天露異象，可能有戰事

本文由 台灣中油股份有限公司 委託，泛科學企劃執行。 

近年全球對於氣候變遷的關注日益增加，各國紛紛宣布淨零排放（Net Zero Emissions）的目標，聯手應對氣候變遷所帶來的挑戰。淨零排放是指將全球人為排放的溫室氣體量和人為移除的量相抵銷後為零。而「碳捕存再利用技術（Carbon Capture Utilization and Storage，簡稱 CCUS）」技術被視為達成淨零重要的措施之一。 

「碳捕存再利用技術 CCUS」是什麼？ 

CCUS 技術可以有效地將二氧化碳從大氣中捕捉並封存，進而減少溫室氣體的排放。CCUS 包含捕捉、運輸、封存或再利用三個階段，也就是將二氧化碳抓下來，並且存起來或是轉換成其他有價值的化學原料。關於如何捕捉二氧化碳，可以參考我們先前拍的影片《減碳速度太慢？現在已經能主動把二氧化碳抓下來！？抓下來的二氧化碳又去了哪裡？》。 

至於捉下二氧化碳之後，該存放在哪裡呢？科學家們看上一個經過數千萬年驗證、最適合儲存的地方——地底。沒錯，地底可不只有石頭跟蜥蜴人，只要這些石頭中存在孔隙，就可以儲存氣體或液體。最常見的就是天然氣與石油。現在，我們只要將二氧化碳儲存到這些孔隙就好。 

封存的地質條件也很簡單，第一，要有一層擁有良好空隙率及滲透性的「儲集層」，通常是砂岩。第二，有一層緻密、不透水且幾乎無孔隙的岩石，用來阻擋儲集層的氣體向上逸散的「蓋層」，常見的是頁岩。只要儲集層在下，蓋層在上，就是一個理想的儲存環境。 

臺灣哪裡適合地質封存？ 

臺灣由東往西，從西部麓山帶、西部平原、濱海到臺灣海峽，都有深度達 10 公里的廣大沉積層，並且砂岩與頁岩交替出現，可說是良好的儲氣構造。 

至於臺灣適合封存二氧化碳的地點，有個很直接的作法，就是參考石油、天然氣的儲存場域就好，也就是所謂的「枯竭油氣層」。將開採過的天然氣或石油的空間，重新拿來儲存二氧化碳。而臺灣的油氣田，主要集中在西部的苗栗與臺南一帶，在 1959～2016 年，累計產了 500 億立方公尺的天然氣，和超過 500 萬公秉的凝結油。 

而至今這些枯竭油氣田，適合來做二氧化碳的封存。例如苗栗縣通霄鎮的鐵砧山是臺灣目前陸上發現最大的油氣田，不只是封閉型背斜構造，更擁有厚實緻密的緻密蓋岩層。在原有油氣田枯竭後，從民國 77 年開始轉為天然氣儲氣窖利用原始天然氣儲層調節北部用氣的方式，已持續超過 35 年。因此中油也正規劃在鐵砧山氣田選擇合適的蓋層和鹽水層，進行小規模的二氧化碳注入，作為全國首座碳封存的示範場址。並同時進行多面向的長期監測，驗證二氧化碳封存的可行性與安全性。 

更多詳細內容及國際 CCUS 案例，歡迎觀看影片解惑！ 

潛水艇到底有多重要？

最近關於潛水艇的新聞可不少，首艘國造潛艦「海鯤號」下水典禮、中國 093 潛艇「疑似」失事、前陣子還有烏克蘭使用導彈與無人機成功襲擊俄羅斯基洛級潛艇的新聞，潛水艇的關注度一時間高了不少。

