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「步道師」用鋤頭、石頭和木材鋪設山林合一的小徑——徐銘謙專訪

Suzuki
・2019/12/24 ・3480字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 503 ・六年級

爬山是許多人熱愛的休閒運動,而台灣得天獨厚,儘管在繁華的市區附近,也不乏許多親山步道。爬山時除了眺望美景外,你是否低頭留意腳下的步道,以及雙足與土地親近踩踏的感覺呢?

「為什麼郊山距離短走完膝蓋痛,但百岳的步道走很久,可爬起來卻比較舒服?」10 多年前徐銘謙是個熱愛征服百岳的年輕人,她從爬山的經驗拋出這個問題,沒想到在找解答的過程中,竟轉換了自己的生涯方向,開始在台灣推動手作步道,成為台灣少數的資深步道師,現為「千里步道協會」副執行長,亦是臺大國發所兼任助理教授。

徐銘謙以前熱愛爬山,她從爬山的經驗中省思人與自然的關係,決定在手作步道領域中耕耘。圖/徐銘謙提供

大學就讀歷史系,畢業後在臺大國發所攻讀碩博士,以海洋政策、兩岸政策作為她的研究領域。那是怎麼跟「步道」結緣的呢?

在2002年時,她只是個熱愛攀登百岳的登山客,但注意到陽明山坪頂古圳步道安山岩的石階因生青苔被挖起棄置路旁的消息,新的步道工程為了搬運外來材料,必須砍樹作施工便道,以換上新的花崗岩石階,這才讓她開始留意到一般工程對山林破壞的問題,遂接二連三參與環保、文史及許多民間團體的運動,包括陽明山「刷青苔、救步道」、「愛山林、反纜車」等倡議活動。然而,在當時她及這些民間團體都是工程「外行」,面臨「欠缺步道工程專業」的質疑,步道難道只能用修築馬路的工程形式修建嗎?修步道還有無更好的方式呢?於是 2006 年她帶著好多問題,加入阿帕拉契山徑志工的行列,在山林裡待了快兩個月,每天揮汗如雨地學習如何用鋤頭、石頭和木材鋪設山林合一的小徑。

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徐銘謙(前排左一)2006年赴阿帕拉契山學習手作步道。圖/徐銘謙提供

她笑著表示,手作步道的精髓就是「渾然天成、大隱無形」,施作時通常會就地取材,讓步道與周圍環境融為一體,表面上看來它僅是一條鋪著落葉、塵土或石子的路痕,你甚至感受不到人工斧鑿的痕跡。

這與郊山常見的塑膠木棧道、水泥強制固定的石階,或是各大風景區瘋狂蓋的天空步道是差很多的!

手作步道不安全?手作步道可以解決很多問題

經歷阿帕拉契山徑志工的洗禮後,徐銘謙加入徐仁修、小野、黃武雄辦理的「千里步道協會」,在 2007 年與林務局合作開始「步道工作假期」,以志工自費出力的工作假期形式,希望結合公民與志工的力量,以手作步道的工法進行步道日常維護,喚起大眾對山林步道受到工程過度破壞的問題。

然而,缺乏工程背景的人做步道安全嗎?山區常見的土石流、山崩問題,不是應該靠水泥才將石階穩穩黏在地上嗎?上述是大家對手作步道工法常見的質疑。

「礫石地、泥土都是質地軟硬不同的,你拿水泥去黏石板,面對大自然的水沖刷怎麼會穩?」徐銘謙表示,一下大雨,水泥與土壤的黏接接縫容易被掏空,步道很容易就壞了,相反地石頭卡進泥裡抓地性更強,土壤亦不容易受到沖刷。

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傳統工程做的步道大都由外來運來建材,然後直接以水泥鋪在土坡上,一來破壞步道景觀,二則容易造成土石沖刷,步道並不耐用。圖/徐銘謙提供

手作步道反而能解決很多傳統工程無法解決的問題呢!擦拭天使的眼淚,修補嘉明湖的沖蝕溝就是個好例子。

嘉明湖是登山客熱點,被譽為一輩子一定要去一次的地方,但這段通往天使眼淚的陡坡上,地質相當破碎,遊客數量太多,產生凹陷,再有水沖刷就形成深溝,久之步道就形成深度超過「100 公分」的沖蝕溝,人就避開走旁邊,在好漢坡路段上更有四五條複線步道,這不是遊覽車輾過的車道,而是人走出來的瘡疤!

為了拯救沖蝕溝,千里步道協會與台東林管處合作,自 2014 年起每年辦理手作步道工作假期。30 名志工得連續七天不洗澡,在酷寒天裡排起一列的人龍傳遞現地石塊,用大量石塊把沖蝕溝補起來,並用土石設計導流裝置,讓水順利排除。

嘉明湖步道的沖蝕溝原來深達一公尺左右(左圖),後來經過手作志工團隊回填土石、導流排水,步道的沖蝕狀況明顯改善。圖/徐銘謙提供

步道補完並不代表傷痕就消失,步道師每年都會回來巡查,確保步道狀況,若原路沖蝕狀況仍然嚴重,就需要另尋平緩路段改道。她也建議,政府應針對脆弱地質環境,定期做環境乘載量評估和踩踏分析,必要時限制入山人數,調節森林的呼息節奏,找到環境與人更好的共處之道。

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師法大自然、耆老學修步道

手作步道的工法看似樸實,但裡頭藏著許多 know-how。去年徐銘謙、幾位步道師以及千里步道協會同仁,受林務局委託,集結國內外、自身修建步道的經驗,編纂《步道工法設計手冊》。

手冊厚達 400 頁,裡頭涵蓋 120 種工法、44 張施工設計圖,說「手作步道是門紮實的學科」一點也不為過!

