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只在宜花東海域尋求深層水是否搞錯了什麼?海洋深層水的真面目是:

阿樹_96
・2017/10/11 ・2703字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 512 ・六年級

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所以說那個海洋深層水到底哪裡「深」了?

其實我一直蠻好奇國內的「海洋深層水」為何選擇定在「200 公尺」深度以下呢?因為就我對於海洋學的認識,所謂的「深層海水」在科學上雖沒有特別精準的「幾公尺以下可以算是深層水」這種操作型定義,但是在海洋學中提到深層海水時,大多是指「溫鹽環流」中的深層的海水。至於為什麼會有「溫鹽環流」,在談此名詞前,先快速提一下我們怎麼科學的區分「不同的海水」?又如何探討海水流動?

墨西哥灣流的演變圖,圖/wikipedia commons

洋流和水團

氣象報導中常聽到大陸冷氣團、太平洋暖氣團這些名詞,這些氣團代表的就是一大團性質接近的空氣。而海水中的「水團」,也是類似觀念,就是一個範圍內溫度、鹽度等性質相近的水體,就會被歸類為一個水團。而大致上不同水團密度都不會相同,在海中的情況是,兩個密度不同的水團若相會,大的會往下沉,小的會往上浮,並不是那麼容易可以均勻混合的,所以海中會有不同密度的海水上升下沉的情況,請先記著這點,我們先談另一種海水流動。

而一般常說的「洋流」在現在國高中地科或地理課本中多少都有提及,我們常聽到的灣流、黑潮這類的洋流,主要驅動力是來自於風吹帶動,其來源包括行星風系、高低壓分布等等,然後受到地形也會有影響,這些表層的洋流就成了大家在念書時經常要背誦的名詞(所以應該大家都不太喜歡吧?)。

北大西洋洋流示意圖,圖/wikipedia commons

表層海水流動時,性質也會有些改變,簡單來說有河流注入、降雨量大時海水密度就會下降,而蒸發量大時密度則會上升,而蒸發量大不但會發生在熱的地方,在變冷時也會,而且如果到更冷的地方,當水結冰後剩下的鹽分會讓海水的密度再更高,因而就成了容易下沉的「水團」了!

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重點在這快拿出螢光筆:溫鹽環流

上面提到那些下沉的海流,它的起點就在北大西洋的挪威附近,故又叫「北大西洋深層水」(North Atlantic Deep Water,英文縮寫:NADW),到這邊終於出現了「深層水」的專有名詞了,大約在 2000-4000m 的深度(所以如果定 200m 找遍世界也這不到這水團的),而環流從北慢慢往南流到南極那邊,性質又有點不一樣了(密度又再高了一點),叫「南極底層水」(Antarctic Bottom Water, AABW),之後這團水往北走並且分叉,分別在印度洋和太平洋上升,然後再循表層的洋流運動,有些海水會再被洋流送回北大西洋,上述這段溫鹽環流遊記,至少是一千年起跳(約莫 1600 年)。

簡化的北大西洋深層水流動循環圖,藍色的線表示海底的寒流,紅色的線代表海面的暖流,圖/wikipedia commons 。

早期似乎有些營利事業將深層水和上述 NADW 扯在一起(參考魔法泉水還是產業的海市蜃樓?-海洋深層水一文),但實際上前述溫鹽環流的主要部分可是沒有經過台灣附近海域,真要抽那管子可能伸到公海都還抽不到啊(笑),所以後來好像也沒再提這作為賣點了。

所以目前臺灣採到的「海洋深層水」是怎麼樣的水?

至少,我可以確定臺灣能採到的不是溫鹽環流中的「深層海水」,那麼是有名的的「黑潮」嗎?可能勉強有機會是,黑潮的主流寬約 170 公里,然後中心最大流速區距離陸地約 20-50 公里(Liang et al., 2003),所以算是擦邊吧!黑潮的鹽度最大處也差不多在 200 公尺深的地方,不過實際上採水的管線沿著海底到 600 多公尺處,管線長不到 5km,好像也不容易採到黑潮最核心、鹽度最高部分的水體。而且黑潮的水溫頗高,這和等下要提的「低溫安定」又有點違背,所以就先談到這裡吧。

另外附帶一提,記得有聽過海洋深層水(暫拿 600 多公尺來談)有個「低溫安定」的說法,為什麼說它「安定」呢?或許是因為它的深度所在的溫度已經超過「溫躍層」了吧?所謂溫躍層就溫度變化很劇烈的地方,從下圖海水的垂直深度變化可以發現表層和下層水的溫度會突然有個變化很大區間,稱為溫躍層(thermocline),在台灣東部附近的確到了 500 公尺以下就是接近低溫的直線了,但是營養鹽類(這個等一下談)最多的的地方卻還是要到 1000 公尺深。

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溫躍層的示意圖,圖/by Welcome1To1The1Jungle @Wikipedia。

那「營養鹽」是什麼?吃了會頭好壯壯嗎?