但是你一定好奇，潛水艇對國防來說，真的很重要嗎？還有，現代觀測技術那麼發達，在這些儀器的眼皮之下，潛艇真的還能保持隱形嗎？

反潛方怎麼找到藏匿海中的潛艦？

潛水艇以安靜、隱蔽著稱，有著極重要的戰略價值，不僅可以水下布雷、隱蔽投送兵力與物資；它難以被發現的特性，更是打擊水面艦的刺客，往往能讓敵人不敢越雷池一步。

當然，要造一艘能潛在水下的潛艇肯定不簡單，畢竟如果在水面下出事了，很難立即取得救援，安全的要求遠高於其他載具。另一方面，以隱蔽為最高原則的潛艦，從引擎、外型、武器到主動聲納，都需要新科技的改進，來讓自己發出的聲音降到最低。

但潛艦與反潛就像臥虎捉藏龍，如果能隨時掌握這隻水中蛟龍的動向，潛艦的威懾力就會大幅降低，甚至能將其一網打盡。因此相對地，隱蔽的技術進步時，反潛的技術也有所突破，透過光學、聲學、磁場等技術，要讓潛艦原形畢露。

既然我們知道潛艦的隱蔽性是最高考量，現在我們就站在反潛方，來看看如何抓出一艘潛水艇。
主動偵查其實跟「通訊」很像，都是傳送一個訊息到目標物，再接收傳回來的訊號。只是通訊的訊號是對方主動回傳回來的。主動偵查呢，則是訊號碰到目標物再反射回來被我們接收。沒錯，這跟蝙蝠的回聲定位很像，只是一個在水面上，一個在水裡。

為什麼水中使用的是「聲納」而非「雷達」？

現代遠距無線傳輸的方式主要有兩種，電磁波通訊與聲波通訊。在水面以上，我們通常以電磁波傳輸，因為在空氣中這麼做最有效率，因此不論是無線通訊還是手機微波訊號，多是以電磁波的形式在傳輸。
可惜這個方法到水中就不管用了，為什麼呢？電磁波穿過水的時候會因為兩個原因，讓強度快速衰減。一是電磁波容易被水吸收，二是電磁波與水分子碰撞會產生散射，舉例來說，太陽光也是電磁波的一種，而太陽光就會因為在海水中散射，而讓海看起來是藍色。

這種電磁波衰減的程度有多少呢？具體來說，在最清澈的海水中，可見光每前進 1 公尺，亮度就會衰減 4% 。如果想使用無線電通訊，以一個頻率 1000 赫茲的電磁波來說，每向前進一千碼（大約 900 公尺），訊號強度就會減少 1300 分貝。這邊說明一下，「分貝 dB 」不只是聲音音量的單位，而是可以用在各種需要表達強度比例的單位。

舉例來說，電磁波每減少 10 分貝，就意味能量減小 10 倍。在前進一千碼時減少 1300 分貝，就意味能量會衰退 10 的 130 次方倍，小到等於沒有。在實務上，通常電磁波的極限穿透距離就只有幾十到幾百公尺而已。相比之下，如果從電磁波換成低頻聲波，每一千碼的損失約為 0.01 分貝，跟電磁波相比起來可以說是幾乎沒有損失。

因此在水中，大家聽到的不會是什麼「雷達」，因為雷達（RADAR）的全名是 Radio Detection and Ranging ，是使用電磁波偵查的技術。在水裡我們用的是「聲納」，是利用聲音當傳輸訊息與探知物體的手段。

此時蝙蝠的回聲定位使漆黑水底頓時明亮起來，聲波在海裡的傳播速度約為每秒 1500 公尺，只要計算我們發出的聲波與接收到聲波的時間差，我們就能辨別物體的距離。例如我們在聲波發出後的 10 秒後接收到反彈的訊號，就代表聲波來回走了 10 秒共 1 萬 5 千公尺的距離，我們和目標物就是這個距離的一半，也就是 7 千 5 百公尺。

聲納裝載潛水艇上可以成為潛水艇的眼睛，裝在水面艦上，可以成為抓出潛水艇的掃描儀。潛水艇沒有聲納，姑且可以靠海圖小心航行，水面艦沒有聲納，面對潛水艇就只能海底撈針。