特別的是,步道學的建立並非只有師法國際經驗,還有許多是向台灣在地資深步道師請教的成果。這才發現每條步道都有豐富歷史文化意涵,且與工法的施作是息息相關。

徐銘謙舉例,竹苗山城客家庄一帶的步道常見大顆鵝卵石鋪設的階梯,細看鵝卵石並不是平卡進斜坡,而是有些斜卡入土中,稱為「龍抬頭」,這是因為卵石表面比較圓不夠平整,為了防止往下滑的設計。此外,每階的高度亦是精準估計,讓人扛著扁擔爬階梯時,配合步調能夠省力,有時步道旁還有平滑的斜坡,那是古代牽牛時,牛在走的路。

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鵝卵石鋪設古道,石頭並不是單純放平,而是有個角度讓人好踩踏,此稱為「龍抬頭」。圖/徐銘謙提供

屏東排灣族的「舊達來部落」則可見另一種步道修建方式。

舊達來部落大都是易碎頁岩石板,但碎石塊其實很難鋪在斜坡上、咬住地面,因此族人採用日本人教導的「立砌小石」工法:

先將步道挖凹槽,然後回填石塊,將大塊的放在第一層增加摩擦力,並以石塊長徑埋入為原則,每塊石頭都要交錯、咬合,像排拼圖一樣,最後再將細碎的石子卡入石頭縫隙中,即完成平整美觀又兼顧水土保持的砌石步道。

族人稱這個工法「cemu kad」(類似國語「怎麼幹」音),徐銘謙笑說:「當時聽到族人講『怎麼幹』時,就有點嚇到,想說自己是不是冒犯他們了。」後來才知道這個「立砌小石」工法的動詞用法在排灣族語就唸成「怎麼幹」,一經解釋後,大家才豁然開朗,算是在舊達來部落遇到的歡樂插曲。

排灣族的砌石工藝實在了得,石頭更是排灣族的靈魂 ,每顆石頭依大小都有不同的名字,太大顆的石頭 (ta gulj) 還不能動,否則會帶來厄運。徐銘謙表示,當工法加入脈絡和在地歷史特色時,我們看工法就會有截然不同的感受,在做步道的同時,也將老祖先的智慧給傳下去了!

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扼殺步道生態的怪獸:發包工程制度

千里步道協會自 2006 年成立至今,已辦理數百場的手作步道工作假期,修築的步道遍佈全台,累積超過 100 多條。為了系統化訓練手作步道人才,2015 年提出「步道學課程體系」及公布「步道師」認證方式,現在全台已有 40 多位的手作步道師。

從環境運動開始,一路走來快 20 年。徐銘謙坦言:「做步道不難,最困難的還是改變體制。」過往國家訂立各類工程發包制度,主導步道景觀設計,但發包制度卻成為扼殺步道生態的怪獸。

她感嘆,政府發包工程的「建造百分比」規定,以及長期最低標惡性競爭,將步道設計費壓低,設計費佔實際工程決算的比例往往須低於 5%,因此步道設計圖大都畫得簡略,僅大致說明步道材質、寬度而已,然後施工者就照著做了,而工程大部分的費用除了用於鋪設人力之外,就是買更多外來建材。

發包工程的作法完全違背手作步道的精神,徐銘謙苦笑說:「照現在的發包制度,廠商根本沒有誘因採用手作步道工法,所以集結公民社會的力量,改變現存國家和營建業者為主的工程技術模式。」

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因此,持續辦理工作假期、培育手作步道人才,甚至為政府設計手作步道工程發包的 SOP 及系統化整理手作步道工法……這些都是必要的事情。唯有如此,才能喚起更多人的重視,進而推翻鞏固以久的體制。

千里步道協會辦理步道師培訓課程。圖/徐銘謙提供

「我一個人絕對做不了這些事情,要大家一起才行!」徐銘謙表示,今年淡蘭古道修建,政府決定全面採用手作步道的工法,這正是公民社會一起促成步道施工技術改善的結果。

台灣山多,步道還很長,但徐銘謙相信在公眾齊心努力下,有天全台步道都可以是手作步道,讓山林得以用渾然天成的樣貌迎接每位登山者。

徐銘謙期盼大家一起投入手作步道運動,重新省視自己與環境的關係,山林的景觀才能獲得改善。圖/徐銘謙提供
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Suzuki
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超純社會組學生,對未知的一切感到好奇,意外掉入科技與科學領域,希望在猛點頭汲取知識的同時,也能將箇中妙趣分享給大家。

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台灣面臨海嘯威脅時,該如何應對?專訪海嘯專家吳祚任
活躍星系核_96
・2019/06/19 ・3717字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 560 ・八年級

 2018 年印尼發生兩起海嘯重創當地; 2004 年南亞海嘯與 2011 年東日本海嘯亦造成當地嚴重災情。近十年鄰近地區發生數次致命海嘯,它們為何如此致命?台灣百年歷史亦有多起海嘯紀錄,台灣面臨海嘯威脅時,又該如何應對?

本文專訪中央大學水文與海洋科學研究所副教授吳祚任,分享海嘯專業知識,及台灣如何運用世界領先技術預警自救。

中央大學水文與海洋科學研究所副教授吳祚任。攝影/古國廷。

為什麼海嘯比一般巨浪更致命,造成災害更嚴重?

