解密新海研 1、2、3 號身世！造船原來這麼不容易

因應海洋研究需求，科技部繼 9.5 億打造「勵進」研究船後，今年底、明年初又有三艘 16 億的研究船「新海研 1 號、2 號、3 號」，投入海洋研究的行列，預備接替服務 30 年老船的「海研一、二、三號」任務，組成新的海研船隊。

三艘海上尋寶船，居然能開拓疆土？

新海研 1 號全長 66 公尺、2200 噸，未來由臺灣大學營運管理，主要跑遠程航線；新海研 2 號與新海研 3 號體型稍小，全長 40 公尺、800 噸，由臺灣海洋大學及中山大學管理，分別會跑東海與南海航線。

可別把海研船想得跟漁船、貨船一樣喔！海研船載著先進的儀器，就像是海上的「尋寶船」，可以藉由聲納、岩芯採樣等設備，來發掘海底的「寶物」、揭開海平面下的秘密，無論是對天然海底資源的開採，或是海軍潛艦攻擊與防衛皆很重要。

更厲害的是，海研船甚至能為國家擴大「海權」呢！

根據《聯合國海洋法公約》規定：如果沿海國的陸地領土有自然延伸的海床和底土範圍（大陸棚範圍），就算超過 200 海哩的專屬經濟區 (EEZ)，該國仍有海底資源開發權。

中山大學海洋科學院副教授張詠斌表示，這項規定讓各國無不卯足力量，證實鄰海附近的大陸棚與本國領土相連，正因如此，備有探測聲納裝備的研究船在他國附近海域就非常敏感。

2012 年日本就曾向聯合國申請擴大 31 萬平方公里的大陸棚面積，相當於其國土的 82％，大大增加日本對海域探勘與資源開採權，可是讓韓國、中國氣得跳腳呢^註1！

好的，現在知道「海研船」的厲害了吧！在「新海研 1 號、2 號、3 號」還沒正式開啟科研任務前，泛科學先帶大家到臺灣國際造船（臺船）的基隆廠區，瞧瞧新船的模樣，搶先一看新船的儀器設備。

海研船底的秘密：各式昂貴的聲納儀器

走進基隆廠區內，從鋼材切割、加工組裝、焊接，加裝儀器，一個個架高的棚子搭起造船生產線，這時，新海研 1 號（新海 1）已進到船塢內了。臺船將船塢的水抽乾、架高船底準備為新海一上白色的新塗裝，而塗裝完畢後，新海一就會進入海上測試階段了。

「人生難得有機會看到船底啊！快拍照」臺大海洋研究所教授詹森說道，邊拿起手機與船底的螺旋槳自拍。詹森是新海研船籌備小組成員，也是新船從無到有的催生者之一，籌備三年期間，除了到各部會開會，就是跑船廠「盯哨」看進度，開工後每月都到船廠三次，把船當成自己的孩子一樣。

其實，海研船最重要的武器都在船底喔！抬頭一瞧，船底下有各式圓圓、長長的凹槽，這些可不是進出水的洞，而是埋了市值數百萬的聲納儀器的地方喔！

船底的聲納儀器有三種：

1. 多音束測深儀 (Multi-beam)：讓研究船從大近視變成裸視 1.0

船底下長型、排列呈 T 字型的裝置，就是聲納設備「多音束測深儀」(Multi-beam)，紅色的面則是它發出聲波的音鼓。雖然它看起來毫不起眼，卻是新海研船的鎮船之寶，也是船上最貴的儀器。

有了它，臺灣就能仰賴它準確掃射海底地形，提升研究品質，順便探測海底大陸棚，擴大我們的海洋國土（誤）。

張詠斌表示，以前量測地形都是用「單音束」(Single-beam) 的測深儀，一次只能發射單束聲波，然後讓船慢慢開，一點一點把資料串起來，合成海底地形資料，但點跟點之間會產生誤差，比如說有魚游過去、水下干擾，或是地形造成波折射等誤差都無法排除，就像是「近視的人看海底，覺得底下有東西，但看不清楚是什麼形狀」。

