「光纖之父」高錕誕辰｜科學史上的今天：11/4

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文｜龔雋幃
• 美術設計｜林洵安

網路是對抗極權的利器，還是政府監控之眼？

上個世紀末，網際網路甫萌芽，彼時正是自由無垠的代名詞。但不過十數年，獨裁政體已導入新技術，建置網路審查系統與防火牆，奪回資訊掌控權，甚至發動跨國資訊戰。當台灣成為境外假訊息的投放目標，我們又該怎麼面對資訊攻擊？「研之有物」專訪中研院社會學研究所林宗弘研究員，他與廈門大學政治學系張鈞智副教授合作，運用 153 國資料，分析國家網路審查與公民社會能量的交互關係。

自由的網路世界，讓我們集結革命！

跨入千禧年之時，傳言中國將著手建置防火長城，全面管制網路資訊流通，時任美國總統的柯林頓（Bill Cliton）嘴角淺淺上揚地微笑說，「祝他們好運。那就像是要把果凍釘在牆上。」

大約 10 年過後，透過社群平台的迅速串連，從網路點燃的燎原怒火，果真在 2010 年底掀起北非、中東地區的「阿拉伯之春」（Arab Spring）革命浪潮！一時之間，網路儼然成為組織動員的新興反抗支點，藉由虛擬世界的合縱連橫，便得以撐起更好未來的想像，動手打造屬於人民的明天。

「從阿拉伯之春、佔領華爾街到太陽花運動，那時候主流的觀點是，網際網路有助於年輕人集結抗爭，或是獲得社會資本。」中研院社會所研究員林宗弘說。

「數位烏托邦」的夢起夢醒：技術決定論 vs 獨裁進化論

阿拉伯之春的浪潮下，「數位烏托邦主義」（Cyber-Utopianism）蔚為風行，人們相信隨著數位科技愈成熟、使用人口愈多，公民社會就能擁有愈大力量。

烏托邦論者立基於技術決定論，樂觀地相信網際網路的崛起，得以打破威權政體的資訊高牆，鬆動原先被政府一手掌控的單向訊息來源。人民不再只能被動接受資訊餵養，得以透過網路自由地共享資訊、迅速串連，召喚出集體行動。對於公民社會，網路無疑是成本更低、效率更高的賦權工具。

然而，當革命時刻的激昂褪去後，那些威權國家卻沒有被掃出歷史舞台，原先瑰麗的網路烏托邦想像反倒轉眼成空。

短短幾年，威權國家管控、壓制、操弄資訊的技術全面進化來說，乃至於發展出一整套資訊政治經濟學戰略。換言之，如今果凍不只牢牢地被釘在牆上，甚至連呈現在牆上的大小、形狀和樣態，也幾乎被資訊獨裁國家玩弄於股掌之間！

由此，另一套對立論述應運而生：面對新科技的突破，獨裁國家已重新再進化，運用新工具反制網際網路帶來的自由衝擊，透過高度的網路審查監控，再次壓制公民社會的力量。

網路再翻轉，成為威權政體的鞏固工具

原先普遍樂觀的烏托邦期待，究竟是如何走向宛如老大哥夢魘般的非預期結果？

林宗弘指出，2010 年前後為關鍵分水嶺。在此之前，網路的崛起確實帶來強烈衝擊，因此多數威權國家的網路覆蓋率遠低於民主國家，即是因政體感受到數位科技的威脅，從源頭限制人民使用。

但是阿拉伯之春爆發後幾年，威權國家的網路覆蓋率卻迅速攀升，不僅超過全球平均值，最後更越過了民主國家。

林宗弘研究發現，這項飛躍性成長並非偶然，而是當權者有意為之的反制性操作。

過去，政府的反制是限制人民上網、抑制網路擴散，但大約 2012 年以後，威權度較高的國家，包括中國、伊朗、埃及、土耳其、俄羅斯，以及近年的泰國和馬來西亞，已陸續建置了網路審查系統（internet censorship），形塑出強大的維穩防火牆，得以遮蔽並扭曲訊息。換言之，國家已重新奪回資訊掌控權。因此即便網路更普及，但實則被套上重重枷鎖，甚至轉而成為國家打壓監控的有力工具。