A:回答這問題,要從它們的特性開始說起。

海嘯跟一般海浪都是波浪,波浪又可以分成長波短波。長波的波長很長,幾乎看不到也感覺不到;短波的波長短,可以明顯看到它的波動起伏。

如果波浪的波長非常長,遠比它的水深還要長,則稱之為淺水波;反之則稱為深水波。海嘯就是一種淺水波,例如 2004 年的南亞海嘯來說,它的波長大概 200 公里以上,但印度洋水深才 4 至 5 公里。

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這樣子的淺水波有一個特性,就是這些水分子的運動非常一致,就好像團結做事有效率的公司,沒有速度的差異也沒有摩擦阻力。

因此海嘯在行進間能量的消耗很少,到岸邊時幾乎保留地震或火山山崩垂直擾動的能量。

再來,海嘯的波長很長,代表它很「厚實」;一般海浪波長較短,相對較「單薄」。因此同樣抵達岸邊,一般波浪就像潑水一樣,潑出去就結束了;而海嘯就像一長串高鐵列車往岸上衝。以 2011 年東日本海嘯為例,它的波長大概 200 公里,就像從台北到雲林這麼長的高鐵往岸上衝。

這樣保有當初地震或火山山崩垂直擾動的能量,且「厚度」很厚的海嘯往岸上衝,不僅衝擊陸地上各種設施的結構,也掏刷它們的地基。加上海嘯移動時也夾帶碎石和樹幹等等各種沖刷過的物體,讓人們尚未溺斃前就可能被這些物質撞擊而失去求生能力。

簡單來說,海嘯來臨時,逃生的方法就是不要把身體弄濕了。因為一旦被海嘯捲入,就很少有活命的機會。

 2011 東日本海嘯和 2018 印尼兩起海嘯有甚麼不同?

2011 年東日本海嘯是地震引起的。2018 年 9 月印尼蘇拉威西海嘯,目前判斷比較可能是地震引發海底山崩所致;而 2018 年 12 月印尼喀拉喀托之子海嘯則幾乎可以認定是火山山崩造成。

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在這邊先給大家一個簡單的概念,要造成海嘯最直接有效率的方法,就是讓海水受到垂直方向擾動,像是地殼垂直抬升或陷落所造成的地震型海嘯。

火山也是造成海嘯的成因之一。

山崩也會造成海嘯,就像你從岸邊滾落到游泳池產生大浪。這種山崩型海嘯又分成兩種機制,一種是地震造成陸地或海底的山崩,另一種是火山造成的山崩。

火山噴發時又有兩種方式驅使山崩,一種是火山震動使火山邊壁崩落一大塊;另一種是火山一直噴發,結果火山裡面的結構空掉了,使火山承受不住水壓而往內下陷,使海水產生向下垂直運動引發海嘯。

雖然沒有經過很仔細的統計,但一般來說 90 %以上的海嘯是地震引起,剩下有一些是海底山崩造成的,少數是由火山噴發造成。

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地震型海嘯與山崩型海嘯有甚麼不同?

A:地震造成的海嘯,大部分都是很強烈的地震才會造成海嘯。

雖然不敢說全部,但一般來說要造成致災型的海嘯,地震矩規模( Moment magnitude scale , Mw )通常要大於 7.5 ,且震源深度大多離地表 35 公里以內。地震矩規模超過 8 海嘯就很嚴重,規模超過 9 就是毀滅型的海嘯,像是造成南亞海嘯的地震就是這樣的規模。

若造成這樣大規模的地震,比較高的機會是海溝型地震,也就是板塊之間碰撞及隱沒。這種板塊破裂的長度很長, 2004 年南亞地震的板塊破裂長度大約 1,200 公里,大概 4 個台灣這麼長; 2011 年日本地震板塊破裂長度也有 500 公里。

這樣大面積的抬升,導致地震型海嘯的影響範圍非常寬廣,海嘯的寬度可以接近板塊破裂的長度。以 2011 東日本海嘯為例,寬度大約 500 公里;而它的波長也很長,以日本海嘯來說可以到 200 公里。

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2011 東日本海嘯襲擊福島縣磐城市的災後景象。圖/維基百科 ryuki_a_g攝影

這樣規模是甚麼概念呢?假設高鐵列車的寬度是 5 公尺,那 2011 年東日本海嘯就像從台北到雲林這樣長的高鐵,以 10 萬台併排的規模往岸上衝。不過地震型海嘯高度相較起來不會太高,以日本海嘯來說波高大概 10 到 30 公尺,但已經是毀滅級的海溝型海嘯了。

而山崩型的海嘯就很不一樣了,它的波高可以很高。同樣的崩落量,陸上的山崩其崩落的高度越高,海嘯就越高;海底的山崩越接近水面,海嘯就越高。而山崩崩落的體積與質量越大,其海嘯高度就越大。但範圍就不像地震那麼廣,山崩海嘯的初始寬度大概就是它崩落範圍。

整體來說,地震引起的海嘯影響範圍寬廣但波高相對不高;山崩造成的海嘯影響程度很強但範圍很窄。

台灣較容易受到哪種海嘯威脅?很不幸的,都有可能。

台灣東部外海有琉球島弧,發生大規模地震時海嘯會影響東海岸;台灣西南部外海有一整段叫馬尼拉海溝,大規模地震產生的海嘯對墾丁到台南一帶影響比較嚴重。在帛琉附近的亞普海溝雖然離我們比較遠,但因為地形關係,地震發生海嘯時,台灣北部蘇澳一帶、東部以及高雄至台南沿海都會受到影響。

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而台灣北部金山一直到三貂角,雖然不是那麼肯定,但因為地形關係,可能會有海底山崩造成的海嘯,且過去有類似的事件發生。 1867 年基隆發生規模 7 的地震。照理說海嘯高度應該不高,但卻發生 7 至 12 公尺的海嘯,這是地震規模 8 左右才會產生的海嘯高度。目前我們推估很有可能 10 %是地震造成, 90 %是山崩造成的,但這數據只能說是推估。

台灣西南岸也有海底斜坡地形,其海底山崩威脅也不容忽視。另外台灣的火山大部分分布在東北海域,雖然說目前看到都不大,但也很難說什麼時候會影響到,只能盡量預警。

Q:台灣要如何預警海嘯的發生?

