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北京白晝變黑夜是不正常的異象嗎?不妨查查中國歷代氣候編年檔

張之傑_96
・2020/05/27 ・3389字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 529 ・七年級

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P編語:不知道各位有沒有注意到這則 T-O-O 的消息?在上週四 5/21 日下午三點多,中國北京市突然白天變黑夜(非常黑的那種),接著部分地區驟降暴雨、下起冰雹。P編一開始在臉書、推特上看見網友發的照片,也懷疑到底是真是假–結果竟然是真的!

根據中國中央氣象台強天氣預報中心的專家表示,這樣的異象「由短時強降雨引發。雲層厚度明顯增加和冰晶反射太陽光兩個因素共同導致到達地面的可見光明顯減少」。然而這樣的情形正常嗎?過去發生過嗎?科學史專家,中華科技史學會創始人張之傑教授,提供了一個角度,也給出了幾個值得後續探索的問題,更介紹了對氣象與氣候史有興趣的朋友一個很棒的資料檢索來源。一起來看看吧!


北京5/21下午三點突然陷入一片黑暗,截圖來自
https://youtu.be/t9lNjZA5oFQ

2013年7月間,台灣師範大學地理系徐勝一教授將窮三年之力編成的《中國歷代氣候編年檔》,授權中華科技史學會,列為「中華科技史學會叢刊」第二種(ISBN:978-986-81961-2-4),載入學會網站,供人檢索。

《中國歷代氣候編年檔》共800餘頁,以純文字格式,一檔到底,便於檢索。2020年5月21日下午4時許,北京出現白晝如夜的天候異象。我想,《中國歷代氣候編年檔》上應可查到類似的記載。5 月 23 日午餐後,以白晝如夜、天黑如夜、晝黑、晝暝、晝晦等關鍵詞,檢索編年檔,所得臚列如下。