例如，埃及在 2011 年示威運動期間，曾採取全國斷網手段，用來防止示威者串聯。但之後，政府大量投注科技資源以監控網路，限網、斷網就不再是政府採取的手段。

林宗弘指出，國家如何介入且建構出一整套資訊政治體制，過往研究始終較為貧瘠。雖然有宣傳學、傳播理論可援引，但缺少系統性的資訊政治經濟學理論。 2019 年，Sergei Guriev 和 Daniel Treisman 兩位政治經濟學者才提出「資訊獨裁論」。他們研究發現，威權國家在資訊審查、政治宣傳上的投資愈大，政權的存活率愈高，愈不容易被推翻，也會減少流血暴力鎮壓的機率。這便構成了一個簡潔的理論架構，明確解釋威權國家加強資訊審查操弄的動機。

國家網路審查：壓制公民社會的黑手

不過林宗弘認為，現有研究多半集中在資訊審查如何影響政治轉型，聚焦於宏觀的變遷過程，卻忽略了中介影響機制，例如對公民社會的活躍性打壓。因此林宗弘與廈門大學政治學系副教授張鈞智合作，援引瑞典哥德堡大學 V-Dem 資料庫（Varieties of Democracy）的大型跨國調查，取得全球 153 個國家的資料（1995-2018 年），探究網路審查對於公民社會的影響。

研究進一步以互動固定效應模型（interactive fixed-effects model），檢視 2011 至 2018 年網路審查成長超過 10 %的 34 個國家。以 2017 年為例，網路審查的效力削弱了核心公民社會指數約 8%，清楚呈現出兩者的相關性。研究發現國家的網路審查，確實是降低公民參與的關鍵因素。

「我們的研究發現，網路覆蓋率已經跟公民社會的活力脫鉤，也跟政治體制脫鉤。」林宗弘分析，在威權國家底下，網路科技是推進新興經濟、科技產業的工具，但同時也是澆熄公民社會的武器。

林宗弘直言，過往的比較研究，大多聚焦於網路對政治轉型的影響，普遍忽略了威權國家運用科技針對公民社會展開操弄與反動員（demobiliztion）的策略。

網路的快速發展最初雖為威權國家帶來了空前挑戰，然而這些政體很快展現其韌性，已學會靈活地運用科技手段，有效壓制公民社會持續壯大，化解潛在的政治風險。

以中國為例，習近平上任後成立「中央網絡安全和信息化領導小組」，大力強化網路審查技術與訊息防火牆。一般人可以透過網路表達個人意見、商業交易、聯繫親友等等，甚至可以批評政策，但絕不能用於發動社會抗爭。背後嚴密的審查機制，包含特定關鍵字，緊盯著使用者的一舉一動，防範集體集結行動的火苗於未然。

哈佛大學政治學者 Gary King 等人曾提出經典解釋：中國進行網路審查的重點不在於阻止一般人批評政府，而是要防堵、阻絕動員的可能，也就是禁止那些會集結群眾發動連署、陳情、抗爭或更激烈政治行動的內容。

資訊操弄的兩手策略：減少訊息、增加訊息

林宗弘進一步分析，威權國家進行網路審查的兩種策略。

首要是減法。簡單來說，如同前述的刪文、斷網與關鍵字屏蔽等，皆是威權國家常見的審查手段，關鍵在於「減少訊息」，隔絕封鎖踩到政體紅線的新聞與討論。但這只是資訊操弄的其中一個面向。

另一個手段則是加法，即「增加訊息」。包括散播假訊息，選擇性釋出足以歪曲、遮蔽原先焦點的訊息，又或是刻意放送溫暖正面的心靈雞湯，目的皆在於奪取民眾的注意力。根據 Gary King 等人的另一篇研究指出，中國網軍的操作並非直接反擊不利於政府的訊息，而是帶風向、貼歪樓，使用反諷、嘲弄、抹黑對方的手法轉移焦點，讓原先的議題力道被削弱。

威權國家正是同時運用減少訊息、增加訊息兩套手法，導引操弄社會可獲得的資訊，達到統治目的。

讓假訊息飛！資訊戰可能群體免疫嗎？

不過林宗弘提醒，類似的操作不只侷限國內。威權國家也會對外投射，特別是針對潛在敵對或競爭關係的民主國家，包括病毒攻擊、癱瘓伺服器造成斷網，同時也投放大量的假訊息，以此讓目標國內部分化，製造情緒爭端，使社會陷入認知癱瘓。

林宗弘解釋，這種干擾模式有其特殊性。「我們另一個研究已系統性發現，只要周邊存在一個領土爭議的威權政體，民主政體被攻擊的頻率就會大幅上升；但是相對地，威權政體並沒有同樣被大幅攻擊。」換句話說，