其實我無法回答吃了是不是對身體真的好,這個留給其它領域專家。不過,營養鹽一詞,卻是來自於海洋生物化學的作用,由於海洋生物需要磷、鈣、矽、鎂、鈣、硫等元素,所以一般會把磷酸鹽、硝酸鹽、亞銷酸鹽、銨鹽等成分稱作「營養鹽」,所以它的名字的營養之處跟人體並沒有直接關聯,或許可能有人會去研究它對人體是否有益,然而這些東西和所謂微量元素的一些重金屬礦物質,我們在很多時候都可以接觸到,如果要靠喝特別的水來補充,效率會比較好嗎?(我也非營養專家,就暫持保留態度吧)

再偷偷說一件事,要說台灣附近營養鹽多的海水位置,我想應該不在花東外海,而是在臺灣海峽,只是它的深度就不可能達到 200 公尺了……另外還有湧升流帶上來的營養鹽也是很豐富(下圖的東海 East China Sea 地區),深度當然也不到 200 公尺,所以我說那個 200 公尺畫分的也還真「剛好」啊(笑)!但到底是為什麼呢?還是要問定出這個深度的人了。

台灣與西太平洋的表層海還營養鹽分布位置,可以看到東海、還有中國沿岸和台灣海峽有較多營養鹽啊!圖/重新編修自 Chen, 2003。

之所以寫了這篇文章,並沒有打算叫大家不要喝____的水,畢竟這東西也無害,大家喜歡喝就喝。純粹是因為不是很喜歡過度的誤用科學詞彙,光以海洋深層水的定義而言,原本科學上並沒有完全一樣的名詞,但也有類似的定義,而目前看起來國內像經濟部給定的 200 公尺深的操作型定義和主流學界仍有落差,而過往的地科人們又太低調,不才小弟只好跳出來說一下定義正名一下,順便提供大家對於水團、營養鹽的相關知識。若科學上有什麼需要補充處,也請不吝建議。

source:Wikimedia

參考文獻

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  1. W.-D Liang, T.Y Tang, Y.J Yang, M.T Ko, W.-S Chuang, Upper-ocean currents around Taiwan, In Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, Volume 50, Issues 6–7, 2003, Pages 1085-1105.
  2. C.-T Chen, Distributions of nutrients in the East China Sea and the South China Sea Connection. Journal of Oceanography. 64., 2003, Pages 737-751.

延伸閱讀

  1. 維基百科(英):溫躍層
  2. 科學Online:全球海洋深層大循環 (The Global Ocean Conveyor)
  3. 泛科學:魔法泉水還是產業的海市蜃樓?-海洋深層水

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阿樹_96
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地球科學的科普專門家,白天在需要低調的單位上班,地球人如果有需要科普時時會跑到《震識:那些你想知道的震事》擔任副總編輯撰寫地震科普與故事,並同時在《地球故事書》、《泛科學》、《國語日報》等專欄分享地科大小事。著有親子天下出版《地震100問》。

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鑑識故事系列:投資騙子 Melissa Caddick 自我截肢?!
胡中行_96
・2022/09/29 ・4648字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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前言:2020 年投資詐騙高手 Melissa Caddick 的消失,堪稱澳洲 30 年來,最高調的失蹤案件。[1] 從騙局、失蹤、謀殺或自殺到遺產分配,偵辦過程中,金管單位與警方運用科技和大量人力,試圖查出真相並彌補受害者的經濟損失。

有一名澳洲女子從小和 Melissa Caddick 一起長大,關係親密。2012 年當 Caddick 創立 Maliver 公司,她決定將退休金交給 Caddick 管理,協助朋友的事業起步。2019 年,她更把家人也拉進來共襄盛舉。兩人每年會找個中午聚餐,討論投資細節。2020 年 11 月 11 日,[2-4] 她收到回覆邀約的簡訊說:「沒問題。」但Caddick這次卻沒有履行赴約。[5]

事實上,那天澳洲證券投資委員會(Australian Securities and Investments Commission,簡稱ASIC)[註] 和聯邦警察,正在抄 Caddick 的豪宅,一切天翻地覆。[5]

另外,一個認識 Caddick 約 25 年的女性及其妻子,[6] 5 年來也託付 Maliver 公司為數龐大的退休金。[3] Caddick 先是建議開設聯邦證券有限公司(CommSec)的帳戶,提供組合績效評估,[7] 此後還定期報告投資成長的情形。瀏覽著網路新聞,「我覺得照片上的人看起來像 Melissa(Caddick)」,這名客戶說:「標題是百萬富豪金融顧問失蹤。」[3]

澳洲證券投資委員會搜索 Melissa Caddick 的豪宅。來源:Guardian Australia on YouTube

晨跑,有去無返

早在 2020 年 9 月,ASIC 便已針對 Maliver 公司展開調查。[4] 11 月 11 日,聯邦警察在 Caddick 的家翻箱倒櫃,[2] 挖出珠寶、名牌服飾以及大量外幣現金,[8] 總共花了12小時,直到傍晚 6 點半才結束任務。[2] 12 日凌晨 5 點半,她的丈夫 Anthony Koletti 還在睡夢之中,[9]但 15 歲的兒子聽到前門關閉的聲音,猜想母親是出去晨跑。[10]