潛艦與反潛技術的發展

潛水艇在第一次世界大戰中開始展現出重要的戰略價值，其中最著名的潛艇戰就是德國的 U 艇和德國實施的「無限制潛艇戰」。當時德國的對手英國是個島國，因此便想到利用潛艦封鎖英國，無論是軍艦或商船一律擊沉，希望能拖垮英國的經濟。雖然德國最後未取得戰爭勝利，但潛水艇也確實擊沉了多艘協約國的船艦，立下的戰績是有目共睹。

有鑑於此，反潛聲納的技術由此萌芽。第一個主動式聲納在第一次世界大戰期間，被著名物理學家朗之萬發明。 1915 年，第一個潛艇探測器「ASDIC」開始在英國海軍的艦艇上被運用。 1931 年，美國也發明了潛艇偵測裝置，並稱它為「SONAR」，顯然這名字取得比較好，也成為現在最常稱呼這種技術的名稱，聲納。

至此，水面艦就像開了白眼一樣，潛水艇終於無所遁形⋯⋯真的嗎？聲納既然已經發明了百年，為何潛水艇至今似乎仍保有隱蔽優勢呢？在科技發達的現代，聲納為何還是無法抓出所有潛艇？

很可惜，事情沒有那麼簡單。當大家帶著最新科技和設備準備挑戰潛水艇這個可敬對手，卻突然被隱藏 BOSS 跳出來狠狠地打了臉，他就是：物理。

什麼是「陰影區」？潛艦能夠躲藏的位置？

讓我們回到大家都做過的實驗，準備一個透明杯子裝水，把筷子插入水中。因為光線在穿過不同介質的介面時，會因為速度改變而轉彎，所以筷子插到水杯中會出現偏折，水面上跟下呈現不同角度，看起來就像是被折彎了。

聲音跟光一樣都是「波」的一種，因此在穿過不同密度的介質時也會產生折射，路徑出現偏折。你說道理我都懂，但海裡面只有水，哪來的不同介質？

還真的有，那就是隨著經緯度與深度變化，鹽分、水溫、密度都不同的海水。鹽分、水溫、密度的升高，都會導致聲速變快。而這三者在海中的各處都不會是固定的。例如在不同深度的海水中，深度 1000 公尺內上層海域的斜溫層，當深度越深離海面越遠，海水越得不到太陽的加溫，因此海溫快速驟減，而海溫的降低也會導致聲速降低。深度超過 1000 公尺以後的深海等溫層，溫度、鹽分的變化趨緩，此時壓力會隨著深度增加而增加，海水密度開始小幅度上升，因此聲速緩慢增加。

每一層有不同聲速的海水，就等於是不同的介質，聲波會在不同層的海水之間產生折射。類似的現象也發生在空氣中。在炙熱的沙漠或是天氣熱的柏油路面，偶而會因為空氣的密度分布不均，光線在不同密度的空氣間產生偏折，出現影像在空中出現的錯覺，也就是海市蜃樓的現象。

重點來了，在海裡的折射會是怎麼樣的呢？假設我們有一艘潛的足夠深的潛艇，海面附近的聲納發出一道聲音斜向海洋深處前進，根據決定折射角度的斯乃爾定律，當聲速上升，聲音會偏離介面的法線，偏向兩個液體的交界面。在海中的實際表現，就是聲音產生偏折，漸漸與海平面平行，當偏折的角度超過 90 度，最後甚至會向上偏折，產生全反射。

而斯乃爾定律也告訴我們，偏折的程度跟入射角有關，當角度超過臨界角時，才會產生全反射。根據這些聲波行進路線畫出來的圖，可以看到一塊聲波永遠到達不了的地方，這就是陰影區（shadow zone）。如果潛艇躲藏在這個位置，那麼水面上的敵人就永遠也無法透過主動聲納發現你。

除此之外，從聲納路徑圖可以看得出來，在水中聲納走的路徑像是 U 字型一樣，會不斷在海面反射，在海中全反射。而線與線之間的空白處，是聲波不會經過的地方，也屬於陰影區。因此實際從水面偵測潛艦時，只有在碰到這些線的時候會收到該點的訊號，如果要抓出敵人，就要在獲知訊號時抓緊時間。