這個攻擊是單向、非對稱的，來自於威權政體。資訊戰已被當作攻擊武器，使用在國際關係中。

一旦國家與鄰國沒有領土爭議，或四周都是民主政體，國內被投放假訊息的比例就大為降低。

但民主國家內訊息原本即多元殊異，資訊戰攻擊是否真的會造成實質威脅？或者，社會其實終將形成「群體免疫」，無需過度擔憂？

林宗弘不同意這類觀點，他正在進行的研究發現，根據 2020 年資料，一國的假訊息量愈大，該國的疫情愈嚴重。近期英國研究也顯示，假訊息會降低接種疫苗的意願。「如果資訊戰確實會產生效果，造成社會傷害，又怎麼達到群體免疫呢？」

迄今，林宗弘已大致拼湊出理論圖像，希望更完整理解資訊操弄背後的整體面貌，但仍有許多亟待突破的環節。包括在民主、威權不同政體下，哪些更容易被操弄？運作結構與結果有何殊異？以及，它對哪個社會階層更有利？都是未來待持續梳理的部分。

台灣為境外網攻密集目標！跨國假訊息攻防戰

根據 V-Dem 跨國研究，在 2018 年全球 179 個國家「遭受境外假資訊攻擊」的調查中，台灣高居世界第一！面對威權國家的步步進逼，林宗弘雖不再如過去的數位烏托邦論者樂觀，但也不致絕望。

「我們看到的是一個循環結束：公民社會因為網路而崛起；接著國家掌控愈來愈多資源，投資審查技術，把公民社會壓制下去。這表示原先樂天看法是錯的，但未來的科技突破還會有進展，下一個循環還是可能出現。」

但他強調，我們不應該僅單憑烏托邦或反烏托邦的想像來面對。「人一定要介入科技發展，它是權力鬥爭的一部分，民主的一部分。不投入，當作搭便車，最後就是被宰制。」

具體而言可以怎麼做？林宗弘提出三點建議。

根據 2019 年台灣民主基金會的調查，65.7% 民眾認為假訊息對台灣民主危害很大，這顯示資訊戰的威脅感已深入大眾。政府應該在基礎研究與資料情報蒐集上，提供更多挹注，才能依據實證研究成果建立防護體系。

其次，主動揭露調查結果。除了專業的事實查核機構，公民社會內部也可以自我動員組織，譬如醫師公會若發現錯誤的醫療流言，即主動澄清、提供正確資訊。

第三，假訊息攻擊的受害者具共同特徵，包括和外在社會接觸較少、資訊獲取管道不足。因此政府應該找出方法彌平數位落差，協助更多弱勢者培養資訊識讀的能力。

身處在資訊紛雜的年代，真假難辨已成日常。林宗弘總結，當假訊息的類型、來源愈趨五花八門，國家、公民社會、研究者都需要持續尋找各種政策工具，完成這幅複雜的拼圖，而不應寄望可能存在一個快速解決的萬靈丹。

延伸閱讀

• Chang, Chun-Chih and Thung-Hong Lin, 2020, “Autocracy login: internet censorship and civil society in the digital age”, DEMOCRATIZATION, 27(5)：874-895
• 林宗弘，2019，〈數位貧窮與天災風險資訊來源：來自台灣傳播調查的證據〉，《新聞學研究》，第 138  期，頁 131-162
• Sergei Guriev,Daniel Treisman,2020, “A Theory of Informational Autocracy”,Journal of Public Economics, vol. 186, issue C
• 林宗弘個人網頁

• 作者｜盧彥森，目前任職於 德國于利希研究中心 能源與氣候研究所

第一個地表模型的開發者——真鍋淑郎

在大氣科學領域中，有一部份專業領域統稱為「氣象模擬」，其中，有一門名為「地表模式」的領域，是專門算地表上各種物理、化學、生物作用的行為。

在做這些模擬的研究者中，有個很有名的日本名字，叫做 Manabe，他的論文會一直出現在大家眼前，也就是（只有我們在乎的）《 Manabe 1969, CLIMATE AND THE OCEAN CIRCULATION I : THE ATMOSPHERIC CIRCULATION AND THE HYDROLOGY OF THE EARTH’S SURFACE 》^[1]，最近因為大量的報導，我才知道原來他名字的漢字是——真鍋淑郎，也就是第一個地表模型的開發者，而在 2021 年時，他拿下了諾貝爾獎。

