解密新海研 1、2、3 號身世！造船原來這麼不容易

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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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

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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）

海研一、二、三號開拓了「臺灣海洋研究元年」，三艘船服務海洋研究快三十年，今年海研一號滿 34 歲，海二、海三也滿 26 歲，為了航行安全與研究永續，老船亟需汰舊換新。

回顧老船的貢獻 臺灣的海洋研究由此啟航：回顧海研一、二、三號的貢獻

今年底、明年初，海研界將迎來三艘新船──科技部耗資 16 億打造的 800 噸海研船「新海研 2 號」、「新海研 3 號」，以及 2200 噸的「新海研 1 號」。三艘預備交船的海研新血續航力更長，希望能讓未來台灣海洋研究更有機會跨出本島海域，帶起另一波海洋研究高峰。

然而，催生三艘 16 億的船並不容易，在海研船籌備小組的老師們眼中，三艘海研船從經費著落、設計、建造、管理單位確認到海試一路走來，走了快十年，可說是得來不易的研究船。

得來不易的研究船，取名、找保母都充滿挑戰

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表示，自己 2011 年就已向科技部提議要造新船取代舊船，之後他便開始協助撰寫計畫書爭取經費，過了三年多經費才有著落，並在 2015 年初啟動研究船汰舊換新計畫，終於在今 (2019) 年底前交船。

新海研船的籌備並非一帆風順，期間其實曾發生各種爭議與困難，像是在去年以「五萬元取新名」登媒體版面，而早在這個爭議以前，新海研船歸誰管也引起關注。

科技部原本希望新海研船能從「學校各自管理」，改為「統一由國研院海洋中心管理」，卻引起管理海研一、二、三號的臺灣大學、臺灣海洋大學與中山大學的反彈。

臺灣大學海洋研究所教授詹森表示，雖然能理解科技部期望統一管船、節省成本的立場，但站在教育的角度，船對海洋教學十分重要，因此校方投入很多心血在海一的管理、安全檢驗，甚至積極參與新研究船的設計、儀器的檢驗及管理辦法的訂定，為的就是讓海研船上的教學與研究經驗能夠傳承。

中山大學海科所副教授張詠斌提到，船由學校管理，確實比較便利，海上實習如果遇到天氣不佳，能找空白船期排上去，免去與其他單位溝通和協調的成本。

船歸學校所有亦可降低「政治敏感」。張詠斌表示，研究船因安裝許多儀器，在接近他國海域時都很敏感，學校屬於半民營機構又具有自主性，若遇國家海權紛爭時，較容易處理，而外國也會比較願意讓學校管理的船隻停泊，但如果是國家層級來管理的話，遇到衝突會比較麻煩。

之前海研一號就曾在三貂角被日本保安廳公務船干擾，也曾遭遇中國公務船攔查，在海巡署協助下，事件才終能和平落幕^註1，此顯示海權與國家安全問題不得不列入考量。

學界提出他們的想法，科技部卻拿不定主意。一旦喬不定誰管船，新海研船開工、監工、測試又要由誰來做呢？此事就從 2015 年拖到 2018 年底，科技部才因法規和經費因素，最後拍板定案，由三個學校各自管理海研船。

這之間的反覆折騰，對參與規劃新船的學校來說，實在煎熬。詹森教授坦言：「一想到在我當（臺大）海研所所長任內，船沒有了，我就難過得睡不著覺。」

詹森表示，管理船並不輕鬆也很費成本，每年海一的營運費就要 5000 萬以上的臺幣，但船對學校來說真的很重要，本來一度覺得學校可能要沒有船了，好在科技部回心轉意將船交給學校。

新海研的未來任務：擴大研究範圍、啟發學生興趣

常有人說：「臺灣是靠海吃飯！」除了說明臺灣海域有豐富漁獲外，對海洋研究者來講，更是一塊寶地。

臺灣鄰近全球海域溫度最高的「西太平洋暖池區」，長年水溫 25 度以上，與全球海流、聖嬰現象、颱風等等息息相關，話題十足，加上臺灣南北具有海溝，做地球物理、海洋地質亦相當適合。

那麼未來，新的海研船會做什麼事情呢？這三艘新的海研船加裝了海水淡化系統、發電設備，使得航行天數得以增加，新海研 1 號可航行 45 天以上、新海 2 號和新海 3 號則是 30 天以上，因此海洋研究範圍將不只限於臺灣周邊海域。

對此，科技部海洋學門和學界提出了「航向藍海」的研究計畫。張詠斌表示，這個計畫希望結合臺大、海大與中山大學老師的研究專長，預計讓三艘研究船一起航行，開拓「高雄－關島－帛琉」的研究航線，總航行天數為 40 天。

張詠斌提到，此航線會經過颱風生成區、北太平洋馬里亞納海溝、北赤道洋流等特殊的區域，是值得開拓的海洋研究區，離其他國家遠，亦是海洋研究的處女地。

將來科技部規劃進行「北赤道洋流變動對黑潮之影響」、「西太平洋聖嬰-反聖嬰現象之早期觀測」、「颱風生成海域海氣交互作用探測」、「海洋塑膠微粒輸送量觀測」、「馬里亞納海溝深海探測」、「海洋生地化通量及生物資源之長期觀測」、「海洋底床礦物資源探勘」等科學議題的深究。

龔國慶則希望海研船能有更多教育目標，像是 2006 年，海洋大學就曾在教育部計畫的補助下，結合海研二號辦理「黑潮暑期學分班」，讓不限海洋科系的大專院校同學報名參與，透過八天課程帶領大家認識黑潮並至海上實習，做海洋研究報告。

「片段的研究不代表真實，必須長期投入才行，教育也是。」龔國慶表示，前陣子還遇到十多年前參加黑潮暑期學分班的同學向我打招呼，他跟我說還記得海洋學分班的課，這就表示學分班真的能啟發大家對海洋的興趣。

龔國慶提到，近年來在科技部產學合作計畫的支助下，大學也與多媒體公司合作，完成了 50 則以「海洋科學與人類生活」為主題的「海洋鮮聞」科普極短片，更獲得通傳會頒發適齡兒童標章。

他希望教育部能在這些珍貴的研究與科普成果的基礎下，接力並持續地支持新海研船辦理各項海洋教育推廣活動，達到臺灣以「海洋立國」為目標的願景。

註解：

1. 日本船制止「海研一號」研究　海巡署派「南投艦」解危
2. 海研一號遭陸公務船攔查　關鍵2小時發生什麼事？