A:我以前是用情境分析了解海嘯如何影響台灣。

情境分析就是判斷可能造成海嘯的來源,例如說哪個斷層或海溝地震會產生海嘯?它如何影響台灣?但就如上述提到,有很多造成海嘯的原因,像是地震、海底山崩或火山,很多可能性,算都算不完。於是我們發展出海嘯影響強度評估法( Impact Intensity Analysis Method ),簡稱 IIA 法

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它的原理像是醫生想要知道你身體哪個地方感覺特別疼痛,就在每個部位都敲敲看,敲這個地方沒感覺再換下一個地方,當敲到某個地方你特別痛,代表同樣的力道發生在這個地方對你衝擊特別大。

吳祚任與研究團隊用海嘯影響強度評估法分析金山地區。圖/吳祚任副教授。

而所謂 IIA 法就像這樣,針對要研究的特定地區或基礎建設,在其周邊海域都模擬同樣力道的水體擾動,運用水動力學搭配海底地形,去檢視哪個地方水體擾動形成的海嘯威脅最大。像是上圖這個例子是研究基隆金山一帶,紅色地區發生海嘯的威脅程度較大,發生在其他淡藍色區域就比較不用擔心。

如此我們就可以先排除淡藍色區域,針對紅色區域聚焦做情境分析,研究這個海域地形如何,有甚麼原因可能引發海嘯,會如何影響沿岸地區或基礎建設等等。

而 IIA 法,可以再進一步製作成地震–海嘯關係圖( Seismic Tsunami Relation ),白話來說就是「不用電的海嘯預警圖」,不需要靠電力運作,就能在地震時知道海嘯會不會威脅到所在地區。它是針對沿海每個村里,繪製外海各個方位發生多大的地震規模時,其產生的海嘯會影響到該社區。所以當地震發生,村里長可以快速用地震發生方位和規模這兩個最簡單的資訊,自主判斷是否可能有海嘯威脅。

海嘯發生時要如何自救?

巨浪來襲時該如何逃生?圖/pixabay

A:事發當下,如果是地震引發的海嘯,台灣目前技術能夠在地震發生以後,結合中央氣象局的地震速報,將其轉成海嘯源去模擬各地海嘯高度,過程只需要 1.5 分鐘。以近海海嘯抵達台灣最快 15 分鐘來說,這樣的預警時間算是足夠。

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但這樣的海嘯預警需要地震來當作 Enter 鍵,如果海底山崩沒有地震,就等於沒人按下 Enter 鍵,所以山崩型海嘯又稱之為「沉默的海嘯」,我們還在規劃如何預警它。

一般民眾在海嘯來臨的時候,記得要向上逃生垂直逃生。海岸邊大多都是透天厝而且三層樓以上,所以發生時就逃到頂樓。不要跑到路上,因為會塞車。如果是開車或在機車上,就趕快下車借民宅逃到頂樓。如果開車時不幸海嘯已經衝過來,留在車內時不要開門開窗,等海嘯退去,趕快逃往民宅頂樓。

至於平常的時候,沿海的重要基礎建設要知道 IIA 的結果,知道哪個地方來的海嘯影響特別大,北部的設施和南部的設施要注意的海嘯來源絕對不同。當知道哪個地方來的海嘯衝擊特別嚴重,再進一步做情境分析,了解海嘯如何衝擊這些基礎建設,然後判斷是用工程抵擋或是放棄這個設施。國家災害防救科技中心也有海嘯災害潛勢圖,可以事前知道最大情境海嘯會淹到什麼地方。

其實就台灣三四百年歷史,紀錄到的海嘯次數不少,歷史上已經有教訓了,老天都給我們那麼多機會,真的要多注意一下才行。

※本文亦刊載於環境資訊中心,原作者Medium

活躍星系核_96
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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

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降雨預報難度高?讓氣象雷達參一腳吧
劉珈均
・2015/11/15 ・1220字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 591 ・九年級

雷達站(3)_photopin
photo credit: IMG 1449 via photopin (license)

降雨預報向來是氣象科技的一大挑戰,國家實驗研究院台灣颱風洪水研究中心發展「雷達資料同化」技術,將氣象雷達的觀測資料整合進數值預報模式,更精準地推估未來6小時逐時雨量,協助相關單位及早因應防災。

雷達為目前觀測雲雨的主要工具,可在短時間內取得大量高解析度資料,「雷達資料同化」是將氣象雷達的觀測資訊放入天氣預報模式,以獲得更準確的中小尺度極短期天氣預報。

氣象預報的原理是觀察大氣現況,將這些觀測數據放進數值模式以運算未來天氣狀況,中央氣象局現今使用的數值模式有來自衛星、探空氣球、地面氣象站的觀測數據,尚未包含氣象雷達。中央氣象局預報中心副主任呂國臣說,15年前就有人提出此構想,但雷達資料解析度高(目前氣象雷達解析度可達100公尺,比解析度三公里的數值模式還高),需要大量運算資源且相當耗時,當年技術不夠成熟而未成形。

台灣的天然災害常為豪雨所致,但降雨機制複雜,有些物理過程至今仍未確定,只能透過參數簡化,加上台灣的複雜地形影響,颱風路徑偏差50公里(就目前氣象科技,誤差值50公里已非常精確),降雨分佈可能就截然不同,十、二十公里範圍的中小尺度降雨預報相當不易。模式中的大氣環境要模擬的對,才能與現實狀況相對應,若能提升放入模式的觀測數據品質,就能提高降雨預報的準確度。