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然而,時年 49 歲的 Caddick 再也沒有回來。[11-13]

丈夫報案

Caddick 沒帶手機和鑰匙,卻就此失蹤。30 個小時後,她的丈夫 Koletti 報案。[14] 新南威爾斯州警方起先不覺有嚴重異狀,等到 12 月 2 日[11]才把 Caddick 的家和兩台車視為犯罪現場。[2] 在這之間,Koletti 曾公開懇求:「妳是個全心奉獻的母親;美麗的女兒和姊妹;也是被愛的妻子。…妳知道我們有多愛妳,這裡一切都有人照料。妳沒有闖禍,只管回家吧!」[9, 15]

穿跑鞋的豬與漂流模型

在科技氾濫的今日,要一個人毫無電子足跡,其實也不太容易。[15] 偏偏豪宅的監視攝影機,在 Caddick 失蹤前二天就停止運作,鄰近街坊也沒有錄像。[9] Koletti 猜測她說不定懷著大把現金,窩在某間廉價旅館裡。[11] 新南威爾斯州的警察下載了她兩台轎車內,行車電腦的資訊;[1] 挨家挨戶查訪鄰居;[15] 還出動空中警隊(PolAir),卻都徒勞無功。[14]

在不排除她或許落海的情形下,警方曾打算從其住家附近的海灘,釋放裝有追蹤器的死豬,讓其中幾隻學Caddick 穿跑鞋,看鯊魚會不會來咬,然後觀察遺骸隨著潮水漂向何處[16] 拿死豬代替人類屍體是鑑識科學的慣用手法,因為前者既便宜又容易大量取得,[17] 而且兩者在水中腐化的狀況相似。[18] 不過,使用電腦軟體模擬的效果,也不遑多讓。屍體於海中的移動比在湖裡快速,有些短時間內便會流到幾百公里外,還得考量洋流、潮汐和風向等因素。漂移模型的運算軟體,無疑能縮小海底撈針的範圍。[19]

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果然,警方用的電腦軟體,[20, 21] 預測結果驚人地準確。[22]

加拿大實驗的豬屍,在海底成為鯊魚和蝦蟹的大餐。圖/參考資料 18,Figure 2(CC BY 4.0)

沖上岸的腳

時間就這樣過了約莫三個月,2021 年 2 月 21 日,[1]距離 Caddick 住家 430 公里處的海灘上,[22]兩名露營的遊客[1]發現一支跑鞋,裏頭有嚴重腐爛的人類腳掌。[16]這不僅是軟體推估的地點,[22]那支鞋子也符合 ASIC 調查影片中,Caddick 穿的尺寸與樣式。警方從腐屍、她的牙刷和親人身上,分別取得 DNA,[1]然後耗費 5 天比對,[23]確認該腳掌為其遺體。[1, 24]

突如其來的線索,觸發幾個問題:Caddick是否死了?自殺或他殺?如果她已經過世,ASIC 的金融案件又該怎麼辦?

網民的陰謀論

由於鑑識團隊無法判定那隻腳掌到底是刻意截肢的結果,或是在海中因故與遺體的其他部份分離;[2]追蹤此案至走火入魔的澳洲網民,於是提出數個陰謀論的可能,其中包括:少了一隻腳掌的 Caddick 還活著。[25]過往的文獻中,有憂鬱、躁鬱或思覺失調的人自我截肢。不過,個案通常不是被送醫,就是當場死亡。[26]因此,要缺乏醫療專業技術的 Caddick,砍斷自己的腳掌,還能繼續躲躲藏藏,機率並不是太高。

19 世紀介紹截肢的文獻插圖。圖/University of Liverpool on Flickr(CC BY-SA 2.0)

他殺?自殺?

Caddick 消失後,Koletti 曾用妻子的手機,冒用她的身份,傳訊息給清潔工;而且聯絡她的朋友時,也未告知失蹤的事。此外,儘管 Koletti 聲稱沒有親眼見到 Caddick 離開,卻能描述她當時的穿著。這些不合理的言行,令警方懷疑他在某個程度上知情不報。[11]然而,他們也坦言沒有任何謀殺的證據。[14]

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另一方面,Caddick 失蹤前承受莫大的經濟壓力,有次沿著海邊的懸崖散步時,曾對友人說:「如果我想結束一切,就會在這裡」。[2]更何況拋下私人物品,確實是自殺的徵兆[27]所以警方也覺得不無可能。[6, 28]

投資詐騙的規模

無論是自殺、他殺或意外,警方基本上是認定 Caddick 死了。[29]不過,ASIC 對其金融案件的調查,仍然持續進行。那名認識 Caddick 25 年的客戶,在得知她失蹤後,帶著 2020 年 9 月的投資報告,去聯邦證券有限公司詢問相關事宜。辦事員接過文件,遲疑了一下:帳號少了一個號碼,公司的商標也僅是雷同。 [3]