檢索所得

明莊烈帝崇禎十四年十月朔,枝江宜都晝黑如夜. 湖北1738頁 1641
明思宗崇禎十六年四月朔,日時晝黑. 海康 30頁 1643
康熙二十三年四月朔,朝城晝晦. 清史1622頁 1684
康熙二十三年七月十五日未刻白晝如夜雨雹大者如碗. 璧山1193頁 1684
康熙二十四年正月二十三日,文安大風霾,晝晦如夜. 清史1622頁 1685
康熙二十四年正月二十三日,武邑黑風晝晦. 清史1622頁 1685
康熙二十五年二月二十七日,鄆城黑風晝晦. 清史1622頁 1686
康熙二十九年四月初五日,西寧晝晦. 清史1622頁 1690
康熙三十年三月初四日,寧陽大風晝晦. 清史1622頁 1691
康熙三十一年正月朔,廣宗晝晦. 清史1622頁 1692
康熙三十一年正月朔,青州大風晝晦. 清史1622頁 1692
康熙三十一年正月朔,沛縣大風晝晦. 清史1622頁 1692
康熙三十一年正月朔,丘縣大風晝晦. 清史1622頁 1692
康熙三十三年四月朔,保安州晝晦. 清史1622頁 1694
康熙三十四年四月,肅州晝晦. 清史1622頁 1695
康熙三十五年正月,靜樂晝晦. 清史1622頁 1696
康熙三十六年三月朔,靖遠晝晦. 清史1622頁 1697
康熙三十七年四月,龍門晝晦. 清史1622頁 1698
康熙四十二年五月二十二日,鞏縣大風晝晦. 清史1622頁 1703
康熙四十四年五月,大風拔木晝晦 濟南1737頁 1705
康熙四十四年五月十八日,利津晝晦. 清史1622頁 1705
康熙四十四年五月十八日,陽信晝晦. 清史1622頁 1705
康熙四十五年正月十二,商河狂風晝晦. 清史1622頁 1706
康熙四十七年六月二十五日,涼州晝晦如夜. 清史1622頁 1708
康熙四十八年巳丑八月朔辰刻昏黑如夜 晉江 461頁 1709
康熙四十八年八月初一日辰刻昏黑如夜人皆驚駭 同安 95頁 1709
康熙四十八年八月初一日辰時,泉州昏黑如夜. 福建5173頁 1709
康熙四十九年三月初七日,中衛晝晦者四日. 清史1622頁 1710
康熙四十九年六月初二日,什邡晝晦. 清史1623頁 1710
康熙五十年五月壬子,諸城晝晦. 清史1623頁 1711
康熙五十一年二月癸亥,陽穀黑風晝晦. 清史1623頁 1712
康熙五十一年三月十六日,鉅鹿風霾如火,晝晦如夜. 清史1623頁 1712
康熙五十一年十一月二十一日,宿州晝晦. 清史1623頁 1712
康熙五十三年二月二十一日,井陘風霾蔽天,晝晦. 清史1623頁 1714
康熙五十五年五月,壽光大風晝晦. 清史1623頁 1716
康熙五十五年五月,臨朐大風晝晦. 清史1623頁 1716
康熙五十七年五月二十二日,新樂大風晝晦. 清史1623頁 1718
康熙五十九年五月二十六日,青城大風晝晦. 清史1623頁 1720
雍正元年四月庚戌,大風晝晦淄川旱蝗過齊河不為災. 濟南1738頁 1723
雍正元年四月初七日,獻縣風霾晝晦 清史1623頁 1723
雍正元年四月初七日,泰安大風霾晝晦. 清史1623頁 1723
雍正元年四月十一日,高密大風霾晝晦. 清史1623頁 1723
雍正元年四月十一日,高苑大風霾晝晦. 清史1623頁 1723
雍正元年八月初八日,掖縣大風霾晝晦. 清史1623頁 1723
雍正八年正月十一日,高苑大風霾晝晦. 清史1623頁 1730
乾隆二年二月初五日,濟寧風霾晝晦. 清史1623頁 1737
乾隆二年二月初五日,鉅野風霾晝晦. 清史1623頁 1737
乾隆三年正月十四日,武寧晝晦. 清史1623頁 1738
乾隆八年三月,贛州晝晦. 清史1623頁 1743
乾隆十年三月,蒲台大風晝晦. 清史1623頁 1745
乾隆八年三月,晦晝瞑烈風拔木拆屋大雷雨雹 江西2127頁 1743
乾隆十五年六月大風晝晦 建寧 290頁 1750
乾隆十五年九月,邵武建寧縣大風晝晦. 福建5178頁 1750
乾隆十九年三月朔,慶陽晝晦. 清史1623頁 1754
乾隆二十五年二月初十日,宜昌晝晦. 清史1623頁 1760
乾隆二十五年三月,東湖雨雹……十餘里晝晦傷 湖北1746頁 1760
乾隆二十五年五月朔,昌樂晝晦. 清史1623頁 1760
乾隆二十九年五月二十八日,南陵晝晦. 清史1623頁 1764
乾隆三十二年二月初二日,范縣晝晦. 清史1623頁 1767
乾隆三十二年二月二十四日,南宮大風晝晦. 清史1623頁 1767
乾隆三十三年二月,潞安大風晝晦. 清史1623頁 1768
乾隆三十六年二月朔,太原大風晝晦. 清史1623頁 1771
乾隆三十六年二月初二日,高邑大風霾晝晦. 清史1624頁 1771
乾隆三十八年二月初八日,滕縣大風霾五色,晝晦. 清史1624頁 1773
乾隆四十九年二月初二日,菏澤風霾晝晦. 清史1624頁 1784
乾隆五十年二月二十五日,臨清晝晦. 清史1624頁 1785
乾隆五十年四月十八日,南宮大風霾晝晦. 清史1624頁 1785
乾隆五十年四月十八日,棗強大風霾晝晦. 清史1624頁 1785
嘉慶元年三月二十六日,宜城晝晦. 清史1624頁 1796
嘉慶二年四月十四日,灤州大風霾晝晦. 清史1624頁 1797
嘉慶三年二月二十九日,灤州晝晦. 清史1624頁 1798
嘉慶三年二月二十九日,昌黎晝晦. 清史1624頁 1798
嘉慶十一年十一月,滕縣大風五色,晝晦. 清史1624頁 1806
嘉慶十五年正月十七日,臨邑風霾晝晦. 清史1624頁 1810
嘉慶十五年正月十七日,章丘風霾晝晦. 清史1624頁 1810
嘉慶十五年正月十七日,新城風霾晝晦. 清史1624頁 1810
嘉慶十五年正月二十七日,滕縣晝晦. 清史1624頁 1810
嘉慶二十三年四月,清苑大風霾晝晦. 清史1624頁 1818
嘉慶二十三年四月,定州大風霾晝晦. 清史1624頁 1818
嘉慶二十三年四月,武強大風霾晝晦. 清史1624頁 1818
嘉慶二十三年四月,無極大風霾晝晦. 清史1624頁 1818
嘉慶二十三年四月,唐山大風霾晝晦. 清史1624頁 1818
嘉慶二十三年四月,臨榆大風霾晝晦. 清史1624頁 1818
嘉慶二十四年四月朔酉刻,京師晝晦. 清史1624頁 1819
道光三年六月朔,棗陽晝晦. 清史1624頁 1823
道光四年六月癸巳,沂水晝晦. 清史1624頁 1824
道光六年二月二十二日,武強大風霾,晝晦如夜. 清史1624頁 1826
道光六年二月二十四日,南宮大風霾晝晦凡三日,濟南風霾晝晦. 清史1624頁 1826
道光十年三月二十八日,中衛晝晦. 清史1624頁 1830
道光十一年七月十八日,曹縣晝晦. 清史1624頁 1831
道光十七年二月甲子,灤州晝晦. 清史1624頁 1837
道光二十年六月,撫寧晝晦. 清史1624頁 1840
道光二十二年六月朔,太平晝晦. 清史1624頁 1842
光二十二年六月朔,黃巖晝晦. 清史1624頁 1842
道光二十二年六月朔,湖州晝晦. 清史1624頁 1842
道光二十九年,雲夢自正月至五月晝晦凡五閱月. 清史1624頁 1849
咸豐元年五月丙午,灤州大風晝晦. 清史1624頁 1851
咸豐二年二月,蓬萊大風晝晦. 清史1624頁 1852
咸豐三年三月十四日,靈州晝晦,翼日始明. 清史1624頁 1853
咸豐五年四月,灤州狂風晝晦. 清史1625頁 1855
咸豐六年四月,南樂晝晦. 清史1625頁 1856
咸豐七年四月初二日,景寧大風晝晦. 清史1625頁 1857
咸豐十一年四月初四日,曹縣紅霾晝晦. 清史1625頁 1861
同治元年三月初三日,武強風霾晝晦. 清史1625頁 1862
同治二年二月,崇陽大風晝晦. 清史1625頁 1863
同治三年六月,菏澤大風晝晦. 清史1625頁 1864
同治四年正月十四日,棗陽晝晦. 清史1625頁 1865
同治十三年四月,曹縣大風晝晦. 清史1625頁 1874
光緒三年丁丑六月某日,正午天黑如夜雞鳥歸巢居民點燈食飯半時始復原 明溪 475頁 1877
光緒三年八月十五日,菏澤大風晝晦. 清史1625頁 1877
光緒三年八月十五日,曹縣大風晝晦. 清史1625頁 1877
光緒十年五月十三日,興山晝晦. 清史1625頁 1884
光緒二十年二月二十七日,甘州大風晝晦. 清史1625頁 1894
光緒二十六年三月十一日辰巳兩時晝暝如夜 奉化1929頁 1900
光緒二十八年四月初四日,曲陽大風晝晦. 清史1625頁 1902
光緒三十一年,邢台晝晦. 清史1625頁 1905