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投影片16
以蘇拉颱風為例,與觀測數據相較,加入雷達資料後的預測較準確。圖/國研院提供

颱洪中心自美國國家大氣研究中心(NCAR)引進雷達資料同化技術,依台灣地形與氣候條件調整參數,並以蘇花公路與高屏溪流域為對象研究,選取幾個颱風事件各進行上百次雨量推估實驗。有個評估雨量預報能力的指標稱為「預兆得分(threat score, TS)」,國際間氣象作業單位針對豪雨的TS約為0.2~0.3。颱洪中心實驗得出,對蘇花公路區域而言,使用雷達資料同化系統的TS較傳統預報提升20%(0.22升至0.31);高屏區則提升了47%(0.25升至0.36)。

更精確的降雨預報能提升預警及防災決策,例如封鎖容易土石崩塌的公路。根據公路總局統計,蘇花公路平均每年阻斷達24天、管制天數達32天,嚴重事故如2010年梅姬颱風期間,因外圍氣流與東北季風共伴效應,三小時內降雨444毫米,導致土石崩塌,造成32車超過400人受困。

不同公路段有不同封路標準,像蘇花公路就有三種封路標準,目前這些標準皆依照實際「觀測雨量」,來不及事前預警。颱洪中心助理研究員蔡直謙說,蘇花公路平均行車時間為3~5小時,若加入雷達同化的數據,就能及早應變,在六小時前就封路、淨空公路車輛。

颱洪中心此系統剛建置完成,資料定期幾小時更新,並傳給氣象局。呂國臣說,氣象局現有技術的TS為0.36,颱洪中心此系統的數據若要進入中央氣象局的預報模式,還須經過校驗程序。除了與氣象局合作,未來颱洪中心也計畫與公路總局成立「強降雨致山區道路災害評估平台」,監測全台易於颱風豪雨時發生崩塌的路段。

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劉珈均
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PanSci 特約記者。大學時期主修新聞,嚮往能上山下海跑採訪,因緣際會接觸科學新聞後就不想離開了。生活總是在熬夜,不是趕稿就是在屋頂看星星,一邊想像是否有外星人也朝著地球方向看過來。

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「步道師」用鋤頭、石頭和木材鋪設山林合一的小徑——徐銘謙專訪
Suzuki
・2019/12/24 ・3480字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 503 ・六年級

爬山是許多人熱愛的休閒運動,而台灣得天獨厚,儘管在繁華的市區附近,也不乏許多親山步道。爬山時除了眺望美景外,你是否低頭留意腳下的步道,以及雙足與土地親近踩踏的感覺呢?

「為什麼郊山距離短走完膝蓋痛,但百岳的步道走很久,可爬起來卻比較舒服?」10 多年前徐銘謙是個熱愛征服百岳的年輕人,她從爬山的經驗拋出這個問題,沒想到在找解答的過程中,竟轉換了自己的生涯方向,開始在台灣推動手作步道,成為台灣少數的資深步道師,現為「千里步道協會」副執行長,亦是臺大國發所兼任助理教授。

徐銘謙以前熱愛爬山,她從爬山的經驗中省思人與自然的關係,決定在手作步道領域中耕耘。圖/徐銘謙提供

大學就讀歷史系,畢業後在臺大國發所攻讀碩博士,以海洋政策、兩岸政策作為她的研究領域。那是怎麼跟「步道」結緣的呢?

在2002年時,她只是個熱愛攀登百岳的登山客,但注意到陽明山坪頂古圳步道安山岩的石階因生青苔被挖起棄置路旁的消息,新的步道工程為了搬運外來材料,必須砍樹作施工便道,以換上新的花崗岩石階,這才讓她開始留意到一般工程對山林破壞的問題,遂接二連三參與環保、文史及許多民間團體的運動,包括陽明山「刷青苔、救步道」、「愛山林、反纜車」等倡議活動。然而,在當時她及這些民間團體都是工程「外行」,面臨「欠缺步道工程專業」的質疑,步道難道只能用修築馬路的工程形式修建嗎?修步道還有無更好的方式呢?於是 2006 年她帶著好多問題,加入阿帕拉契山徑志工的行列,在山林裡待了快兩個月,每天揮汗如雨地學習如何用鋤頭、石頭和木材鋪設山林合一的小徑。

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徐銘謙(前排左一)2006年赴阿帕拉契山學習手作步道。圖/徐銘謙提供

她笑著表示,手作步道的精髓就是「渾然天成、大隱無形」,施作時通常會就地取材,讓步道與周圍環境融為一體,表面上看來它僅是一條鋪著落葉、塵土或石子的路痕,你甚至感受不到人工斧鑿的痕跡。

這與郊山常見的塑膠木棧道、水泥強制固定的石階,或是各大風景區瘋狂蓋的天空步道是差很多的!

手作步道不安全?手作步道可以解決很多問題

經歷阿帕拉契山徑志工的洗禮後,徐銘謙加入徐仁修、小野、黃武雄辦理的「千里步道協會」,在 2007 年與林務局合作開始「步道工作假期」,以志工自費出力的工作假期形式,希望結合公民與志工的力量,以手作步道的工法進行步道日常維護,喚起大眾對山林步道受到工程過度破壞的問題。

然而,缺乏工程背景的人做步道安全嗎?山區常見的土石流、山崩問題,不是應該靠水泥才將石階穩穩黏在地上嗎?上述是大家對手作步道工法常見的質疑。

「礫石地、泥土都是質地軟硬不同的,你拿水泥去黏石板,面對大自然的水沖刷怎麼會穩?」徐銘謙表示,一下大雨,水泥與土壤的黏接接縫容易被掏空,步道很容易就壞了,相反地石頭卡進泥裡抓地性更強,土壤亦不容易受到沖刷。