但 Multi-beam 不一樣，不同頻率的聲波出去，可以得到各種頻率掃出去的結果，頻率越低的波束可穿透的水深越深，再將資料比對，清楚的地形資料就出來了，如同戴上眼鏡一般。

新海研配置的 Multi-beam，新海 1 在 6000 米內有效，新海二、三則是 3000 米。臺大海研所楊穎堅教授形容，以前用 Single-beam 像是拿鋤頭耕田，一次只能掃一條線，現在 Multi-beam 則是耕耘機翻土，可掃射整個海底面。

2. 單音束科學測深儀 (Single-beam)：小兵立大功

除了長型的 Multi-beam 之外，船底還有許多紅色圓形的聲納裝置（長得好像爵士鼓啊～），像是單音束測深儀或科學魚探機器 (Single-beam)，可發射單一脈衝至海底，用地形反射傳回的聲波強度推估水深。

張詠斌表示，雖然 Multi-beam 比 Single-beam 厲害許多，能將海底地形掃得更清楚，但 Single-beam 的好處就是不需經過資料處理，可以馬上秀出那條線的地形圖，而 Multi-beam 則需要比較繁複的資料處理。

因此，研究者在用 Multi-beam 前，還是會拿 Single-beam 為地形把個脈，做個初步探測。

3. 都卜勒流速剖面儀 (ADCP)：都卜勒效應好好用

另一組圓形裝置就是 ADCP ，它應用都卜勒原理，當反射波的波長變短、頻率變高，就表示水流向音鼓發出的聲源移動，反之則遠離聲源，使用四組音鼓就可以推算水流速度剖面。

船底除了三組聲納設備外，還裝設「超短基線 (USBL)」水下定位系統，因應水下儀器無法裝設 GPS，工作人員會將 USBL 收發器裝在船底，應答器放在儀器或載具上，藉由回傳的訊號量測兩者間的距離。

慢工出細活，研究船設計可需要高深的功夫！

臺船有近 50 年的造船經驗，但這是臺船第一次建造高級研究船。

臺船專案經理、基隆廠主任施炎輝表示，臺船造船速度很快，但造研究船沒辦法那麼快，儀器設備自國外進口、安裝、測試其實都需要時間，且船的設計必須符合研究需求，像是船尾的底部要非常平坦，如果設計不好，聲納儀器的效果就會大打折扣。

其講究的程度連壓克力板的厚薄都得調整。詹森表示，聲納的壓克力板太厚會吸收聲波，所以廠商必須要重新訂製。

此外，研究船實驗室與主機房內，儀器眾多，要如何將大把如同頭髮般的電線理得整齊、便於維護也是個難題。由此可知，研究船的施工與設計細節還真不少呢！

為了讓研究船可以平穩運行，有別於之前用柴油主機帶動馬達，新海研船使用發電機帶動馬達，以推動螺旋槳轉動，因此它的航行噪音較小、振動也比較輕微。此外，海研船也配置「減搖裝置」，像是新海 2、新海 3 都裝上了陀螺儀，日後研究人員暈船的狀況就「可能」不會那麼嚴重了XDD

另一方面，新海研船上還備有「動態定位系統」(DP)，臺船造船師傅提到，這個系統只有軍事船和特殊需求的船才會裝，它能夠分析海流狀況、修正船與原本 GPS 定位的差距，並調整船的位置，讓船可以不偏移。

詹森表示，以前海研船都是靠經驗老道的船員「手動」調整位置，有了 DP，船的定位可以更精準。

近期新海 2、新海 3 進入海上測試階段，臺大海研所副教授楊穎堅已搶先搭上新海 2，他表示相當滿意，「新海研船相當平穩、安靜，船的轉身速度敏捷」。

儀器測試亦是海研船交船前的重要一環，一般商船大多海試三天，海研船儀器測試和校正可是要花兩三個月呢！楊穎堅表示，臺船技術不錯，因為聲納設備跟船體的方位校正通常要花 24 小時，但新海 3 只花了 5 小時就校正完成，可見安裝時的偏離角度不大。