如何減少陰影區範圍？

為了減少這些陰影區死角的範圍，也有一些有趣但複雜的想法，例如使用拖曳式陣列聲納，一個點不夠，那我就拉一排，減少盲區。或是透過小角度的海底反射，來覆蓋近距離內的更多範圍。然而這也不會只是畫一張圖那麼簡單，平常聲納就要過濾來自自身引擎的噪音，或是因為海底等非目標物的環境反射。多一次反射，就意味會多一道訊號反射到聲納中，要如何將這些訊號區分開來，判斷哪些是海床訊號，哪些是敵艦訊號，就各憑本事。

沒錯，就算有了聲納系統還不夠，海底資訊的掌握度和後期運算更是兵家相爭的關鍵。你想想，就算你知道聲音會隨著密度轉彎，但你知道眼前海域每個深度的實際密度嗎？如果你不知道這些資料，就算接收到訊號，你真的算得出敵艦的位置嗎？

舉例來說，冬天和夏天的海溫不同，聲音偏折的角度不同，能探查的範圍與死角就不相同。當你在不同緯度，不同海域作戰時，所需要的資料也不相同。

台灣冬夏兩季分別受東北季風與西南季風吹拂，周圍又有黑潮、中國沿岸流等洋流影響，各層水溫隨季節變化影響劇烈，台灣海峽又因地形原因海流複雜，被稱為黑水溝。在此之上，能掌握好周圍的海流活動，除了能兼顧潛艦的航行安全外，也有助於提升潛艦的隱蔽性。

潛艦與反潛的無數過招？

海洋的複雜性，構成了潛艦至今仍能維持隱蔽優勢的原因。而這場臥虎捉藏龍的對決到此還沒有結束，我們只介紹了第一招，後面大概還有 99 種招式等待要過招。例如潛艦關掉主動聲納後，如何靠被動聲納安全航行並鎖定目標？

除了透過聲納，搭載磁性探測儀的反潛機怎麼從異常磁場訊號中辨別海底的金屬潛艇？又或是水面上的聲納會被全反射，那麼改變深度的話是不是就能解決了？實際上，既然在海面上聽不見，反過來把聲納放進海中，放在海水密度最低的「深海聲道通道軸」這個如同光纖般的區域，就能清楚聽到來自遠方的聲音。

諸如此類的軍事科技對弈，就像其他科技一樣，對決永遠不會結束。如果你還有那些想了解的面向，不論是潛艦或是其他軍事科技，也歡迎留言告訴我們。

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參考資料

• Fleet Oceanographic and Acoustic (RP33)
• https://www.mdpi.com/2077-1312/10/3/424
• http://stream1.cmatc.cn/pub/comet/Mar…
• https://www.nec.com/en/global/techrep…
• https://oceanservice.noaa.gov/facts/s…
• https://www.navalgazing.net/Sound-in-…

「風聲鶴唳，草木皆兵」形容疑神疑鬼、驚恐不安，典故來自歷史上著名的「肥水之戰」。當時的慘烈狀況，前秦苻堅甚至可能出現與戰爭有關的創傷後壓力症候群 PTSD 的症狀。

根據《晉書·卷一一四．苻堅載記下》和《晉書．卷七九．謝安列傳》的記載，東晉時期野心勃勃的前秦苻堅意圖征服中原，東晉太元八年（前秦建元十九年）（西元 383 年），他率領龐大的八十萬大軍逼近肥水，準備進攻東晉。

東晉派出大將謝玄和謝石帶領八萬精兵抵抗。苻堅錯誤地認為東晉兵力不足，自以為佔有優勢，計劃迅速擊敗晉軍。然而未料到謝玄巧妙運用奇襲戰術，使苻堅損失了許多重要將領和士兵。