2012 到 2020 年期間,[7] Caddick 無照經營 Maliver 公司,[1]違反了 38 條公司法的規定,並從 72 名受害人那裡,騙取澳幣 3 千 2 百萬元(約 2020 年的新臺幣 6 億 5 千多萬元)。[7]她拿這些錢去償還貸款,[30]支付美國運通卡澳幣 70 萬元帳單,還有購買 Dior 和 Chanel 等名牌奢侈品。[3]同時,其名下有股份、房屋等資產,[31]但銀行存款僅剩澳幣 5 千 6 百元。[1, 31] ASIC 返還了部份資金給受害者,[7]卻還有澳幣 2 千 3 百萬元左右的缺口。[7, 32]於是限她的丈夫 Koletti 在 2022 年 5 月 18 日前搬家,[33, 34]準備法拍估計超過澳幣 1 千 5 百萬元(約新臺幣3億1千5百萬元)的豪宅。[34]

遺產分配

ASIC 透過法院,凍結了 Caddick 所有的資產,僅允許家屬每週提領澳幣 800 元(約新臺幣1萬6千多元),以支付基本生活開銷,並養育 Caddick 的兒子。家屬其實希望額度調高到澳幣 4,880 元(超過新臺幣10萬元),但又說不出個理由來。[4]另外,曾任美髮師的丈夫 Koletti,自從二人於 2013 年結婚後,[33]對家庭有勞務等付出,因此覺得自己有資格分一杯羹。[34]同時,他以強烈嚴詞指控某 ASIC 調查員態度惡劣;[29]但警方卻反過來用暴力禁制令保護後者,[35]雙方各執一詞。而 Caddick 的父母因為曾資助她置產,所以也自認有權獲得部份遺產。[33]

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ASIC 自從認定 Melissa Caddick 死亡後,便不再追究她個人的法律責任,單純將重心放在補償受害人的經濟損失。[5]她名下的車子 Audi R8 V10 與 Mercedes-Benz CLA45 已遭法拍,[36]房產也被仲介網站專文介紹。[37, 38] 及至 2022 年 9 月底,法院仍在持續審理此案,[2]距離完全結清遺產,應該還有一段時間。

  

延伸閱讀

鑑識故事系列:為破案結婚?!「Somerton Man 懸案」

備註

澳洲證券投資委員會(Australian Securities and Investments Commission)的中英文稱呼,雖然有點對不太起來,但這是澳洲辦事處寫的官方名稱。[39]