討論

檢索《中國歷代氣候編年檔》,在正史中只有《清史》有相關記載。明代兩則,見地方志。清代以前的正史何以不載?箇中原因,值得探討。

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從編年檔所查到的「晝晦」,可解讀為天色晦暗,與晝黑如夜應當尚有段距離。常與大風、霾等同現,可能與沙塵暴有關。如出現在朔日(初一),不無可能與日食有關。日食皆出現在朔日。

至於標明:「晝黑」、「晝黑如夜」、「晝晦如夜」、「昏黑如夜」、「天黑如夜」、「晝暝如夜」的 12 則,應與 2020 年 5 月 21 日北京出現的情形相同。惟其中發生在朔日的 5 則,可能是陰雨天氣適逢日食所致。

如果白晝如夜的現象和日食無關,則為雲層甚厚、甚低所致。2020 年 5 月 21 日下午 4 時許,北京出現白晝如夜天候異象時,伴隨閃電和冰雹,與編年檔所載,康熙二十三年(1684)七月十五日未刻一則(壁山縣志)最為相近。

總之,晝黑如夜係罕見天象。《中國歷代氣候編年檔》只記載 12 則,亦即從崇禎十四年(1641)至光緒三年(1877),236 年間只有 12 次。如扣除發生在朔日的 5 則,從康熙二十三年(1684)至光緒三年(1877),193 年間只有 7 次。我從有記憶以來,還沒遇到過這種天象呢!

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張之傑_96
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張之傑,字百器,出入文理,著述多樣,其中以科普和科學史較為人知。

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說好的颱風呢?!氣象預報不準?要準確預測天氣有多難?
PanSci_96
・2023/09/12 ・4646字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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小心啊,打雷囉,下雨收衣服啊!

氣象報告說好是晴天的,怎麼一踏出門就開始下雨了?

昨天都說要直撲的颱風,怎麼又彎出去了?