安全第一！新海研可是更注重安全了呢！

海研船的安全也是重要一環，在海研五號 2014 年不幸沉沒，兩位優秀研究者罹難後，監察院糾正科技部和交通部，提及海研五號的操船公司未依規定取得「安全管理章程」(International Safety Management Code,ISM)，導致海五「因人為操作缺失而沉沒」。

詹森表示，海五是大家的痛，管理海研船的學校與機構有責任維繫研究人員與學生的安全，依科技部規定新海研 1、2、3 號建造與營運都要符合 ISM 規定，船隻管理的學校臺大、海大與中山也要取得該船的「安全管理認證書」。

張詠斌提到，研究船屬於公務船，原本可以豁免 ISM，但因為海五的緣故，研究船的安全必須提升至客船等級且需符合各項國際公約，所以臺船更改設計加強船體結構、救生、水密與防火設備等等，加上每位船員都有個人房間，因此新海研 1、2、3 號即使噸位變重，容納人數也沒有增加太多。

詹森提到，研究船的安全一來倚賴優質船廠，二來則是營運單位的管理，「船員一定要由學校自己聘，不能用外包」，這樣讓船員對船有感情，做事會比較認真和謹慎，且能夠直接與研究人員溝通，對海上研究作業也有幫助。

「現在的研究船稍微可惜的地方就是研究作業區太小，像把整個貨車的東西擠在小客車上。」張詠斌表示，以安全為優先是對的，但希望日後設計研究船時也把研究需求列入考慮。

目前新海研 2 號、新海研 3 號正在最後的海試階段，在順利通過儀器檢測、驗船後，已於今 (2019) 年 11 月舉辦交船典禮，而新海研 1 號則會在明年才會完成交船。

你是否跟我一樣等不及看海研船海上馳騁的英姿呢？讓我們一起期待他們正式服役後為我們的研究帶來的新進展吧！

新海研三姐妹的小檔案（資料整理／簡鈺璇）

註解：

1. 自由時報：日本延伸大陸棚 首獲聯合國承認

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
你是國中生或家有國中生或正在教國中生？
科學生跟著課程進度每週更新科學文章並搭配測驗。來科學生陪你一起唸科學！

不少人都對海上研究充滿美好的想像，「海上研究就像搭著公主郵輪到海上度假？」、「海上研究可以邊研究邊捕魚，三餐都吃得到現撈海產？」。其實並不然，海上研究非但一點也不舒適，反而充滿危險，是許多海洋研究者的夢魘。

1980 年代，海研一號開啟了臺灣海洋研究的紀元，九成以上的國內海洋研究者都曾上船做研究，相關人員都對海研船又敬又怕！因為就算海象再怎麼不好，都得打起精神做實驗。

過去在臺大海洋研究所做實驗時，我總是腰間繫著塑膠袋，邊吐邊做實驗。

——臺灣海洋大學海洋環境與生態研究所終身特聘教授龔國慶

海三（海研三號）又小又晃！這讓初次擔任領隊的我，暈到躺在船艙的床上，看著圓形的窗框，一下是天、一下是海。學生也常在海洋實習過後，告訴我再也不要上船，果真「男怕入錯行」。

——中山大學海洋科學系副教授張詠斌

而這樣的辛苦的經歷，也為臺灣帶來豐碩的研究成果。正值海研船即將汰舊換新之際，讓我們一同回顧臺灣海研船的歷史與重要的海洋研究篇章吧！

開啟臺灣海洋研究的長老：海研一號

海研一號（以下簡稱：海一）是臺灣第一艘專為海洋探測與教學而興建的研究船，也是臺灣現行最老的研究船。1984 年委由挪威的造船廠建造，全長 50 公尺，總排水量 800 噸。目前以高雄港為母港，並由國立臺灣大學海洋研究所負責管理與維護。

臺大海研所教授詹森表示，他念臺大海研所碩士時，船才剛來，當時全所都很興奮，從此海洋研究不再是紙上談兵。即便現在海一船齡有 35 年，至今風華依舊，扣除歲修保養期，每年可跑 250 天。

海研一號跑遍了臺灣附近所有海域，包括：臺灣北部的東海、南部的南海與東部的西太平洋，最北至長江口，最遠則至帛琉海域。自 1985 年至 2015 年累積航跡總長達 168 萬公里，相當於繞地球 43 周。

