0

0
0

文字

分享

0
0
0

海上浮標護衛臺灣,讓準確預報颱風不是夢

PanSci_96
・2019/04/29 ・2196字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 564 ・九年級
相關標籤:

  • 圖/科技部提供

在台灣除了地震,另一項難以預測的天災就屬「颱風」。大家難以忘懷的「莫拉克颱風」在2009年橫掃南臺,導致六百多人喪生、超過一千五百億臺幣財損,如果當時我們能更準確預報颱風,及早採取適當防範與避難措施,損失與傷亡可能就不會這麼嚴重了。

在科技部、臺灣大學、氣象局等單位的支持下,由臺灣大學海洋研究所團隊布建的海氣象浮標,收集到史上第一回超級颱風中心沿路掃過的海洋浮標觀測資料。在此研究領域中,這是首次完全由本土人才、臺大團隊完成,並發表在 2019 年4月《自然通訊》(Nature Communications) 的研究,研究成果也將被轉譯成電腦程式語言,植入颱風數值預報模式,朝準確預報颱風邁進。

「不可能的任務」——颱風預測

圖/wikimedia

準確地預報颱風,除了靠我們對海氣交互作用物理機制的認知,也需要關鍵的大氣和海洋現場觀測資料不斷地注入電腦數值模式,時時校驗、修正預報結果。

隨著科技的發展,以及大量衛星遙測資料的彙整,對於颱風路徑的預報已有長足進步,但對於海洋與颱風互動的觀測仍相當缺乏,在颱風強度的預報依然面臨很大的挑戰,尤其如何把握時機在颱風撲台前派研究船到海上「守株待兔」進行觀測或布放測量儀器,幾乎是「不可能的任務」。

若能事先到選定的海域,布放錨定式浮標「堵」颱風,用各種探測儀器自動量測大氣和海洋的關鍵性質,再以最快的速度傳回陸上實驗室,進行預報分析工作,無疑是安全又有效的行動。

然而,市面上並沒有這種能一邊準確測量海氣性質、一邊又能快速回傳資料的商品化浮標,即使能夠重金購得,也還需要一筆請廠商布放、維護的龐大經費。

斜槓團隊,一起來去堵颱風

圖/科技部提供

為了挑戰這個近乎不可能的任務,臺大海洋所憑藉數十年養成的研究實力輔以「海研一號貴儀中心」精良的探測技術,於 2015 年(莫拉克6年後),由時任所長的魏慶琳教授集合海洋物理專長的教師和電子、機械、錨碇探測和資訊專長的技術人員組成浮標團隊。善用來自臺大邁頂計畫、科技部和中央氣象局挹注的資源和人力,突破技術瓶頸,拆掉海氣象浮標上的舊品,換裝運用省電科技自力研發之中控系統與即時資料衛星傳輸,連年由楊穎堅副教授領軍於颱風經過最頻繁,而現場觀測資料最缺乏的西北太平洋海域布放此進階版浮標,捕捉颱風肆虐下的海氣象變化,研究狂風猛浪下的海氣交互作用。

解開颱風謎團

約在 1970、80 年代,科學家就看出海洋上層的熱水可以孕育出颱風,颱風靠著不斷吸收海面上的熱氣茁壯,而暖水層夠不夠熱、熱能吸收的效益,則似乎取決於颱風眼經過當地海洋前後僅僅10小時內的關鍵期(稱為風直接影響期),但科學家始終苦於沒有海洋現場的高解析度觀測資料以解析箇中道理。

研究團隊的兩組浮標成功紀錄了 2016 年超級颱風「尼伯特」來襲時的資料,這個謎團可說被兩組浮標一舉解密,揭露關鍵時刻大氣和海洋間互動的連續過程。

尼伯特颱風期間,海氣交互作用之示意圖。圖/科技部提供

研究數據顯示,海水上層溫度在颱風眼到來的 4 小時內,陡降 1.5°C,但尼伯特的強度卻未增減。在數據分析後,發現了限制颱風成長的機制,原來表層水溫減少 1.5°C的熱量,颱風只吸收了一點點。

另一方面,從浮標上的縮時攝影機拍到史無前例的超級颱風影像,以及海流儀的資料分析,在這關鍵的 4 小時內,海洋上層的熱水雖被狂風、巨浪所激起的水花散到颱風裡,但同時颱風本身又強迫表層海水快速向前衝,上層海流變快了,下層海流跟不上,上下層海水拖拉之間在水裡捲出無數大大小小的漩渦,底下冰冷的海水反而被迅速翻攪上了水面,破壞了颱風繼續茁壯的機會,成了名符其實的「吃快弄破碗」。