地表模式（Land Surface Model）在大氣模擬中有舉足輕重的地位，可以算地面是怎麼跟大氣作反應的，像是降水是怎麼被樹冠層截流、土壤水是怎麼變成地表逕流跟地下水、水是怎麼靠蒸散發回到大氣中；還有太陽光怎麼被地面或葉面吸收、能量怎麼被蒸散發作用給吸收、地面上的溫度增加或減少了多少，還有太陽輻射是有多少返回大氣層。

而真鍋淑郎的地表模式，則涵蓋了一大部份的物理反應，供美國國家海洋暨大氣總署（NOAA）的 Geophysical Fluid Dynamics Laboratory 的全球大氣模型使用。

不過學界是殘酷的。在那個電腦比房子貴的年代（房價在 1960 年的中位數約為$11,900，CNBC報導），真鍋順便背了個學界的鍋，像是：你的模型是不夠真實的、你的土壤濕度估算不夠物理……等因為電腦計算跟理論發展還不夠成熟，所以尚未發展的物理與計算方法。

後來的論文也會稱真鍋的地表模式是水桶模型（因為其計算土壤濕度的方法宛如水桶一樣，滿了就去除，而非經土壤中水流方法流走的）。但無論如何，第一個地表模型，基本上就是真鍋與他在普林斯頓的好夥伴們發展出來的。因此，真鍋的地表模型也在後來的論文中，尊稱為第一代的地表模式，建立起祖師爺等級的封號(Sellers et al., 1997)。

水桶模型後，百家爭鳴的地表模式大戰

雖然第一代的地表模式，土壤當做水桶，地上也沒有植物，更不要說可以進行光合作用或是碳排放來研究二氧化碳是怎麼搞壞我們的人生，但也讓後續的第二代地表模型有了出發點。

1980年後，在個人電腦逐漸普及後，地表模式也開始百家爭鳴，其中真鍋的身影也就只存在各家論文的引用中了。後來再出現時，則是在地表模式大戰——PILPS（Project for the Intercomparison of Land-surface Parametrization Schemes）^[2]。這個計畫中，以水桶模型這個稱號出現。基本上始於 1995 年的 PILPS 計畫，就是利用荷蘭的 Cabauw 量測站測到的氣象狀況，來驗證各家第二代的地表模式中，誰才是最強的。

當然結果就是，沒有誰家最強。

更重要的是，雖然地表模式都比真鍋的模型更複雜了一點，但是有個東西是沒有人考慮到的：光合作用。

當時各家的蒸散發公式，主要都是用Jarvis的葉面氣孔參數化公式做考量^[3]，所以也沒有真的考慮到二氧化碳、水、太陽之間的直接關聯。而做出這個關連性主要公式——Farquhar等人^[4] 的二氧化碳同化作用公式，才在 1980 年時正式發表，離他同事 Berry 拿去演化成植物氣孔跟光合作用的連動公式^[5]，還有七年。而在地表模型大戰中發表的模型，其實都長得 87% 像。

在 1997 年時，NASA 的 Sellers等人^[6]，與多位同樣是地表模式的作者與植物氣孔模擬專家，在《Science》期刊中，登高一呼：我們要有能夠計算生態跟複雜物理的模型！畢竟在 PILPS 的大戰中，沒有真正的勝者，也沒有真正的輸家，甚至我們的真鍋大哥在水文計算上也沒有輸^[2]！

所以在 2003 年，集合了 PILPS 大戰中和解的部份朋友們，第一支集眾人之力誕生的通用地表模式（Common Land Model）上線了^[7]，這支從 1998 年開始寫的程式，過了近五年後才發表，算是第三代地表模式的代表作。

而這個第三代中，植物終於開始有了它的意義，這植物的葉子終於可以隨四季生長了，也會行光合作用了，土壤也增厚到兩公尺多了，土壤也會依不飽和水流公式往下滲流，也可以計算堆雪了。其中最重要的，就是那光合作用公式的應用。

持續再精進與貢獻

之後的地表模式，就一直著重在地面植物的改良，讓植物越來越真，從一開始的沒有植物，到會蒸發水，再到會跟二氧化碳互動，以及跟氮交互作用，計算植物的農作產出，一步步朝著更精細的方向前進。

當然地表模式也有很多需要改良的地方，首先是地表模型是假設地表跟大氣是一維方向的互動，而土壤中水流也是只會向下滲流，如果要計算真正的水流，就必須要進行三維的地下水流動，這就是另外一個耗資源的計算。另外植物也不是真的植物，植物被假設只有四片葉子，還只有一層。