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參考資料

  1. Jessica Kidd. (26 FEB 2021) ‘Melissa Caddick dead, police confirm, after campers find her foot on NSW South Coast’. ABC News.
  2. Jamie McKinnell. (12 SEP 2022) ‘Experts cast doubt over Sydney fraudster Melissa Caddick’s foot amputation theory, inquest hears’. ABC News.
  3. Clarke C, McDonald A, et al. (17 DEC 2020) ‘Cheryl and Faye thought they had nearly $1m invested with ‘friend’ Melissa Caddick. Then she went missing’. ABC News.
  4. Jamie McKinnell. (15 DEC 2020) ‘Investors handed over $13m to Sydney businesswoman Melissa Caddick before she vanished, court told’. ABC News.
  5. Jamie McKinnell. (8 JUL 2021) ‘Melissa Caddick’s childhood friend felt betrayed after handing over life savings to fraudster, court told’. ABC News.
  6. Alison Xiao. (27 FEB 2021) ‘Melissa Caddick’s court case must go ahead despite alleged fraudster’s death, ASIC says’. ABC News.
  7. Jamelle Wells. (29 JUN 2021) ‘Melissa Caddick left investors nearly $24 million out of pocket, court told’. ABC News.
  8. Tim Swanston. (16 SEP 2022) ‘Footage from ASIC raid at Melissa Caddick’s home shows envelopes full of foreign cash’. ABC News.
  9. Mark Reddie. (25 NOV 2020) ‘Disappearance of Sydney businesswoman Melissa Caddick treated as suspicious.’ ABC News.
  10. Mark Reddie. (04 MAR 2021) ‘Police suspend search for Melissa Caddick’s remains in water close to her Sydney home’. ABC News.
  11. Jamie McKinnell. (14 SEP 2022) ‘Melissa Caddick inquest hears husband thought she would resurface for court date’. ABC News.
  12. Jamie McKinnell. (27 JUL 2022) ‘Melissa Caddick’s Dover Heights property to be sold as parents vie for Edgecliff apartment’. ABC News.
  13. Jamie McKinnell. (27 NOV 2020) ‘Police deny court claim that case of missing person Melissa Caddick is now murder investigation’. ABC News.
  14. Jamie McKinnell. (13 SEP 2022) ‘Melissa Caddick’s husband Anthony Koletti gave ‘conflicting’ versions of events, inquest hears’. ABC News.
  15. Jesse Dorsett. (20 JAN 2021) ‘Police believe Melissa Caddick still alive as investigation into her disappearance continues’. ABC News.
  16. Jamie McKinnell. (15 SEP 2022) ‘Melissa Caddick inquest hears request by fraudster’s mother and brother to give evidence’. ABC News.
  17. Matuszewski S, Hall MJR, Moreau G, et al. (2020) ‘Pigs vs people: the use of pigs as analogues for humans in forensic entomology and taphonomy research’. International Journal of Legal Medicine, 134, pp. 793–810.
  18. Anderson GS, Bell LS. (2014) ‘Deep Coastal Marine Taphonomy: Investigation into Carcass Decomposition in the Saanich Inlet, British Columbia Using a Baited Camera’. PLOS ONE, 9(10): e110710.
  19. Madea B. (2022) ‘22.2.4 Investigative Approach’ in Handbook of Forensic Medicine. John Wiley & Sons, 2nd Edition.
  20. Emma Elsworthy. (28 FEB 2021) ‘Human remains wash up on NSW’s South Coast, days after Melissa Caddick’s foot was found’. ABC News.
  21. NSW Police confirm human remains found at Mollymook did not belong to Melissa Caddick’. (02 MAR 2021) ABC News.
  22. Tim Swanston. (27 FEB 2021) ‘Police thought Melissa Caddick was alive — three key factors combined to prove otherwise’. ABC News.
  23. More flesh found at NSW South Coast beach near where Melissa Caddick’s foot was found’. (01 MAR 2021) ABC News.
  24. Melissa Caddick search continues as police await DNA results of human remains found on NSW South Coast beach’. (28 FEB 2021) ABC News.
  25. Kontominas B, Nguyen K, Coote G. (02 MAR 2021) ‘How the case of Sydney businesswoman Melissa Caddick has captivated the public and baffled police’. ABC News.
  26. Marques E, Maiorino EJ, Tallackson Z, et al. (2019) ‘Self-amputation of the Upper Extremity: A Case Report and Review of the Literature’. Cureus,11 (10): e5858.
  27. Lukaschek K, Baumert J, Ladwig KH. (2011) ‘Behaviour patterns preceding a railway suicide: Explorative study of German Federal Police officers’ experiences’. BMC Public Health 11, 620.
  28. Helena Burke. (20 APR 2022) ‘Husband of Melissa Caddick stakes claim to a share of the millions she owned in property, luxury cars and jewellery’. ABC News.
  29. Paige Cockburn. (18 MAR 2022) ‘The letter contained several allegations about Isabella Allen, who is leading the Australian Securities and Investments Commission (ASIC) investigation into his wife’. ABC News.
  30. Jamie McKinnell. (28 FEB 2021) ‘Melissa Caddick allegedly ‘co-mingled’ investors’ funds with her own to buy luxury goods and then falsified financial documents’. ABC News.
  31. Jamie McKinnell. (22 FEB 2021) ‘Missing businesswoman Melissa Caddick’s bank accounts contain less than $6,000, court hears’. ABC News.
  32. Paige Cockburn. (12 APR 2022) ‘Melissa Caddick’s suspected death to be investigated by NSW Coroner in September’. ABC News.
  33. Helena Burke. (03 MAY 2022) ‘Melissa Caddick’s husband ordered to hand over Dover Heights home owned by Sydney fraudster’. ABC News.
  34. Helena Burke. (19 MAY 2022) ‘Melissa Caddick’s husband Anthony Koletti hands couple’s mansion to receivers’. ABC News.
  35. Alison Xiao. (9 FEB 2022) ‘Police seek AVO against Melissa Caddick’s husband, Anthony Koletti, to protect ASIC investigator’. ABC News.
  36. Alison Xiao. (22 FEB 2022) ‘Missing fraudster Melissa Caddick’s luxury cars sold at auction for more than $300,000’. ABC News.
  37. MacSmith J. (02 JUL 2022) ‘Melissa Caddick’s $15m mansion to be sold within weeks’. REA Group Ltd.
  38. Dulhunty K, Charlesworth C. (01 JUL 2022) ‘Michael Pallier selected to sell Melissa Caddick’s Dover Heights home’. Elite Agent.
  39. 金融服務」澳洲辦事處(Accessed on 18 SEP 2022)
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胡中行_96
169 篇文章 ・ 65 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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水下滑翔機 Seaglider 帶回精細水文資料,發現黑潮結構跟千層糕很像
科技大觀園_96
・2021/07/10 ・2636字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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Seaglider(水下滑翔機)是臺灣新引進的水下研究設備,一台售價超過 650 萬,沒有動力裝置卻能潛入 1,000 公尺的深海中,帶回寶貴的水文資料。圖/臺大海洋所提供

在科技部補助下,臺灣大學海洋研究所在 2016 年購入全臺第一台 Seaglider ,沿東部海域進行黑潮斷面量測,傳回水文(海水溫度、鹽度)、溶氧量、螢光(可換算葉綠素濃度)、光背散射(藉由光散射的狀況推估海水的濁度)等參數資料,發現黑潮洋流底下「水團層疊」的特殊現象。研究成果 2019 年發表於 Nature 系列期刊《Scientific Reports》,是黑潮研究的重大里程碑。

臺大海洋所所長詹森表示, Seaglider 是以鋁製壓力殼幫浦將油灌入尾部的囊袋、增加體積與浮力來控制機體上浮;並藉由內部電池的移動來調控重心,當電池向前後左右移動時,便能改變 Seaglider 俯仰和滾動角度,使之順著海流滑翔。