兩組浮標,在 2016 年成功地挺過超級颱風「尼伯特」颱風眼掃過前後的摧殘,不負眾望地即時傳回現場精準的海氣象實測數據,幫忙我們解析瘋狂海象下,大氣與海洋互動的細膩過程,達成此艱鉅任務中的不可能任務,可謂以小搏大立大功。

浮標計畫成功的背後……

圖/科技部提供

整個浮標任務,從科學目標的擬定、設計、製作、測試、施放到資料分析,都是由臺灣本土團隊自力完成,以極少的資源獲得極大的成果,顯示臺灣已有培養海洋科技高階人才的能力。此外,海氣象浮標的應用涵蓋災防、環保、社教與學術研究,甚至在拓展臺灣國際活動空間層面上都能扮演角色,值得政府相關單位關注與支持。

自2015年以來,浮標已記錄到10個颱風經過時的海氣象變化,揭露本限制機制僅是其中一小部分的研究成果。這項「利他」行動的最終目標是要在TOMATO (TOwards Multiple Arrays for Typhoon Observations) 「多平台颱風觀測網」計畫下,建立西北太平洋海氣象浮標和水下滑翔機觀測陣列,捕風捉影守護臺灣,未來亦計畫跟菲律賓氣象單位及大學合作,擴大TOMATO防護網範圍。

浮標團隊計劃將於今年 6 月前往西北太平洋布放兩組浮標再戰颱風。颱風、海嘯、氣候變遷預警防災不能靠喊口號,決戰第一線也不在陸上,讓海上浮標成為護衛臺灣的前哨!

延伸閱讀

  1. Yang, Y. J., Chang, M. H., Hsieh, C. Y., Chang, H. I., Jan, S., & Wei, C. L. (2019). The role of enhanced velocity shears in rapid ocean cooling during Super Typhoon Nepartak 2016Nature communications10(1), 1627.
  2. New data buoys watch typhoons from within the storm》——Earth & Space Science News
  • 本文改寫自科技部新聞稿〈準確預報颱風不是夢!浮標觀颱研究登頂尖期刊〉
文章難易度
PanSci_96
997 篇文章 ・ 869 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。

0

0
0

文字

分享

0
0
0
再見派翠克爺爺!台北動物園元老級無尾熊身體機能退化離世
活躍星系核_96
・2016/10/11 ・1218字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 455 ・五年級
相關標籤:
  • 首圖由臺北市立動物園提供

臺北市立動物園無尾熊爺爺「派翠克」,因老化導致多重器官功能衰竭,於 10 月 10 日傍晚 17:59,以 19 歲的高齡離世。(人類紀錄中最長壽的無尾熊為 22.1 歲)

1999 年 7 月 31 日,2 歲多的無尾熊「派翠克」,從澳洲庫倫賓野生動物園來到臺北市立動物園,是第一批元老級無尾熊,陪伴著大家度過了 17 個年頭,有著許多愛護牠的粉絲。今年(2016 年)已達高齡 19 歲的「派翠克」,牙齒已磨損、營養吸收率低,且在 17 歲時就因白內障及水晶體異位造成視力開始模糊,因此保育員近幾年來特別注意牠的體重、進食量和排便量等各項健康指標,並啟動高齡無尾熊的照護機制,除精心調配每天的尤加利樹葉外,後來也增加餵食代奶和鐵劑來補充「派翠克」的營養。

動物園保育員提供毛巾給派翠克保暖。圖片由台北市立動物園提供
動物園保育員提供毛巾給派翠克保暖。圖片由台北市立動物園提供

10 月 8 日,保育員發現「派翠克」在棲架上同一位置休息少有移動,排便量也下降許多,且主動採食尤加利葉的意願低,因此改以手飼的方式餵食。但「派翠克」採食時間很短,沒過幾分鐘就會停下來休息,即使新鮮樹葉就在嘴邊,也不大有意願伸手抓樹葉。同日保育員開始輔以代奶補充營養,並在地上鋪軟墊,防止「派翠克」不慎墜落受傷。

10 月 9 日「派翠克」秤量體重為 7 公斤,較上週下降了 300 公克,精神不佳,秤完體重後要上樹時有點無力。晚間 11 多睡醒後在棲架上搖搖晃晃,似乎想要自己移動位置但卻沒有力氣,後來慢慢下了棲架,到地面的軟墊上趴著休息。

