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別小看颱風的「風」

今(2013)年第一起登陸的颱風「蘇力」,在全台各地造成不少災情,包括淹水、土石流與多起道路中斷等等,颱風在2013年7月13日徬晚遠離台灣。而截至7月13日止,造成了1死31傷,其中強勁風力造成的災情,包括在台北市造成800多棵路樹傾倒、多處招牌掉落,而唯一罹難的員警陳錦榮,疑似因風力造成磚塊擊中頭部而死亡。

因為台灣的地形山脈多而高,平原又多位於西部,颱風引起的災害多半為降雨,然而全世界對於颱風的分級多以中心最大風速為主,因此颱風的風力造成的災害也不容小覷,而所謂的最大陣風、平均風速又是如何測量的呢?

風杯型風速計,利用轉速來換算得到平均風速。(圖片來源:維基共享資源,作者Jack Chui)

風杯型風速計,利用轉速來換算得到平均風速。(圖片來源:維基共享資源,作者Jack Chui)

風的成因與測量

「風」其實指的就是大氣的流動現象,成因之一為溫度,小尺度的現象就是平常感受到的海風、陸風,是因地表溫度上升與下降速度較快而產生的風。大尺度就是季節變化與太陽的照射所影響,造成季風與各種熱帶溫帶風暴,大氣的水平運動會讓兩極與赤道的能量交換。再來就是氣壓,空氣的溫度、重量分布不均形成高低氣壓之分,在同一水平面上,氣流從高壓流向低壓,因而形成風。此外,還有地球自轉也會形成風(信風與西風帶)。

在風力的分級上,主要以風速來作為標準,而測量風速的科學儀器為風速計,風速計主要是由3或4個杯狀物與1個轉軸組成,亦有螺旋槳型的風速計,根據一定時間內的轉速,就可以換算出實際的平均風速。國際上,風速分級可見蒲福風級表,風級表依不同的風速分為0至17級,而進一步利用這個分級,或者是回歸原始測量到的風速,可以對照得到颱風的分級,中央氣象局的標準是以颱風的近中心最大風速來劃分,輕度颱風是8~11級,中度為12~15級,強烈在16以上。

颱風的風力可怕在哪?

越接近颱風的中心,氣壓的梯度越密集,因此風勢就變得十分強勁,而當中心的氣壓越低時,也代表著氣壓的梯度更密、風更大。至於經常提到報導中的「最大陣風」或「最大風速」,陣風指的是瞬間變化的風,一般而言量測風速時會取10分鐘內的平均值,而「陣風」則是在10分鐘內發生5m/s以上的風速差時會出現的現象,這樣的風不會一直持續的吹,而是突然間產生一股強大的風,這也是颱風中致災的風力,因為颱風來臨時,陣風的風速是平均風速的1.5至2倍,所以當平均風速是25m/s(10級)時,最大陣風可能會達到50m/s(15級)。

可以想像風速越大時,會造成越大的災害,但風速如何換算成災害呢?即使將50m/s的風換算成時速180公里,但因為風不是實體,不能拿高鐵或汽車的速度來對比,應該使用「風壓」來評估。風壓的定義為每平方公尺所受的力(公斤),因此,依照中央氣象局所提供的風速/風壓換算表,50m/s的風速等同於每平方公尺受力達310公斤的壓力,因此對於這次蘇力颱風過境,基隆所出現的15級風、台北的12級風(最高的風壓達164kg/m2),不難想像會發生路樹折斷、招牌掉落的災害。

颱風前的準備與注意事項,除了嚴防豪雨造成的水災,也要注意強風所造成的災害,宜先行固定易掉落飛走的物品、或是檢查招牌的固定是否良好,在都會區的常見馬路邊會出現的「活動旗幟」,也應在颱風來臨前撤除,否則在強風之下,除了增加災後清除的難度,也可能在颱風來臨時造成預期之外的傷害。

(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

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!

關於作者

潘昌志

「你地質系的?」不,但我待過地質所,而且還是海研所的碩士。無論在氣象局、小牛頓…都一樣熱愛地科與科普。現在從事試題研發工作,並持續在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科的各種知識,想以科普寫作喚醒人們對地球的愛。