Seaglider 調控浮力的機制,是藉由油囊來調整機體的體積。圖/臺大海洋所提供

Seaglider 會依指令起伏遊走於表面到 1,000 公尺深的海域,並在下潛和上浮的過程中,收集海水的各種參數資料,然後在浮上水面時,透過衛星傳輸水文剖面資料和接收指示。一天約可起伏四至五次,每次橫跨大約 5 公里的水平距離。

Seaglider 第一次在東部海域進行黑潮觀測的路徑圖。圖/臺大海洋所提供

三年前 Seaglider 第一次出勤,在 87 天內跑了 2,095 公里,下潛至 1,000 公尺的次數達 434 次,傳回密集且詳細的水文等海洋剖面資料。詹森表示,以往海研船無法進行這麼多點測量,因此觀測站之間的狀況僅能推估。 Seaglider 能補充觀測站之間的數據,協助研究團隊剖析黑潮精細的水文結構,進而清楚描繪 500 – 800 公尺深的黑潮裡水團層疊的現象

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海研船(上圖)與 Seaglider(下圖)觀測鹽度的解析度差異,從左上跟下圖上方的黑點可看出海研船的觀測點比 Seaglider 少很多,鹽度分布的解析度也差很多。圖/臺大海洋所提供

攪不開的水——黑潮千層糕的秘密

一般認為兩個水團相遇,應該會馬上攪和在一起,成為新的水團後密度變大而下沈,這叫「混合增密」現象。但黑潮裡的情況不全然是這樣,詹森表示,研究團隊發現黑潮中密度相同的高溫高鹽水和低溫低鹽水相遇,會產生不同水團交錯層疊的情形,也就是低鹽水與高鹽水層上下交錯出現,如同「千層糕」一樣,每層最厚大約 50 公尺,水平範圍大約 10 – 100 公里。

紅圈處為黑潮裡不同鹽度的水互相層疊的狀況,可以看到深淺顏色夾雜在一起,每層水最厚達 50 公尺,最大範圍可達 100 公里。黑色曲線是 Seaglider 記錄的鹽度變化,顏色代表鹽度分布。圖/臺大海洋所提供

千層糕在學術上稱為「interleaving」(層疊現象),詹森解釋,發生這種現象的環境大都是在海水擾動不劇烈,且兩團密度相似但溫度和鹽度不同的水交會,黑潮匯聚南海、北赤道洋流、菲律賓海等三種水團的海水,由於成分複雜,常有各種水團相遇的狀況。 發生層疊現象的原因,是因為物理上溫度擴散比較快,使得兩團水的溫度先混合,但鹽度尚未混和,高溫高鹽水溫度下降、密度提高而跑到低溫低鹽水下面,出現水層互相穿插的現象,是一種以「雙擴散」為主造成的現象。

產生千層糕水文結構的示意圖,當溫度混合比鹽度快時,高溫高鹽水因溫度下降,密度提高而發生「鹽指現象」,造而圖中的初始擾動向左右兩方成長,進而導致黑潮中層水有千層糕的水文結構。圖/臺大海洋所提供

黑潮的千層糕並不平整,會視對流狀況不同而偏向不同方向。在一般人眼中千層糕或許只是個有趣的現象,但水層結構變化對黑潮中層水的環境影響大,連帶會影響營養鹽分布、生物生長和氮氧磷等化學物質合成和分解,是一環扣著一環呢!

千層糕的另一個貢獻在於「校驗數值模型」,詹森解釋,研究氣候變遷或海洋生地化反應都要奠基於準確的觀測數據,透過 Seaglider 直接量測的資料,可跟其他預報資料比較,確認預報資料的準確度。

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越深入研究,越無法確認黑潮位置

「黑潮的變化比想像中大太多!」詹森表示, 2012 年以前臺灣未長期、系統性的觀測黑潮,起初他也只是抱持著「擴增資料庫」的心情,蒐集相關黑潮相關數據,但研究下去,才發現黑潮的樣貌和變動跟教科書描繪的很不一樣。 

黑潮並不是一條由南而北的穩定洋流,它的流速、方向和鹽度變化很大。以往我們認為黑潮冬季離臺灣東岸較近,但其實有時也會出現黑潮離岸較遠的狀況,且每一年的情形都不同,很難找出一個模式來完整解釋它的變化。

Seaglider 幫助研究人員探索黑潮。圖/fatcat11 繪

造就黑潮捉摸不定的是太平洋裡的「中尺度渦旋」,我們可將中尺度渦旋視為風力和直徑比颱風小的渦旋,有逆時針轉和順時針轉。以人造衛星看海平面高度,再輔以數值模型推算,可看到渦旋常常在中太平洋長出來,然後向西移動撞向臺灣東岸,這一撞誰是黑潮、誰是渦旋就搞不清楚了! 