海研一號參與無數國際合作計畫，尤以 2000 年與美國海軍研究處（ONR）合作的「亞洲海域國際聲學實驗」（ASIAEX）聞名於世。在此之後，臺美開始長期合作研究計畫。

臺大海研所教授詹森表示，這項實驗是美軍因應潛水作戰而發起的計畫，因為海水中的聲音傳播會受到波動、鹽度、壓力等影響，所以藉由這項計畫為各國水域展開相關研究，期能為潛艦作戰與防禦帶來幫助。

海研一號在這項計畫中，參與南海北部的聲學實驗（該區域亦為中共潛艦區）。然而，南海北部的海洋環境過於複雜，ASIAEX未能做出系統性的結果，但卻有意外的收穫：發現南海北部「東沙大陸棚外」有個全球最大的內波。這個內波可在 15 分鐘內落差達 150 公尺，足以淹掉北車前的新光大樓。內波不僅影響潛艦安全，還能翻攪海水，改變水溫與海水營養鹽成分，影響颱風生成、海底生物多樣性。（關於內波的實驗成果，延伸閱讀：海洋下的風暴：南海巨大內波生命）

2015 年起，海一協助臺大進行「海氣象浮標」觀測計畫，在西北太平洋颱風必經區放置兩個浮標，透過它們可即時觀測海上與海下的水溫、氣壓、鹽度等數據，並以衛星回傳資料。

「浮標計畫其實是不可能的任務」詹森說，海上天氣險惡，像他學海洋物理的人都不敢貿然施放浮標，但前任所長魏慶琳為了圓已故好友唐存勇教授的夢，積極籌設「海上颱風觀測網」，堅持試試看，在所內同仁的努力下，沒想到就成功了！

投放至今，兩個浮標被無數個颱風穿過去，像是強颱尼伯特，但它們仍堅守崗位，每十分鐘回傳一次資料，「颱風到來時，看這些數據就如同看球賽轉播般的精彩。」詹森教授表示，後來氣象局也參與此計畫，希望未來能將浮標數據放入氣象預報的數值模型中。（延伸閱讀：海上浮標護衛臺灣，讓準確預報颱風不是夢、台灣大學海洋研究所：海氣象及時傳輸浮標）

曾衝到長江口的小船——海研二號

海一作為臺灣海研船的起點，接續其使命的小船便為海研二號（以下簡稱：海二）、海研三號（以下簡稱：海三）。這兩艘小船在 1993 年委由慶富製造，噸位都低於海研一號，主要負責較近海的研究。

海研二號在 1993 年來到海洋大學，當時的校長希望甫從臺大海洋研究所博士班畢業的龔國慶能以就學期間使用海一的研究經驗，協助海二的管理與營運。

這一參與就快 27 年，今年海大校長張清風請他再去協助接收「新海研 2 號」，預備讓海二退休。「海研二號就像自己的孩子一樣！」龔國慶有感而發地說。

由於噸位小，船上無減搖裝置、北部又面東北風的緣故，搭乘海二研究必備「拚搏」的精神，風一大，晃個 10-20 度以上是常有的事。

龔國慶主要從事海洋化學與生態的研究，而化學生態組在海研船上常是最忙、最累的一組。每一站都得透過採水瓶，將十幾罐不同深度的水取出，拿到實驗室再將不同水瓶分類、加藥、過濾和前處理，有時尚未處理完後，下一站取水點又到了，「忙到邊吐也要邊做」。

他以 30 幾年海上研究經驗來傳授防暈心法，「不要怕吐，暈船還是要吃飯喝水喝可樂，絕對不要用吃藥睡覺來逃避，只要你面對它，展現意志力，就可以克服它。」

海研二號相繼參與兩個為期十多年的研究，包括「黑潮邊緣交換過程研究」（KEEP, 1989-2000）及「東海長期觀測與研究」（LORECS, 2000-2017）。