10 月 9 日精神略差但仍努力吃東西的派翠克。圖片由台北市立動物園提供
10 月 9 日精神略差但仍會吃嘴邊東西的派翠克。圖片由台北市立動物園提供

10 月 10 日上午保育員餵食「派翠克」代奶,剛開始牠仍會進食,但漸漸地喝代奶的意願降低,手飼樹葉也吃得很少。保育員與獸醫一直陪伴在牠身旁,期望能協助「派翠克」減輕身體的不適,或在緊急時刻採取必要治療。保育員定時替牠量測呼吸頻率,同日下午 13:10,「派翠克」的呼吸次數一度上升到每分鐘 120~130 下(休息狀態約 10-15 次/分鐘),後來慢慢緩和下來。傍晚「派翠克」於 17:59 心臟停止跳動,離開了大家,享年 19 歲 1 個月又 2 天。

無尾熊爺爺「派翠克」的一生,為無尾熊館的保育員、動物園所有工作人員,和市民們創造與堆砌了許多美好的回憶,動物園也因著照顧牠累積珍貴的照養管理資料與經驗。牠強韌的生命故事,總是鼓舞著每天照顧牠的保育員,是大家心中永遠的「老派」。「老派」,謝謝你!曾經陪伴我們走過這段路。

回憶 6 歲的派翠克。圖片由台北市立動物園提供
來回憶 6 歲的派翠克吧。圖片由台北市立動物園提供
  • 派翠克家族小檔案
    長子 Q 比         2003/7/4 (母 Ligi)
    次子 Q 弟         2005/7/6 (2015死亡、母 Ligi)
    長女 Q 妹         2013/1/10 (母 Empress)
    三子 Q 仔         2014/4/14 (母 Emily)
    孫女 Nicole      2012/1/15 (母 Tiwi)
    孫子咖啡派      2012/2/15 (母 Coral)
    孫女 Grace       2015/10/7 (母 Empress)

(本文改寫自臺北市立動物園新聞稿

文章難易度
活躍星系核_96
754 篇文章 ・ 93 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
「解凍」新突破! 發現可望用於評估與治療漸凍症的微型核糖核酸
PanSci_96
・2019/06/17 ・1818字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 587 ・九年級
相關標籤:
  • 抵抗漸凍症50年的霍金於2018年病逝。圖/wikipedia

還記得 2014 年盛行的「水桶挑戰」嗎?這項主要是為美國肌萎縮性脊髓側索硬化症協會募款而發起的活動,引起不少人的對漸凍症(ALS)的注意。

中央研究院分子生物研究所陳俊安副研究員與研究團隊發現,一組微型核糖核酸(microRNA),稱之為 mir-17~921,在四肢運動神經元的表現量特別高,卻在漸凍症小鼠發病前顯著減少。

此為全球首次發現 mir-17~92具有作為預測漸凍症發病的生物標記,可改善漸凍症小鼠病徵,此實驗結果已申請專利,有助於未來以基因治療漸凍症標靶藥物的研發。研究成果已於108年5月30日刊登於國際期刊《細胞:幹細胞》(Cell:Stem Cell)。

漸凍症的症狀

罕見疾病「漸凍症」(學名為肌萎縮性脊髓側索硬化症)至今還有許多未解之謎,除了約一成病患為家族遺傳,有九成患者的致病原因仍然不明。

漸凍症是一種運動神經元退化導致的疾病,從控制四肢的運動神經元開始發病。患者初期因為感到手腳無力而就醫,但此時體內的運動神經元已開始出問題並迅速退化,短期內便無法行走或靈活使用雙手,最後只能漸漸躺臥在輪椅中,大多死於呼吸衰竭。

mir-17~92 和 PTEN2:影響運動神經元退化的關鍵

以漸凍症小鼠研究mir-17~92與漸凍症關係。圖/pixabay

本次發現的漸凍症致病機轉,奠基於陳俊安先前的基礎研究成果,他發現小鼠胚胎裡的 mir-17~92大量表現於中樞神經系統裡控制四肢肌肉的運動神經元。

由於 PTEN蛋白質累積在運動神經元細胞核,導致細胞退化死亡;mir-17~92可抑制PTEN蛋白質的表現量,阻擋蛋白質進入細胞核中,進而保護運動神經元存活,阻止控制四肢的運動神經細胞凋零。

陳俊安研究團隊透過實驗發現,當小鼠胚胎的運動神經元失去 mir-17~92時,因無法抑制 PTEN的表現量,導致 PTEN增高並進入細胞核裡,造成控制四肢肌肉的運動神經元死亡。