英國的「JULES」模型曾報告說他們做了個多層葉冠層的模型，最後只能淡淡的說因為計算資源耗太兇，所以沒算完 ^[8]。更甚者，地底下的根是「死」的，一年四季，不生不滅、不垢不淨，持續地在只有兩公尺厚的土裡，把水吸到植物中行光合作用(Pitman, 2003)^[9]。

所以無論如何，地表模型不僅不死，其勢更烈，因為有太多的東西可以靠地表模式來計算，像是人類對地球表面的影響、化合物排放，也都可以靠地表模式計算其對大氣的影響，就連地下水模型也都要拜託地表模式處理複雜的地表水文狀況^[10]。

從 1969 年到 2021 年，無數的改良與改版，還有兩次的超級地表模式大戰（第二次利用 Rhône 流域量測結果^[11]），都增加了人們對大氣系統的了解，並且一步步改善天氣預報的準確度，而其中的功臣之一，當然是真鍋博士在 1969 年，比 Unix 更早發表的地式模型，所以的確功不可沒，而現在地球科學的眾多估算中，地表模式解決了很多的水文與能量問題，更遑論對氣候變遷的計算，才能在1975年提出二氧化碳加劇溫度上升的研究^[12]。拿下諾貝爾獎，不僅僅是贊同真鍋博士的功勞，更是對大氣模擬界的慰勞吧。

參考資料

1. Manabe S. (1969). CLIMATE AND THE OCEAN CIRCULATION 1: I. THE ATMOSPHERIC CIRCULATION AND THE HYDROLOGY OF THE EARTH’S SURFACE. Mon. Weather Rev. 97:739–774.
2. Pitman, A. J., Henderson-Sellers, A., Desborough, C. E., Yang, Z. L., Abramopoulos, F., Boone, A., … & Xue, Y. (1999). Key results and implications from phase 1 (c) of the Project for Intercomparison of Land-surface Parametrization Schemes. Climate Dynamics, 15(9), 673-684.
3. Jarvis PG. (1976). The Interpretation of the Variations in Leaf Water Potential and Stomatal Conductance Found in Canopies in the Field. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 273:593–610.
4. Farquhar, G. D., von Caemmerer, S. V., & Berry, J. A. (1980). A biochemical model of photosynthetic CO 2 assimilation in leaves of C 3 species. Planta, 149(1), 78-90.
5. Ball JT., Woodrow IE., Berry JA. (1987). A model predicting stomatal conductance and its contribution to the control of photosynthesis under different environmental conditions. In: Progress in photosynthesis research. Springer, 221–224.
6. Sellers PJ., Dickinson RE., Randall DA., Betts AK., Hall FG., Berry JA., Collatz GJ., Denning AS., Mooney HA., Nobre CA., Sato N., Field CB., Henderson-Sellers A. (1997). Modeling the Exchanges of Energy, Water, and Carbon Between Continents and the Atmosphere. Science 275:502–509
7. Dai Y., Zeng X., Dickinson RE., Baker I., Bonan GB., Bosilovich MG., Denning AS., Dirmeyer PA., Houser PR., Niu G. (2003). The common land model. Bull. Am. Meteorol. Soc. 84.
8. Best MJ., Pryor M., Clark DB., Rooney GG., Essery RLH., Ménard CB., Edwards JM., Hendry MA., Porson A., Gedney N., Mercado LM., Sitch S., Blyth E., Boucher O., Cox PM., Grimmond CSB., Harding RJ. (2011). The Joint UK Land Environment Simulator (JULES), model description – Part 1: Energy and water fluxes. Geosci Model Dev 4:677–699
9. Pitman AJ. (2003). The evolution of, and revolution in, land surface schemes designed for climate models. Int J Clim. 23:479–510.
10. Kollet SJ., Maxwell RM. (2006). Integrated surface-groundwater flow modeling: A free-surface overland flow boundary condition in a parallel groundwater flow model. 29:945–958.
11. Boone A., Habets F., Noilhan J., Clark D., Dirmeyer P., Fox S., Gusev Y., Haddeland I., Koster R., Lohmann D. 2004. The Rhone-Aggregation land surface scheme intercomparison project: An overview. J. Clim. 17:187–208.
12. Manabe, S., & Wetherald, R. T. (1975). The effects of doubling the CO2 concentration on the climate of a general circulation model. Journal of Atmospheric Sciences, 32(1), 3-15.