在 LORECS 研究計畫中，龔國慶教授曾領著海一、海二到長江口觀測興建三峽大壩對東海生態的影響。研究發現：大壩興建後，營養鹽減少，影響出海口的海洋生產力與生物多樣性。不過卻也意外發現，只要長江上游出現超大洪水，反而會為海上的藻類、浮游生物補充養分，增加漁業資源，不過也可能同時也帶來上游的污染。

隨著臺海情勢的加溫，近年來臺灣研究船已很難再到長江口了，「海一、海二（有這樣的經歷）算是空前絕後了！」

龔國慶亦領著團隊觀測「極端氣候對海洋影響」，在三、四月東北季風強盛時，出海觀測沙塵暴對海洋食物鏈及二氧化碳吸收的情形，發現沙塵暴帶來的鐵離子可補充海洋所缺乏的微量元素，利於藻類和浮游生物生長，增加二氧化碳的吸收量。

除了春天觀測沙塵暴外，為了觀測颱風過境對海洋生態的影響，龔國慶的研究團隊整個暑假都在等待時機，一遇到東北部外海有颱風形成時，便趕在海上颱風警報未發布時出航，測颱風前海洋生態與吸收大氣二氧化碳的反應，然後在陸上颱風警報解除後，隨即在兇猛湧浪尚未平息的狀況下，再出航取得颱風後的資料，進行颱風前後觀測資料的比對。

龔國慶表示，沙塵暴與颱風觀測都是發生在海象最惡劣的狀況，「但不做就不知道沙塵暴與颱風來臨時，海洋會發生什麼事情啊！」

海二克服颱風、東北季風為臺灣帶來寶貴的研究，今年九月龔國慶的研究團隊將帶同學們一起至黑潮洋流做塑膠微粒以及渦旋的觀測，一去又是九天，海二上無海水淡化器，為了省水，第五天後研究人員即使流汗，也得忍著不能洗澡，屆時又是辛苦但收穫滿載之旅。

海上儀器檢測站：海研三號

海三與海二是姊妹船，在同一年由同一造船廠製造，都負責近海研究。

張詠斌對海三的第一印象不算太好，從臺灣海洋大學畢業後，回到中山大學就當海三領隊，帶七天的航次。

「其實我很會暈船，頭一次上海三前兩暈到攤在床上，很不舒服，只能默想：明天會更好來撐過去。」張詠斌表示，好不容易適應海上狀況後，回到岸上又「暈路」，走路不自覺晃動，旁人看起來會覺得好笑。

海洋三號對中山海洋科學院來說相當重要。張詠斌表示，中山大學負責南海的研究，亦在東沙群島成立「東沙國際海洋研究站」，往來東沙研究工作大都由海三來協助的。此外，臺灣西南海域（墾丁外海附近）蘊藏天然能源「甲烷水合物」（可燃冰），海三有協助探勘的任務。

張詠斌表示，海三因為船小的關係，甲板空間有限，無法探鑽長達十幾公尺的地質岩芯，所以通常利用海三做前期觀測，確認地殼的成分，以及有無石油或天然氣，因為地質岩芯一鑽下去，遇到天然氣可能引爆危及船隻安全。

去（2018）年臺灣和法國的研究團隊聯合探勘西南海域，法國海洋研究船「瑪麗杜凡號」（Marion Durfresne）執行 25 公尺的岩芯採樣，首度鑽獲可燃冰。張詠斌表示，海三雖然挖不到可燃冰，但至少將把打岩芯前的功課做足了。

海三另一項重要任務，便是協助中山海下科技研究所做儀器測試。海下科技所是臺灣唯一專職開發水下載具的研究所，張詠斌表示，過往他們利用海三開發多項先進水下載具，能夠承受 3、4000 公尺的深海水壓，即時傳回海床的影像資料。

中山大學開發載具包括深海拖曳式攝影系統（ATIS）、深海拖曳式光纖探測系統（FITS）、深海視訊多管岩心採樣器（V-Corer），及視訊導引抓斗（TVG）。張詠斌表示，以往採集沈積物都是瞎子摸象，挖起來才知道有沒有挖到，現在靠著水下攝影載具，可以看到再取，大幅提升研究效率與品質。