在肥水戰前，苻堅登上壽陽城觀察晉軍的情勢，卻發現晉軍部隊整齊有序，士氣高昂，戰鬥力十分強大。他遙望八公山，發現山上長滿無數草木，隨著風吹過，那些草木地晃動就像無數士兵在移動，於是他轉身對弟弟苻融說：「你看那山上，還有那麼多實力強大的軍隊，誰說晉軍很少呢？」這顯示出他內心的憂慮和恐慌，也是「草木皆兵」的由來。

後來苻堅的軍隊在淝水一戰中遭受重大失敗，苻融壯烈戰死；苻堅本人中箭受傷，只能率領殘兵拼命逃回北方。當他們逃亡的過程中，只要聽到風聲呼嘯、飛鶴的鳴叫聲，他們都以為晉軍仍然緊追不捨，他們日夜奔逃，飢寒交迫。然而，當他們最終回到北方時，龐大的百萬大軍已經損失了七八成。逃亡的過程他們疑神疑鬼，恐懼不安，也是成語「風聲鶴唳」的由來。

看不見的敵人——戰爭壓力造成的心理創傷

我們對於 PTSD 的了解，並非一朝一夕就在醫學上產生了共識，從誤解到了解，是數百萬歸來士兵們的真實體驗。

1914 年，第一次世界大戰發生的早期， 英國遠征軍（British Expeditionary Force）發現多達 10% 的英國軍官和 4% 的士兵在戰鬥後出現一些醫學上的症狀，包括耳鳴、健忘症、頭痛、頭暈、震顫和對噪音過敏，甚至有人表現出恐慌、恐懼、逃跑，或是嚴重到無法思考推理、睡眠、行走或說話。由於這些症狀和腦部神經直接受傷類似，當時被認為是一種因中樞神經受傷而導致的精神疾病，但奇怪的是那些士兵們的頭部其實並未發現任何的外傷。

1915 年，英國醫生查爾斯·邁爾斯（Charles Myers）首次在醫學期刊柳葉刀（The Lancet）使用「彈震症」（shellshock）一詞，用來形容因為爆震衝擊而造成生理以及心理受損的士兵。

第二次世界大戰（ 1939 年至 1945 年）後，隨著對士兵出現的壓力症狀有很多的認識，醫師的診斷上開始使用戰鬥反應壓力（Combat Stress Reaction (CSR)）取代彈震症。雖然比起彈震症有了更多的了解，但醫學界們對於該症狀的出現仍不清楚。

1955 年，越戰爆發，美國總共派出 270 萬人前往越南作戰，最後高達 70 萬人需要某種形式的心理治療。

戰爭後的第二次創傷

創傷後壓力症候群 PTSD 被發現以前，已遭受精神創傷的士兵們可能需要面對社會歧視所造成的二次傷害。當時由於對彈震症的成因了解極少，有士兵因此被指控逃兵以及懦弱被送上軍事法庭，甚至因此被處決。越戰後雖然試圖重新融入社區的遭受創傷的退伍軍人數量相當驚人，但他們既無法獲得適當的治療，也無法從退伍軍人管理局獲得殘疾撫卹金，導致美國產生極大的家庭以及社會問題，也催生許多描述退伍士兵因戰爭創傷導致無法正常回歸社會的經典影視作品，如電影《越戰獵鹿人 The Deer Hunter 》（1978），以及《第一滴血 First Blood 》（1982）。

創傷後壓力症候群 PTSD

在 1970 年代，臨床上醫師開始使用創傷後壓力症候群（posttraumatic stress disorder），簡稱 PTSD 一詞來診斷越戰回來的退伍軍人出現的症狀。一直到 1980 年代，美國精神學會（American Psychiatric Association）才將 PTSD 納入精神疾病診斷與統計手冊（Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Third Edition (DSM-III)）。雖然 PTSD 被正式承認為精神疾病，但診斷上仍面臨許多挑戰。最大的困難就是 PTSD 的症狀與太多的精神疾病相似，如強迫症（Obsessive Compulsive Disorder）和廣泛性焦慮症（Generalized Anxiety Disorder）。這也使得 PTSD 的歸類和診斷需要不斷的精進修正，在 DSM-IV 時 PTSD 歸類在焦慮症（Anxiety Disorder）的範疇，但在最新版本的 DSM-V，PTSD 已經和焦慮症分開來，有著自己的分類——創傷及壓力相關疾患（Trauma- and Stressor-related Disorders）。這也有助於醫界以及學界提高對 PTSD 的重視，能更了解 PTSD 對神經的影響以及治療方式。