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傳統工程做的步道大都由外來運來建材,然後直接以水泥鋪在土坡上,一來破壞步道景觀,二則容易造成土石沖刷,步道並不耐用。圖/徐銘謙提供

手作步道反而能解決很多傳統工程無法解決的問題呢!擦拭天使的眼淚,修補嘉明湖的沖蝕溝就是個好例子。

嘉明湖是登山客熱點,被譽為一輩子一定要去一次的地方,但這段通往天使眼淚的陡坡上,地質相當破碎,遊客數量太多,產生凹陷,再有水沖刷就形成深溝,久之步道就形成深度超過「100 公分」的沖蝕溝,人就避開走旁邊,在好漢坡路段上更有四五條複線步道,這不是遊覽車輾過的車道,而是人走出來的瘡疤!

為了拯救沖蝕溝,千里步道協會與台東林管處合作,自 2014 年起每年辦理手作步道工作假期。30 名志工得連續七天不洗澡,在酷寒天裡排起一列的人龍傳遞現地石塊,用大量石塊把沖蝕溝補起來,並用土石設計導流裝置,讓水順利排除。

嘉明湖步道的沖蝕溝原來深達一公尺左右(左圖),後來經過手作志工團隊回填土石、導流排水,步道的沖蝕狀況明顯改善。圖/徐銘謙提供

步道補完並不代表傷痕就消失,步道師每年都會回來巡查,確保步道狀況,若原路沖蝕狀況仍然嚴重,就需要另尋平緩路段改道。她也建議,政府應針對脆弱地質環境,定期做環境乘載量評估和踩踏分析,必要時限制入山人數,調節森林的呼息節奏,找到環境與人更好的共處之道。

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師法大自然、耆老學修步道

手作步道的工法看似樸實,但裡頭藏著許多 know-how。去年徐銘謙、幾位步道師以及千里步道協會同仁,受林務局委託,集結國內外、自身修建步道的經驗,編纂《步道工法設計手冊》。

手冊厚達 400 頁,裡頭涵蓋 120 種工法、44 張施工設計圖,說「手作步道是門紮實的學科」一點也不為過!

特別的是,步道學的建立並非只有師法國際經驗,還有許多是向台灣在地資深步道師請教的成果。這才發現每條步道都有豐富歷史文化意涵,且與工法的施作是息息相關。

徐銘謙舉例,竹苗山城客家庄一帶的步道常見大顆鵝卵石鋪設的階梯,細看鵝卵石並不是平卡進斜坡,而是有些斜卡入土中,稱為「龍抬頭」,這是因為卵石表面比較圓不夠平整,為了防止往下滑的設計。此外,每階的高度亦是精準估計,讓人扛著扁擔爬階梯時,配合步調能夠省力,有時步道旁還有平滑的斜坡,那是古代牽牛時,牛在走的路。

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鵝卵石鋪設古道,石頭並不是單純放平,而是有個角度讓人好踩踏,此稱為「龍抬頭」。圖/徐銘謙提供

屏東排灣族的「舊達來部落」則可見另一種步道修建方式。

舊達來部落大都是易碎頁岩石板,但碎石塊其實很難鋪在斜坡上、咬住地面,因此族人採用日本人教導的「立砌小石」工法:

先將步道挖凹槽,然後回填石塊,將大塊的放在第一層增加摩擦力,並以石塊長徑埋入為原則,每塊石頭都要交錯、咬合,像排拼圖一樣,最後再將細碎的石子卡入石頭縫隙中,即完成平整美觀又兼顧水土保持的砌石步道。

族人稱這個工法「cemu kad」(類似國語「怎麼幹」音),徐銘謙笑說:「當時聽到族人講『怎麼幹』時,就有點嚇到,想說自己是不是冒犯他們了。」後來才知道這個「立砌小石」工法的動詞用法在排灣族語就唸成「怎麼幹」,一經解釋後,大家才豁然開朗,算是在舊達來部落遇到的歡樂插曲。

排灣族的砌石工藝實在了得,石頭更是排灣族的靈魂 ,每顆石頭依大小都有不同的名字,太大顆的石頭 (ta gulj) 還不能動,否則會帶來厄運。徐銘謙表示,當工法加入脈絡和在地歷史特色時,我們看工法就會有截然不同的感受,在做步道的同時,也將老祖先的智慧給傳下去了!

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扼殺步道生態的怪獸:發包工程制度

千里步道協會自 2006 年成立至今,已辦理數百場的手作步道工作假期,修築的步道遍佈全台,累積超過 100 多條。為了系統化訓練手作步道人才,2015 年提出「步道學課程體系」及公布「步道師」認證方式,現在全台已有 40 多位的手作步道師。

從環境運動開始,一路走來快 20 年。徐銘謙坦言:「做步道不難,最困難的還是改變體制。」過往國家訂立各類工程發包制度,主導步道景觀設計,但發包制度卻成為扼殺步道生態的怪獸。

她感嘆,政府發包工程的「建造百分比」規定,以及長期最低標惡性競爭,將步道設計費壓低,設計費佔實際工程決算的比例往往須低於 5%,因此步道設計圖大都畫得簡略,僅大致說明步道材質、寬度而已,然後施工者就照著做了,而工程大部分的費用除了用於鋪設人力之外,就是買更多外來建材。

發包工程的作法完全違背手作步道的精神,徐銘謙苦笑說:「照現在的發包制度,廠商根本沒有誘因採用手作步道工法,所以集結公民社會的力量,改變現存國家和營建業者為主的工程技術模式。」