海三協助開發的「深海拖曳式即時攝影系統ATIS」拍攝到海床泥火山噴發甲烷氣體的畫面

合體任務：意外的空難搜救

三艘海研船各自有重要的使命和任務，合體的機會少之又少，非常難得。其中一次是 2002 年澎湖空難。

當時華航客機墜海，由於海研船配備科學儀器與專業人員，三艘船遂加入搜救行動；主要利用聲納系統來搜尋機身殘骸，找出殘骸座標，以提供飛安會進行打撈。

30 年來，海研一號、二號、三號陪伴許多國內學者歷經身份的轉變，自學生、講師至教授，逐步在海洋研究的領域中大展身手。三艘海研船隨著時間老舊，每年歲修、保養期逐年拉長，為了航行安全與研究計畫持續，勢必得汰舊換新。今年底和明年初，新的海研船將陸續交船，回顧感謝三艘老船的同時，也期待新海研船能帶來更豐碩的研究成果。

海研三姐妹的小檔案（資料整理／簡鈺璇）

八月底，美國海軍所屬的研究船「莎莉萊德號（Sally Ride）」在基隆港邊短暫停留。這艘船身懸掛「中華民國」國旗、長度將近 73 公尺、3000 噸的大洋級研究船，格外引起大家的注意。

這難道有什麼八卦嗎？其實，莎莉萊德號剛剛結束印度洋的任務，停泊在基隆港邊，進行補給和研究人員更替的任務，而船身掛國旗其實是對停泊港國的尊重。

儘管沒有軍事八卦，這艘莎莉萊德號的來頭實在不小！2016 年由美國耗資 8900 萬美金（約台幣 27 億）打造完工，最長可在海上闖蕩 42 天以上。

目前是美國最新的大洋級研究船，交由美國聖地牙哥史奎普斯海洋研究所管理。船內不僅裝載十幾項最新海洋科學儀器，甲板作業區也相當寬敞。前甲板可放置一個 20 呎貨櫃實驗室，後甲板則可放置三個，

而本次莎莉萊德號來到基隆，一直與美國海洋研究緊密互動的臺灣大學海洋研究所，因此受美國 PISTON 研究團隊之邀，得以上船參觀。

不可能的任務：一層樓高的氣象雷達球上船

一登上船，臺大大氣科學系教授林博雄的讚嘆之情溢於言表，驚呼：「把整顆氣象雷達球搬上去，是件不可思議的事！再加上放置數據的貨櫃實驗室，這艘研究船儼然是行動氣象站。」

這艘研究船共有三顆雷達，分別是兩小顆位於船頂最高處的通訊雷達和一大顆位於船首的氣象雷達。這顆氣象雷達將近一層樓高（4.3 公尺），功能相當於氣象局放在山上觀測雲滴的氣象雷達，而貌似足球的外型是雷達的罩子。

這顆氣象雷達是俄勒岡州立大學 (Oregon state university) 所屬的「海基型雙偏極化氣象雷達」（ship deployable dual-polarization meterological rada, SEA-POL）。技術人員特別從美國飛到臺灣，運用一週的靠港時間，將雷達完成組裝、測試後，再用吊臂將雷達與實驗室放在前甲板上。

林博雄表示，海上雷達運轉不只要需要克服船上的強烈風速及搖晃，而快速從零搭建、組裝雷達也是門學問。

目前為止，自 2018 年啟用至今，只有三艘船使用過這顆氣象雷達，莎莉萊德號便是其中一艘。

這種雷達是最新型的雷達設施，能藉由發射水平和垂直兩方向的電磁波，再依據都卜勒效應回推水平、垂直方向的回波，就可推測雷達周遭的雨滴型態、降雨機率和降雨量^{1, 2}。它能在每十分鐘完成一次雨量觀測、雲滴分析，經過資料處理後，就能繪製即時雨圖。

而且波段是 C-band，觀測距離能延伸至 200 公里，解析度為 100 公尺，相當於每 100 公尺有一個雨量站。

一般來說，氣象雷達常見的波段有 10公分（S-band）、5公分（C-band），3公分（X-band）。S-band 波長最長，發射距離最遠，可達 400 公里，但雷達半徑最大、耗電大、建置成本高，是氣象局使用的觀測雷達；相反的 C-band 的波長較短，解析度高，可檢視更小的雲滴，但信號容易衰減，適合小地方的觀測，加上零組件較小，機動性更強。