「黑潮的變動量說不定可以達到其長時間平均值的一半以上!訊雜比這麼高,難怪做得越多,看到現象越多,困擾也越多。」詹森苦笑著說,未來還有許多黑潮之謎值得去解開。

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Seaglider 是海洋研究的利器。圖/臺大海洋所提供

「 Seaglider 是海洋研究的利器,對長期和深海的資料蒐集相當有幫助。」詹森表示,水文、溶氧量等資料用 Seaglider 觀測的 CP 值很高,海研一號出船一天需要新臺幣 40 萬元的人事費與油錢,且每次的船期少有兩週以上,由此可知,能在海中長期觀測的 Seaglider 所帶來的研究效益極大。 

他建議,海洋研究可以考慮添購 Seaglider 。臺大海洋所團隊 2019 年加入「國際合作全球海洋邊界流觀測網」(BOON),計畫每年以兩台 Seaglider 接力從墾丁外海出發游到呂宋島北方海域,再朝北以「之」字型航線來回橫過黑潮往下游跑,觀測期長達三至四個月。相信 Seaglider 可以帶回更加豐富的資料,充實我國的海洋研究內容與深度,並與全球海洋研究接軌。

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南島語族 800 年前和美洲交流DNA,卻不在最接近的復活節島
寒波_96
・2021/02/20 ・4046字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

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南島語族,分佈於印度洋與太平洋上眾多島嶼,最西端是非洲東方的馬達加斯加,最東端則是南美洲西方的復活節島(Easter Island,南島語為 Rapa Nui)。南島語族古時候是否和美洲有過接觸,一直爭議不斷。

去年發表的論文報告,兩邊確實有過交流 DNA 的跡象,卻出乎意料的不在復活節島,而在更西北方的其他島嶼。這篇論文非常熱門,排名 Altmetric 資料庫 2020 年的第 38 名。[1, 2, 3, 4]

南島語族的分佈範圍,復活節島地理上距離美洲最近,卻可能不是最先接觸美洲人的地點,而是其西北方的法屬玻里尼西亞。圖/取自 [參考資料2]

復活節島民有美洲血緣,但是不知道到來多久

「古代南島語族和美洲是否有過遺傳交流」這問題,最近大部分著重在距離最近的復活節島,前幾年發表過兩篇遺傳學論文,論點相反。

一篇調查復活節島的現代族群,發現島上現代的居民,約有 6% 遺傳祖源(ancestry)能追溯到南美洲,估計 DNA 交流發生在 22 代之前,也就是公元 1310 到 1420 年之間。歐洲人公元 1722 年才首度抵達復活節島。由此推論歐洲人到達以前,島民的祖先已經與美洲人有過遺傳交流。[5]

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另一篇論文則是由古代樣本取樣 DNA,歐洲人尚未抵達的公元 1445 到 1620 年間,3 位古人沒有見到絲毫的美洲成分,而且 1815 到 1945 年間的 2 人也沒有。此一研究因此論斷,美洲血脈進入復活節島,只是最近的事兒。[6]

復活節島最初是什麼時候和美洲接觸?摩艾問號。圖/取自 〈What Really Happened on Easter Island?

由遺傳重組估計混血年代

去年問世的論文蒐集大批現代太平洋島民,一共 17 個族群的基因組,樣本包括 166 位復活節島,以及 188 位其他島嶼的居民。現代族群的基因組能怎麼回答「古代南島語族和美洲是否有過遺傳交流」?

原理大概是這樣:兩個族群混血以後,例如 A 族群的人進入 B 族群,源自 A 的染色體片段由於遺傳重組,每一代會愈來愈短,分散到 B 的染色體各處。

每一個族群都有自己獨特的代表性 DNA 變異,透過偵測能代表 A 的特殊變異,便能判斷 A 祖源占 B 的比例高低。另外根據源自 A 的染色體片段長度,以及分佈的位置,也能估計混血發生在多久以前。在這邊的狀況是:美洲原住民為 A,南島語族為 B。

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復活節島居們的基因組上,不同祖源的分佈位置。圖/取自[參考資料1]

美洲祖源存在,長短有兩種

這回獲得的各地南島語族遺傳樣本,以南島祖源為主,也有不少人配備歐洲和美洲原住民的祖源。但是歐洲人殖民以後,大洋洲和美洲之間有許多交流,所以光是偵測到美洲成分,不等於找到古早 DNA 流動的證據。

有意思的是,所謂「美洲祖源」大概能分成兩款。一款類似南美洲南部,智利的美洲原住民;這款祖源在基因組上的 DNA 片段比較長(表示經過較少次重組),而且比例正比於歐洲祖源,由此推論,這是歐洲殖民以後發生的情慾交流。

再仔細比較各地的「歐洲祖源」,可以看出法屬玻里尼西亞(French Polynesia)的居民接近法國,復活節島的居民則類似西班牙,符合各自的殖民歷史。

分析南島語族和美洲各地族群的遺傳關係。圖/取自[參考資料1]

混血最初不在復活節島

另一款「美洲祖源」看起來源自中美洲,最接近哥倫比亞的 Zenu 族群,以及墨西哥的 Mixe 與 Zapotec 族人。這批有中美洲特色的 DNA 片段都比較短,應該經過比較多次遺傳重組,表示它們可以追溯到更早以前的情慾流動。