本篇研究為驗證 mir-17~92是否也在漸凍症的運動神經元退化上扮演關鍵角色,採用多種生物模式系統做病理驗證,包括小雞胚胎、 SOD1G93A 3漸凍症小鼠以及其幹細胞分化之運動神經元、漸凍症患者的誘導性多功能幹細胞所衍生之運動神經元(iPSC~MNs4)等,觀察 mir-17~92的作用與表現後,均得到一致的結果。

mir-17~92可望應用於「漸凍症」的預測與治療

漸凍症小鼠和漸凍症患者的運動神經元因PTEN蛋白累積而死亡,透過提高mir-17~92表現可以延長小鼠壽命。圖/中研院提供

陳俊安解釋,原本應該大量表現於四肢運動神經元的 mir-17~92,在漸凍症小鼠發病(四肢運動神經元死亡)前會顯著減少,導致PTEN逐漸累積在細胞核中,最後細胞退化死亡。

令人振奮的是,研究團隊將 SOD1G93A漸凍症小鼠體內的 mir-17~92表現量提高,發現可以延緩小鼠癱瘓的時間,顯著增進其運動能力,小鼠壽命也平均延長14%。

由於目前漸凍症患者發病後平均壽命僅二至五年,若將 mir-17~92的基因治療應用於人體上,可望為漸凍症治療帶來一道曙光。本研究發現 mir-17~92與漸凍症發病的關聯性,也為「解凍」漸凍症的致病機制往前推進了一步。

註解:

  1. RNA 有兩種:一種是負責製造蛋白質的 mRNA(messenger RNA),另一種是ncRNA(non-coding RNA),不負責製造蛋白質。mir-17~92是一種小分子的 ncRNA,亦即 microRNA,幫忙「踩剎車」,辨認基因序列相對應的標靶mRNA ,並與之結合,進而抑制標靶 mRNA 製造蛋白質。本研究發現的mir-17~92,其一作用為抑制PTEN 蛋白質、與控制PTEN進核蛋白質的量。
  2. PTEN 是一個有生長抑制作用的抑癌基因,可促進癌細胞的死亡;本文則研究PTEN 對於神經細胞的影響。
  3. 此為SOD1基因缺陷漸凍鼠,已知有許多基因突變會造成漸凍症,SOD1是最早被發現,研究最為透徹的一員。
  4. 一般人的體細胞已定型,不像受精卵或胚胎幹細胞具有分化出各式細胞種類的能力。誘導性多功能幹細胞(iPSC),是利用導入特定轉錄因子,將體細胞轉變成類似胚胎幹細胞的多功能幹細胞。運用這個方法,可以直接將患者的血球細胞,變成iPSC,再分化成運動神經元(iPS~MN),讓科學家不需要侵入性地將患者神經元取出來做研究。
  • 本文改寫自中研院新聞稿,原標題為〈「解凍」新突破! 微型核糖核酸可評估「漸凍症」發病風險有潛力作為新治療藥物〉
  • 此研究由中研院、國衛院以及科技部支持。共同第一作者為本院分生所董盈岑博士和彭冠智;通訊作者為中研院分生所董盈岑博士和陳俊安副研究員。研究團隊成員包含:陳彥中醫師、張綿、顏雅萍博士和瑞典卡羅琳大學醫院的Sebastian Thams博士。
  • 論文:Tung, Y. T., Peng, K. C., Chen, Y. C., Yen, Y. P., Chang, M., Thams, S., & Chen, J. A. (2019). Mir-17∼ 92 Confers Motor Neuron Subtype Differential Resistance to ALS-Associated Degeneration. Cell stem cell.
文章難易度

0

0
0

文字

分享

0
0
0
面盲毋只發生在看劇,更係生活中个一種症頭│【寶溫盃】客語朗讀比賽
PanSci_96
・2020/07/25 ・1757字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 504 ・六年級
相關標籤:

寶溫盃客語朗讀比賽邁入第 13 屆,而受到新冠肺炎疫情影響,這屆賽事從 4 月延至 7 月 25 日,今年特別以泛科學網站文章,作為朗讀素材,鼓勵更多人來傳播科學知識。以下收錄相關朗讀素材供參考。

原始文章連結:擔心暴雷和爆膀胱?臉盲才是你看《復仇者聯盟4》最該擔心的事

面盲毋只發生在看劇,更係生活中个一種症頭(海陸腔)

《復仇者聯盟 4:終局之戰》毋只前有 20 部電影劇情,單淨係官方有正式做海報个英雄就達到 32 位,還較毋使講還有其他無上榜角色;抑係堂堂邁入倒算个第八季《權力遊戲》,該一大拖拉庫个家族、家族頭銜還過外號,正經係逼死面盲又金魚腦个人,還愛分人好好看劇無啊!