「大足球」的秘密任務：研究海上氣團 BSISO

大家可能會好奇：為何要特地在台灣將氣象雷達搬上船呢？這跟 Sally Ride 的任務有關。

莎莉萊德號離開臺灣基隆後，將至帛琉海域進行為期 25 天的海上研究，執行美國、菲律賓和臺灣合作的「季內熱帶震盪的傳播觀測計畫」（Propagation of Intraseasonal Tropical Oscillations，PISTON）。PISTON主要研究目的為瞭解「北半球夏季熱帶季內震盪現象」( Boreal summer intraseasonal oscillation,BSISO）原因。

BSISO 聽起來好像很複雜，但一點也不難喔！簡言之，你可以想像大氣就像一個盒子，裏頭有不同的勢力在互相影響，BSISO 就是其中一股勢力。

它是赤道周圍有一坨氣團，裡頭有對流區旺盛和無對流兩區，這坨氣團以每 30-60 天為一個週期，由印度洋東側自西向東至太平洋中央移動，此氣候現象現象類似於馬登－朱利安振盪（Madden Julian Oscillation, MJO）³。由於準確度、現象描述的差異，MJO 指數通常適用於北半球冬季觀測，BSISO 指數則適用於夏季。

當 BSISO 對流區掃過的地方，就會帶來豐沛的降雨。過往研究指出， BSISO 主要對流區從菲律賓海向西北移至台灣附近時，會使西南風更強，臺灣降雨量更大。BSISO 也會影響颱風、陸上高溫的變化，氣象局科技中心在2015年也加入 APCC（亞太經濟合作會議氣候中心）的 BSISO預報實驗。^{4, 5}

目前科學家未完全掌握 BSISO 的成因，而 PISTON 任務便是透過海氣交互現象相關參數的觀測，釐清水和空氣在海洋與大氣層之間交換的過程，如何影響 BSISO 的發展與移位，這對於東南亞國家、臺灣預報颱風生成和降雨皆有助益。

氣象歸氣象，海洋歸海洋？不行！海氣會有交互現象

PISTON 研究團隊結合了海洋物理、大氣專家進行研究。大氣組會利用雷達（SEA-POL、W-band 雷達）、氣象塔，以及定點施放探空氣球，來蒐集數據，跑數值模型進行分析；海洋組則會利用「紊流儀」，分析海表水溫、海洋上層流速、紊流、水文剖面等觀測。

這裡出現了一個關鍵字「紊流」，紊流指的是亂流，例如水碰到障礙物時，水中產生擾動或漣漪就是紊流。好der，那紊流與海氣現象又有什麼關係呢？為什麼研究氣候現象要特別觀測紊流呢？

試想我們在靜止的水面上加熱，熱其實是很難傳到底層的，但如果拿根棒子在水上攪動，熱就傳下去了。臺大海洋研究所副教授張明輝表示，紊流就像攪拌棒，能將太陽的熱從海表面傳下去，一定要有紊流，海洋和大氣的交互現象才會進行，上層的熱下去，底層的冷水上來，造成海水溫度變化及風向改變。著名的聖嬰現象，就是東太平洋水溫上升，使得赤道東風減弱，導致太平洋東岸出現乾旱。

張明輝解釋，海溫跟風向會不斷箝制，風帶起海底層的冷水，但冷水又讓上方空氣冷，會使大氣對流變得薄弱，風就又變小了，此時底層海水又上不來了，這是個複雜的交互作用，也是 PISTON 研究需要湊合大氣和海洋物理專家的原因。

PISTON 量測紊流的儀器有兩種，都是研究團隊自行開發的，一是像洗衣板型的儀器「Surfotter」，上面會掛溫度計，以及測海水導電度的溫鹽探儀，主要是掛放在距離船 200 公尺處，測量近海表層紊流所造成的現象；二是像掃帚的長型紊流儀「Chameleon」， 設計成掃帚是為了讓紊流儀可以垂直、慢慢下降至海底觀測區，主要是測量海洋混合層（200公尺）以下的紊流現象。