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出乎意料的是,除了復活節島居民,還有馬克薩斯群島(Marquesas Islands)、帕利瑟群島(Palliser Islands)、曼加瑞瓦島(Mangareva)的居民也擁有中美洲祖源。這些島嶼都屬於法屬玻里尼西亞,地理上位於復活節島……的西北方很遙遠處。

美洲和 4 處島嶼位置的簡圖。圖/取自 [參考資料3]

估計混血的年代,南美洲祖源大約在 18 世紀末到 19 世紀初,符合發生在歐洲人殖民以後的推論。中美洲祖源則是在 13 世紀初出現,南馬克薩斯是公元 1150 年、北馬克薩斯公元 1200 年、帕利瑟與曼加瑞瓦公元 1230 年。

擁有中美洲祖源的法屬玻里尼西亞居民,源自中美洲的 DNA 片段都很短,不同人的狀況也很一致。論文推論,情慾流動發生在很久以前,而且很可能是一次性事件。

採取同樣的估計方法,復活節島卻要等到公元 1380 年,比法屬玻里尼西亞更晚一百多年。假如估計的年代正確,或許是由於法屬玻里尼西亞的居民先接觸中美洲人,相關血脈隨後才流動到復活節島。

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而且考古證據指出,公元 1380 年那個時候,復活節島似乎還沒有住人。

抵達復活節島的歐洲人。圖/取自 〈What Really Happened on Easter Island?

美洲與南島首度接觸:法屬玻里尼西亞

儘管直線距離看,復活節島離美洲最近,依照現有證據,卻可能並非首度接觸美洲的南島族群,法屬玻里尼西亞才是。這也符合洋流與風向的研究:由中美洲出發,抵達南馬克薩斯的機率最大(南馬克薩斯也是估計中,混血最早發生的)。

這項推論令人回想起 70 多年前的往事。當時索爾.海爾達(Thor Heyerdahl)主張玻里尼西亞人源自美洲,這位不要命的冒險家為了證實自己(後來證實錯誤)的論點,1947 年時率隊駕駛康提基號(Kon-Tiki),從秘魯出發航向太平洋,最後就是抵達法屬玻里尼西亞的土阿莫土群島(Tuamotus)。

雖然論點錯誤,但是冒險精神值得敬佩的索爾.海爾達。圖/取自 uwcrcn

依照論文的分析,美洲血緣在古代進入大洋洲族群是一次性事件,而非持續性交流。一個可能是,法屬玻里尼西亞的古南島人航向美洲,與當地人生下後代後,又遠渡重洋返回家園,帶回中美洲的 DNA。此一可能性我認為機率較低。

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南島語族,特別是太平洋的南島族群以遠航聞名,但是公元 1200 年那個時候,南島移民其實剛抵達法屬玻里尼西亞沒有多久,若是還要前進美洲又返回原地,年代似乎太過緊迫。

我想更合理的過程是,有一小群人從中美洲漂流到法屬玻里尼西亞,也將自己的 DNA 引進大洋洲。不過這不表示在此之後,美洲和大洋洲之間不再有物質與文化的交流。例如番薯,或許就是之後才引進大洋洲。

法屬玻里尼西亞,馬克薩斯群島北部的努庫希瓦(Nuku-Hiva)一景。圖/取自 [參考資料3]

「古代南島語族和美洲是否有過遺傳交流」這個問題,目前看來已經有比較清晰的答案:確實有,只是和多數人預想的不太一樣。地點位於法屬玻里尼西亞,年代是公元 1150 年之後。而距離美洲更近的復活節島,卻要等到 200 多年後。

最近有關太平洋島嶼的研究不斷推陳出新,不少舊的論點被推翻或修正,連名人賈德戴蒙(他的暢銷書中對復活節島的描述,有些已經被新的研究推翻)也加入介紹新知的行列。

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這回的新研究再度提醒我們,歷史也必需與時俱進,不斷重新建構知識體系。至於有什麼意義,那就取決於個人需求了。

延伸閱讀

參考資料

  1. Ioannidis, A. G., Blanco-Portillo, J., Sandoval, K., Hagelberg, E., Miquel-Poblete, J. F., Moreno-Mayar, J. V., … & Moreno-Estrada, A. (2020). Native American gene flow into Polynesia predating Easter Island settlement. Nature, 583(7817), 572-577.
  2. Native South Americans were early inhabitants of Polynesia
  3. Polynesians steering by the stars met Native Americans long before Europeans arrived
  4. Ancient voyage carried Native Americans’ DNA to remote Pacific islands
  5. Moreno-Mayar, J. V., Rasmussen, S., Seguin-Orlando, A., Rasmussen, M., Liang, M., Flåm, S. T., … & Malaspinas, A. S. (2014). Genome-wide ancestry patterns in Rapanui suggest pre-European admixture with Native Americans. Current Biology, 24(21), 2518-2525.
  6. Fehren-Schmitz, L., Jarman, C. L., Harkins, K. M., Kayser, M., Popp, B. N., & Skoglund, P. (2017). Genetic ancestry of Rapanui before and after European contact. Current Biology, 27(20), 3209-3215.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