面盲一等痛苦个毋只發生在追劇个時節,在日常生活中還阿係。

有兜人毋只盡難認出堵堵認識个朋友,還合連伴侶、抑係自家个面都認毋出來。最出名个案例之一就係神經科學家奧利佛.薩克斯个科普暢銷書《錯摎餔娘準做帽仔个人》裡肚个案例。這對一般人來講像形相當不可思議,但係對佢兜來講,愛辨識人面愛用像係辨認物品个方式樣、另外處理。

大部分个人在辨識人面个時節,會摎人面看做整體來辨認,但係嚴重个「面盲症」患者就需要摎目珠、鼻空、嘴分開辨認,因為恁樣就算佢正經做得辨識,處理个速度也會比一般人較慢。根據統計,大約有五十分之一个英國人有「面盲症」个狀況。

目前 亻恩 俚已經知「認面」係一種獨立个認知能力,還這項能力摎物體辨識、語言能力等都無直接个關聯;針對雙生仔認面能力个研究摎 亻恩 俚講,認面个能力摎遺傳有相當高个關聯,同時目前也確認大腦个梭狀迴在其中扮演相當重要个角色。

「該個人係????無?」共卵雙生仔其實乜戆戆分毋清楚自家認面能力有高有低,部分「面盲症」也可能從頭到尾無發覺自家
有這症頭──除忒單純依恃面頰卵,其實 亻恩 俚乜依恃環境、服裝、聲音等各式各樣个線索來辨識出另外一個人。這乜係做麼个,在路上堵著盡久無看著个老同學時節,你斯會試著佢當面熟,嗄喊毋出佢个名仔。還電影裡肚个情況就係 亻恩 俚做得認各式各樣个傢啦伙摎衫褲,像盾牌、槌仔、手袋仔、袈衣該兜。也因為恁樣這就係做麼个當電影中个英雄該兜換著便服个時節,就當想請佢兜結隻名牌正出場啊!

面盲毋單只發生在看劇,更係生活中个一種症頭(四縣腔)

《復仇者聯盟 4:終局之戰》毋只前有 20 部電影劇情,單淨係官方有正式做海報个英雄就達到 32 位,還較毋使講還有其他無上榜角色;抑係堂堂邁入倒算个第八季《權力遊戲》,該一大拖拉庫个家族、家族頭銜還過外號,正經係逼死面盲又金魚腦个人,還愛分人好好看劇無啊!

面盲一等痛苦个毋單只發生在追劇个時節,在日常生活中還阿係。

有兜人毋只盡難認出堵堵認識个朋友,還合連伴侶、抑係自家个面都認毋出來。最出名个案例之一就係神經科學家奧利佛.薩克斯个科普暢銷書《錯摎餔娘準做帽仔个人》裡肚个案例。這對一般人來講當像相當不可思議,但係對佢兜來講,愛辨識人面愛用像係辨認物品个方式樣、另外處理。

大部分个人在辨識人面个時節,會摎人面看做整體來辨認,但嚴重个「面盲症」患者就需要摎目珠、鼻公、嘴分開辨認,因為恁樣就算佢正經做得辨識,處理个速度也會比一般人較慢。根據統計,大約有五十分之一个英國人有「面盲症」个狀況。
目前 亻恩 俚已經知「認面」係一種獨立个認知能力,還這項能力摎物體辨識、語言能力等都無直接个關聯;針對雙生仔認面能力个研究摎 亻恩 俚講,認面个能力摎遺傳有相當高个關聯,同時目前也確認大腦个梭狀迴在其中扮演相當重要个角色。

「該儕人係????無?」共卵雙生仔其實乜戆戆分毋清楚自家認面能力有高有低,部分「面盲症」也可能從頭到尾無發現自家有
這症頭──除忒單純依恃面頰卵,其實 亻恩 俚乜依恃環境、服裝、聲音等各式各樣个線索來辨識出另外一個人。這乜係做麼个,在路上堵著盡久無看著个老同學時節,你斯會試著佢當面熟,嗄喊毋出厥个名仔。還電影裡肚个情況就係 亻恩 俚做得認各式各樣个傢啦伙摎衫褲,像盾牌、槌仔、手落仔、袈衣等等。也因為恁樣這就係做麼个當電影中个英雄該兜換著便服个時節,就當想請佢兜結隻名牌正出場啊!

看更多客語版朗讀素材,請見:【寶溫盃】客語朗讀比賽「暢樂搞科學」

文章難易度