張明輝表示，垂直觀測紊流是因為海水過了混合層後就急遽降溫，因此深水區的紊流擾動就會影響海表層溫度變化。他笑著表示，長型紊流儀探測也十分有趣，就像是把一根竿子直直投進海中，看它被紊流干擾、轉動的狀況，即量測紊流造成的「動能消散率」。

不過，用 Chameleon 這隻「掃帚型」的儀器做研究可不簡單。美國研究人員表示，無論風吹日曬雨淋，24小時都必須有人輪班站在甲板上，把 Chameleon 慢慢放置海底 200-300 公尺處，然後再慢慢拉回來，整個航程會累積數千筆的資料。

此次，臺大海研所也有兩位研究人員登船 25 天，協助這個任務。臺大貴重儀器中心技術員謝欣崧表示，投放 Chameleon 必須垂直入水，儀器下水後兩人一組，一人在電腦前監控數據、存擋資料，另一人則在外面聽從裡面指示操作絞機，將 Chameleon 回收，但要控制收攬的速度，避免儀器抓不到數據，整個過程下放和回收的過程約 8-10 分鐘，一小時做六組，然後換班。

「大太陽底下工作很熱！外面一站就是滿頭汗。」謝欣崧開玩笑地說，在甲板工作時，電腦室的人會用耳機跟外頭夥伴聊天，避免施放儀器恍神，掉到海裡。

臺大海研所也與 PISTON 計畫合作，在去年及今年將美國奧勒岡州立大學 Jim Moum 教授的紊流儀掛放在 NTU3 海氣象觀測浮標上，此浮標位於臺灣東南方海域，位在東經 125 度、北緯 21 度的錨碇站位上。去年 PISTON 計畫是由美國華盛頓大學研究船 Thompson 靠港，那時海研所也有八位研究人員上船協助。

臺大海研所楊穎堅副教授表示，早在 1980 年臺大海研所與美國有許多研究的交流，這段期間建立了深厚的友誼，讓美方這次相當樂意來台補給、交流，台灣這邊當然也把握機會開開眼界啦。

對海研船設計的啟發

參訪完畢後，研究人員與新海研船的造船師皆對船上的研究設備配置、空間安排表示讚賞。

「我們真的很羨慕這艘船！」林博雄教授表示，以往海研船為了海洋研究都著重後甲板的設計，但忽視氣象觀測的前甲板需求，例如：莎莉萊德號設計一根快兩層樓高的在氣象塔在船頭，且這根氣象塔可以傾倒更換儀器，儘管可能會影響前面開船的視線，但可透過攝影機彌補阻礙。

「莎莉萊德號為了研究需求而設計的，但現行台灣的海研船比較像是研究人員去適應船上的空間，想辦法把儀器放上去。」臺大貴重儀器中心技術員謝欣崧則表示，莎莉萊德號上很多東西都可以拆裝，連圍住甲板的圍欄都可拆，這對於採集海底岩心等需大空間的研究作業相當方便，但這對造船廠一般的認知會認為這樣設計很危險。

執行「新海研船」建造的台灣國際造船（台船）施經理則表示，莎莉萊德號甲板留很多放置移動式儀器的空間與固定儀器的卡榫，雖然新海研船也有，但就沒那麼多，這是他們未來可以學習的。

看了美國大洋級的海研船，大家是否也開始期待預計將於今（2019）年底明年初開工的 MIT 的三艘「新海研1、2、3號」呢？記者也想跟著出航 25 天啊～這樣就沒人找得到我啦～

參考資料

1. 科技大觀園，電磁波知多少：氣象雷達
2. 中央氣象局，聽見雨的聲音—雷達
3. Intraseasonal rainfall variability in North Sumatra and its relationship with Boreal Summer Intraseasonal Oscillation (BSISO)
4. 臺灣師範大學地理學系洪致文教授 出國報告書：  Intraseasonal Oscillation and the Taiwan Climate
5. 中央氣象局科技研究中心盧孟明、李思瑩：APCC BSISO 預報計畫與氣象局的參與