1度;後者最低溫出現在24~25日為6度。資料來源:日本氣象協會中央氣象局網站螢幕截圖(取得時間:2016/1/20)

是什麼原因造成不同氣象預報來源的預報差異?我們又應該相信誰呢?尤其寒流又是台灣四大氣象災害之一(另三大為颱風、梅雨與乾旱),往往造成生命財產損失,預報不一致讓大家何去何從?

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PanSci泛科學2012年《祛除氣象預報的迷思》一文中已探討過,大氣現象瞬息萬變,並非現代科技可以全盤掌握。儘管中央氣象局2012年向日本添購超級電腦,可望將預報精確度提高百倍,但超級電腦並非萬能。因此在了解、分析與討論氣象預報前,必須了解「預報必定存在誤差」的事實。

插圖/艾粒安鈉
插圖/艾粒安鈉

氣象預報的基礎—數值天氣模式

前文以颱風的定量降雨預報切入,而定量降雨預測技術尚未成熟,大幅誤差在所難免;但最近的話題則是寒流的低溫預測,溫度是氣象觀測與預報最基本的項目之一,為何依然存在可觀的預測誤差呢?現代氣象預報的主要依據是電腦模擬的「數值天氣模式」。數值天氣模式將大氣分割成許多網格,好比電腦以點陣圖的方式把圖片化為一整個表格的數字,才能進行儲存與處理。氣象機構蒐集觀測資料(氣溫、濕度、氣壓、風速、風向等)之後,計算出每一個網格中的各種大氣數據,接著將這些數據輸入超級電腦,根據模式設定的複雜大氣方程式進行大量運算,取得未來可能的天氣情況。

數值天氣模式示意圖,將地表的大氣(圖中灰色殼層)分割成許多網格。圖片來自NOAA。
數值天氣模式示意圖,將地表的大氣(圖中灰色殼層)分割成許多網格。圖片來自NOAA(美國國家海洋暨大氣總署)。

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網格解析度

由於數值天氣計算極為複雜,實務上氣象機構會依照需求,對地球上的不同區域採用不同的分割解析度:數值天氣模式可粗略分為全球模式與區域模式,首先由「全球模式」模擬整個地球表面的大氣,再逐步使用網格解析度更高的「區域模式」,分析預測部分區域的天氣。

以中央氣象局為例,由於服務的主要對象是台灣地區,因此數值天氣模式在台灣與周邊區域的解析度較高(網格較細密),方便進行更精密的計算與預測。中央氣象局採用的全球模式網格大小為55公里見方,越靠近台灣網格尺寸越小,台澎金馬地區的區域模式網格最為細密,為5公里見方。如此逐步計算,確保在台灣地區取得最精確的計算結果。

此時氣象機構預測差異的一大來源已經顯而易見:不同地區的氣象機構,由於主要服務客群不同,也會在數值天氣模式中,對不同區域採用解析度較高的區域模式,以便達成節省運算量與精確預測本地天氣的平衡。因此歐美日等地氣象網站對台灣的天氣預測,在數值天氣模式多半直接採用低解析度的全球模式,未經區域模式的精密計算優化,因此預測的氣溫自然會與中央氣象局有所差異了。

觀測為預報之母

前面提到數值天氣模式需要觀測資料作為初始條件輸入電腦,才能進行運算以預測未來的氣候變化。觀測資料又分為實測資料與非實測資料,前者以地面測站以儀器(溫度計、風向風速計、雨量計等)直接測量到的數據為主(也包含進入颱風中實測的飛機與投落送),後者則是以氣象雷達和氣象衛星掃描大氣所得。氣象雷達與衛星取得的數據,多半為全球公開或多國合作分享,因此各國氣象機構在這方面取得的觀測資料是相當接近的。

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然而,非實測資料存在諸多限制,一來雷達與衛星資料須經複雜的計算解讀後才可使用,使用的方程式多少都對大氣條件做了一定的簡化,因此難免與實際天氣有所出入。二來雷達掃描容易受到地形與人造障礙物阻礙。相比之下,實測資料就是不同氣象機構佔有本地優勢之處。全台目前包括人工氣象站、自動氣象站與自動雨量站在內,共有超過400個氣象測站,蒐集的觀測資料除了更能反映各地的天氣差異、充實數值天氣模式的數據之外,也有助於短期預報與預警(如豪雨特報、土石流警戒等)。除主要測站外,這些氣象測站的完整觀測資料,須向中央氣象局申請才可取得,外國氣象機構特地採用的意義也不大,連帶影響預報的精確度。

人工修正

俗話說盡信書不如無書,更有醫師進一步延伸說道:「盡信實驗數據不如無現代科學儀器」。因此電腦依照數值天氣模式計算出的數據,在發布於氣象機構網站、app與各種平台之前,多半經過預報員依個人專業經驗加以人工修正。中央氣象局對寒流或強烈冷氣團的初期預報多半較為保守、與數值模式有所出入,預報主任鄭明典也於18日指出,過去幾次電腦模式預測寒流,但經預報人員判斷,並沒有降低預測氣溫至寒流水準,事後證明預報員判斷正確。23日開始的這波寒流,客觀資料支持度較高,因此才決定調整預報來反映。鄭明典並在19日進一步表示:

預報員要為提供的資訊負責,所以有幾分把握說幾分話。

而許多手機app的天氣資料來源,不外乎幾家國外知名的氣象公司,例如The Weather Channel、Weather Underground、AccuWeather等等。這些app多半可查詢全球天氣,而這些氣象機構主要服務的客源多來自美國地區,對於全球的預報資料,不太可能全部經過預報員人工校正。因此偶有因數值天氣模式穩定性較差,而造成預報一直改來改去、波動很大,或者預報後期出現誇張數值的情形。

綜合以上幾點,預測台灣地區的天氣,建議大家仍以中央氣象局的預報為主,畢竟在數值天氣模式的網格解析度、地面測站觀測資料與人工修正三個方面,都比外國氣象機構 / 網站的預報更有優勢。

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但其他來源的氣象預報也不是全無參考價值,只是在使用前必須了解其限制,以及針對主要服務範圍的優化。不要隨意盡信或拘泥於數字上的差異,面對媒體的誇大報導更須謹慎。尤其現在各大預報齊指寒流,呼籲大家盡早做好防寒準備;不論最後實際溫度如何,別忘了凡是預報必有誤差的基本觀念!

《台北會下雪嗎?》下集將討論台灣氣象史,平地真的下過雪嗎?敬請期待~

參考文獻:

艾粒安鈉
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主修有機合成。對化學、天文、幾何學、地理、氣候、統計學、語言學、心理學、社會學、音樂和烹飪都有興趣。不願一生為學術研究爆肝,而熱愛為感興趣的學科認真寫科普文章,並用創意比喻和爛梗讓大家喜歡科學。多元性別,最高心跳210,海豚音到重低音一手包辦。