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因此,持續辦理工作假期、培育手作步道人才,甚至為政府設計手作步道工程發包的 SOP 及系統化整理手作步道工法……這些都是必要的事情。唯有如此,才能喚起更多人的重視,進而推翻鞏固以久的體制。

千里步道協會辦理步道師培訓課程。圖/徐銘謙提供

「我一個人絕對做不了這些事情,要大家一起才行!」徐銘謙表示,今年淡蘭古道修建,政府決定全面採用手作步道的工法,這正是公民社會一起促成步道施工技術改善的結果。

台灣山多,步道還很長,但徐銘謙相信在公眾齊心努力下,有天全台步道都可以是手作步道,讓山林得以用渾然天成的樣貌迎接每位登山者。

徐銘謙期盼大家一起投入手作步道運動,重新省視自己與環境的關係,山林的景觀才能獲得改善。圖/徐銘謙提供
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若大禹再世(二):森林保育 治水,從頭開始!
陳妤寧
・2014/12/20 ・3959字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 518 ・六年級

採訪編輯 / 陳妤寧

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

林業試驗所集水區經營組黃瓊彪組長(圖片來源:作者自攝)
林業試驗所集水區經營組黃瓊彪組長(圖片來源:作者自攝)

水土保持牽涉的面向廣袤,如果聚焦於「上游」來研究集水區經營對水災、土石流的影響,森林專家對此會有什麼觀點?本篇專訪中,林業試驗所集水區經營組的黃瓊彪組長,扎實地解釋了集水區經營森林的學問、森林又如何影響逕流和崩塌;治山與治水何者為先?而台灣的環境保護策略又有什麼盲點?即便是在風調雨順之年,臺灣人也不能淡忘土石流帶來的危機。

林業試驗所有鑑於自光復初期至民國70年之間,台灣的水土保持問題日益加劇,故而於民國76年設立了「集水區經營系」,專門從事集水區水土資源保育之試驗研究工作。其下有森林水文研究室、水化學研究室和防災研究室,森林水文研究室負責森林土地上的水文氣象,水化學研究室著重於水質在自然與人為情況下的變化,而防災研究室關注於因自然或人為因素所造成的土壤沖蝕及崩塌問題。

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試驗集水區的研究方法

黃組長解釋,「集水區」作為一個土地單元,範圍是隨出水口的定義而變化的;出水口可以定義在水系上的任何節點,而該節點上游以上所涵蓋的流域,即為其「集水區」。因此集水區可大可小,規模可以大如淡水河流域,也可以小如石門水庫集水區。或著根據不同的用地性質,定義農地集水區、森林集水區、水庫集水區、都市集水區(例如愛河)等等。

林業試驗所會在特定的小範圍集水區內進行試驗,觀察試驗前後水土特質的變化。例如在兩個先天條件非常類似的集水區進行控制組和對照組的實驗,即所謂「駢對集水區」。首先蒐集降雨、逕流等各種基本資料,再於控制組進行伐木或造林的試驗,觀察水質會如何變化?逕流量會增加或減少?而對照組的功能在於凸顯控制組呈現出的變化、排除實驗變項以外的自然變化。

由於林業試驗所的所轄範圍不大,試驗集水區的面積約在數十公頃以內(1平方公里=100公頃)。雖然可試驗的範圍小,但對於掌握土壤和水文特性較為容易,在調查降雨量、逕流率、滲透量、幹流量等不同參數之後,再以「由小見大,具體而微」的方式,乘上轉換率來推算大規模集水區的狀況。轉換計算除了面積要素之外,也會納入大小集水區之間集流時間、洪峰時間的差異。

逕流量大還是小才是好?

森林可以增加保水能力,這是大家都知道的常識。不過除了滯留雨水的功能之外,樹木自身的生長也會消耗大量水份。當珍貴的水資源從天而降時,究竟應該優先餵給森林,還是索性鋪上塑膠布、搶在雨水滲入土壤之前蒐集100%的雨水供人類使用?

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林業試驗所在埔里的蓮花池研究中心曾研究小規模「皆伐」(指全數砍伐)對集水區的影響,結果年度逕流量增加約20%。不過不僅流出的水量增加,每小時的尖峰逕流量也增加了,這代表水來的快去的也急,加劇溪水暴漲、土壤沖蝕。相反地,在樹木覆蓋率較高的集水區,尖峰逕流量的上升下降曲線較為平緩,意即在暴雨之後釋出的逕流量緩慢而長久,到一週後仍有適量的逕流釋出,這樣的形態很適合人類取水使用。森林的逕流率大約是在 50% 至 75% 之間,如果是草生地視狀況其逕流率約比森林地區稍高。若經人為開發或形成崩塌地,其逕流率可上升至 85% 至 100%。

我們也許會希望可以一網打盡每次降下的水資源,但水庫不一定具有相應的儲備容量。為此,颱風來臨前水庫必須估算預先洩洪的程度,即使雨後無法儲存到預期中的水量,也必須這麼做以防止溢壩危機。雖然洩洪聽來令人惋惜其中的水資源,但其實洩洪也兼具了排沙的好處,而且近年來預測技術的進步已經讓洩洪量的估算越趨精準。

水土保持之間的交互作用

如果尖峰逕流量極端化,不僅對人類集水用水不利,對於自然環境也有許多負面作用。首當其衝的便是因劇烈沖蝕引起的土壤劣化問題。黃組長解釋,土壤的形成需要上百萬年才能累積兩、三公分,但被暴雨沖走卻只需要一、兩分鐘。