中醫如何治療受戰爭創傷的軍人

根據《晉書．卷一一四．苻堅載記下》和《晉書．卷七九．謝安列傳》的描述，苻堅和許多他隊伍中的士兵已經出現 PTSD 的症狀，但西方國家一直到西元 1970 年代才對 PTSD 有更多醫學上的見解，那究竟古代中國是如何治療那些精神上受到創傷的軍人們呢？

中國傳統醫學的奠基之作，也是現存最早的中醫理論經典著作——《黃帝內經》，成書於戰國至秦漢時期，並在東漢至隋唐時期經過多次的修訂和補充。PTSD 出現的症狀，可能接近中醫所說的「驚悸」、「健忘」、「情志病」的範疇。在《黃帝內經》中《素問》的《舉痛論》就記載「百病生於氣也，怒則氣上，喜則氣緩，悲則氣消，恐則氣下，寒則氣收，炅則氣泄，驚則氣亂，勞則氣耗，思則氣結」，說明人的七情（喜、怒、憂、思、悲、恐、驚）傷人先造成氣的變化﹐然後才有各式疾病的產生。七情分別屬於五臟（心、肝、脾、肺、腎），以喜、怒、思、悲、恐為代表，稱為五志。五志與五臟的對應關係為心志為喜，肝志為怒，脾志為思，肺志為憂（悲），腎志為恐，所以說怒傷肝、思傷脾、喜傷心、憂傷肺、恐傷腎。

雖然 PTSD 涵蓋中醫許多症狀的描述，但古代中國並未有明確文獻指出治療的方式，透過現代醫學診斷以及中醫的結合，有研究認為 PTSD 最可能是熱、火或體虛引起的心神失調；肝氣鬱結；及腎虛。次要的模式是長期肝氣鬱結（肝主脾胃、肝火、痰火、痰濕和心火）以及心、腎和脾器官系統體質缺陷的結果（Sinclair-Lian et al., 2006）。如此治療上就可以根據中醫師的評估來進行各臟器的調節。

結論

我們能從許多經典文學和改編真實歷史事件的影視作品認識到戰爭的殘酷，但這遠遠比不上親身面臨戰場上的恐怖和帶來的創傷。戰爭奪取無數人的性命，存活者面臨的巨大的壓力也將改變一個人的一生。

參考文獻

• 草木皆兵 [正文] – 成語檢視 – 教育部《成語典》2020 [進階版] (moe.edu.tw)
• 風聲鶴唳 [正文] – 成語檢視 – 教育部《成語典》2020 [進階版] (moe.edu.tw)
• 風聲鶴唳，草木皆兵 [出現頻次較低的參考成語表] – 成語檢視 – 教育部《成語典》2020 [基礎版] (moe.edu.tw)
• 風聲鶴唳，草木皆兵_百度百科 (baidu.hk)
• Combat stress reaction – Wikipedia
• Shell shock – Wikipedia
• Post-traumatic stress disorder – Wikipedia
• 臺北市政府衛生局社區心理衛生中心-專題文章-認識創傷後壓力症候群 (gov.taipei)
• How Veterans Created PTSD – JSTOR Daily
• 圓扶原中醫診所 – 創傷後壓力症候群(Post-Traumatic stress disorder, 簡稱PTSD)… (facebook.com)
• 中醫基礎/七情 – A+醫學百科 (a-hospital.com)
• 五志（中醫術語）_百度百科 (baidu.hk)
• Airiti Library華藝線上圖書館_創傷後壓力症候群的情節記憶缺損與中醫治療
• Developing a traditional chinese medicine diagnostic structure for post-traumatic stress disorder – PubMed (nih.gov)