土壤沖蝕引起的後遺症可說是牽一髮而動全身,除了下游淤塞、水庫優養化,土壤中有養分的腐植質也會被帶走,當農地土壤失去了生產力,伴隨而來的往往是為生產而大量使用肥料和農藥。肥料只能為土壤帶來暫時的表面養分,植物沒有良好的抵抗力,於是農藥也隨之加入,衝擊當地生態。黃組長表示,原本在海拔七、八百公尺以下才會出現的小果蠅,現在 3000 公尺的高山也開始現身了,就是跟著做為肥料的雞糞一起上去的。「阿里山的山葵種植地一整片白白的,就是混了雞羽毛的雞糞肥。」

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水和土之間的問題複雜交織,那麼從人類的角度而言,究竟治山還是治水優先?黃組長認為,水的「個性單純」:哪兒有路就往哪走,沒路可走自然氾濫成災。但在有人類活動的地方,不論是建物、道路或是農地都可能阻斷水路;因此,若先處理土地利用的問題,不過度開墾、不逆水性而行,水的問題自然可獲得解決。

那麼,上中下游應該優先治理哪個區塊?黃組長認為從上游下手才是「治本」的作法,如果上游已經崩塌得一塌糊塗,那麼下游只能把堤防越建越高,消極抵擋洪水和泥沙。以八八風災後的林邊溪為例,河床一夕之間增加十幾公尺,都是從山上崩塌而來的土沙堆積而成。興建堤防,可謂防不勝防。有些沿海地區地層下陷嚴重,例如屏東林邊鄉一帶沿海地區,有些地段之地勢已經比海平面更低,這種時候一旦下游發生破堤將更加危險,「低窪地區瞬間就會變成滯洪池」。

森林經營的學問

森林為何要經營?既然森林無限好、不是種越多樹越好嗎?事實上,為了預防崩塌,有些條件好的林地反而更需要經營、甚至「疏伐」。黃組長解釋,很多樹木生長良好的天然林,反而是暴雨來臨時崩塌得最劇烈的地方!這是因為天然林往往都位處坡度平緩、土壤深厚、養分和水份都充足的地方,在森林規模尚小時一切平安,但當林木和根系的重量逐漸累積使得土壤「超載」,一旦此時發生地震或強降雨,就容易發生超大型崩塌,規模更甚「每次都會崩一點」的過度開墾區。像八八風災的小林村、五峰鄉,都是這類深層滑動型崩塌的例子,其中當然脆弱而破碎的地層結構,也是重要禍首之一。

為了處理「不崩則已,一崩驚人」的林地,當樹木長到過於密集時應進行「疏伐」,增加平均每棵樹可生長的面積,或著以「擇伐」除去部分不健康的樹木,促進整體森林的健康生長。而砍伐掉的樹仍然有其經濟價值,例如做為紙漿用材。黃組長表示,森林對水源地保育固然有無上的價值,但只要能永續經營,按照適宜性區分土地的不同用途,林地仍然可以發揮其經濟價值,提供人類使用。但在某些保留區,樹木種類的經濟價值其實不高,反而具有生態多樣性的保育價值,例如福山植物園。

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另一方面,為了處理水庫面臨的水質難題,翡翠水庫從一開始就規劃且嚴格執行「水庫保護帶」具體的經營管理辦法:在水庫滿水位以上的集水區四十公尺的水平距離內範圍,全部劃設為保護帶並密植造林,建立過濾緩衝帶,已經有效減少將近九成的泥沙、農藥或其他污染物,水質全台第一。

經濟發展和環境保護的「雙輸」

臺灣的年降雨量(高達2515mm)事實上約為全球平均的 3 倍,但是坡陡流急的地理條件使得大部分的降雨直接流入海中,同時因為地狹人稠,臺灣的每人每年所分配到的水資源(降雨量*國土面積/人口數)僅有 3,950 立方公尺,約為全球平均的七分之一而已。

為什麼臺灣的水資源如此匱乏、每人可用水量約為全球平均的七分之一,大家仍然若無其事?黃組長強調:「太便宜的水價有很大的責任。現在一噸的原水只要七、八元,如果一瓶 500ml 的礦泉水以十五元計算,同樣的水量價格至少要三萬元。七、八元和三萬元之間的落差令人匪夷所思。而某些食品服務業從開工打開水龍頭之後,為了『衛生考量』一整天都不會再關上,水價補貼的政策亟需重新設計思考。」

犧牲自然環境,其實未必會為經濟發展帶來好處。黃組長說,在民國 80 到 83 年他擔任福山植物園分所長時,烏來福山村與宜蘭員山鄉的哈盆溪谷地,一度面臨開發危機。「哈盆溪是原生林帶,而南勢溪是大台北最後的水源地。如果翡翠水庫仰賴的北勢溪不敷使用,那麼南勢溪就是最後不得已的唯一水源了。」如果開拓了連接烏來福山村與宜蘭員山鄉之間約五十多公里長的公路,台北人可以更便利的到宜蘭遊玩,員山居民也望可賺一筆觀光財。「但事實上這段路不過五十多公里,遊客迅速的經過後就可直接到夜生活更為發達的宜蘭市或礁溪鄉住宿,山林除了垃圾、噪音和空氣污染之外,能夠獲得的經濟利益恐怕微乎其微。」

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黃瓊彪組長主張以科學的作法,有條件也有效地開發土地、讓地盡其利,同時也不希望社會為了短期利益,忽略未來大自然反撲時,對於身家財產、產業經濟更難以計算的災害。假若開發自然環境可獲得的經濟產值為五億元,當水土保持崩潰、水資源受污染、土壤崩塌,造成的災害恐怕連五百億都不只。差別僅在於後者由全體納稅人共同承擔,和口袋裡的錢相比容易讓人麻痺。山坡地濫墾濫伐帶來的災害,全面地影響著我們的生命安全、生活品質、以及經濟收入,無人能自外而獨善其身。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

 

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「專題報導」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

 

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陳妤寧
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