多麼希望天氣預報能做到百分之百正確,只要出門前問一下手機,就能確定今天是出大太陽還是午後雷陣雨,是幾點幾分在哪裡?又或是最重要的,颱風到底會不會來?

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但你知道,現在的氣象預報,已經動用全球最強的超級電腦們了嗎?既然如此,我們現在的氣象預報能力到底有多準?我們什麼時候能徹底掌握這顆蔚藍星球上發生的所有天氣現象?

天氣預報有多困難?

雖然我們常常嫌說氣象預報不準、颱風路徑不準、預測失靈等等。但我們現在的實力如何呢?

目前美國國家海洋暨大氣總署的數據分析,對西太平洋颱風的 24 小時預測,誤差平均值約 50 英哩,也就是一天內的路徑誤差,大約是 80 公里。其他國家的氣象局,24 小時的誤差也約在 50 到 120 公里之間。台灣呢?根據中央氣象局到 2010 年的統計,誤差大約在 100 公里內。也就是臺灣對颱風的預測,沒有落後其他先進單位。

現在只要打開手機隨便開個 APP,就能問到今天的天氣概況,甚至是小區域或是短時間區間內的天氣預報。但在過去沒有電腦的時代,要預測天氣根本可以不可能(諸葛孔明:哪泥?)。

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近代且稱得上科學的天氣預測可追溯回 1854 年,那個只能靠人工觀測的年代,英國氣象學家為了保護漁民出海的安危,利用電報傳遞來蒐集各地居民的觀察,並進行風暴預報。後來演變成天氣預報後,卻因為有時預報不準,預報員承受了輿論與國會批判的巨大壓力,最後甚至鬱鬱離世。

19 世紀的氣象學家為了保護漁民出海的安危,會利用電報蒐集各地居民的觀察進行風暴預報。圖/Giphy

在電腦還在用打洞卡進行運算的年代,一台電腦比一個房間還大。氣象局要預測天氣,甚至判斷颱風動向,得要依賴專家對天氣系統、氣候型態的認知。因此在模擬預測非主流的年代,我們可以看到氣象局在進行預測時,會拿著一個圓盤,依據量測到的大氣壓力、風速等氣象值,進行專家分析。

當時全球的氣象系統,則是透過全球約一千個氣象站,共同在 UTC 時間(舊稱格林威治時間)的零零時施放高空探測氣球,透過聯合國的「World Weather Watch」計畫來共享天氣資料,用以分析。關於氣象氣球,我們之前也介紹過,歡迎看看這集喔。

也就是說,以前的颱風預測就是專家依靠自身的學理與經驗,來預測颱風的動向,但是,大氣系統極其複雜,先不說大氣系統受到擾動就會有所變化,行星風系、科氏力、地形、氣壓系統這些系統間互相影響,都會造成預測上的失準,更遑論模擬整個大氣系統需要的電腦資源,是非常巨大的。

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那麼,有了現代電腦科技加持的我們,又距離全知還有多遠呢?是不是只要有夠強的超級電腦,我們就能無所不知呢?

有了電腦科技加持,我們的預報更準了嗎?

當然,有更強的電腦,我們就能算得更快。才不會出現花了三天計算,卻只能算出一個小時後天氣預報的窘況。但除了更強悍的超級電腦,也要更先進的預測模型與方法。現在的氣候氣象模擬,會先給一個初始值,像是溫度、壓力、初始風場等等,接著就讓這個數學模型開始跑。

接著我們會得到一個答案,這還不是我們真正要的解,而是一種逼近真實的解,我們還必須告訴模型,我容許的誤差值是多少。什麼意思呢?因為複雜模型算出來的數值不會是整數,而是拖著一堆小數點的複雜數字。我們則要選擇取用數值小數點後 8 位還是後 12 位等等,端看我們的電腦能處理到多少位,以及我們想算多快。時間久了,誤差的累積也越多,預測就有可能失準。沒錯,這就是著名的蝴蝶效應,美國數學暨氣象學家 Edward Norton Lorenz 過去的演講題目「蝴蝶在巴西揮動了翅膀,會不會在德州造成了龍捲風?」就是在講這件事。

回到颱風預報,大家有沒有發現,我們看到的颱風路徑圖,颱風的圈怎麼一定會越變越大,難道颱風就像戶愚呂一樣會從 30% 變成 100% 力量狀態嗎?

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輕颱鴛鴦的颱風路徑潛勢圖。圖/中央氣象局

其實那不是颱風的暴風圈大小,而是颱風的路徑預測範圍,也就是常聽到的颱風路徑潛勢圖,​是未來 1 至 3 天的颱風可能位置,颱風中心可能走的區域​顯示為潛勢圖中的紅圈,機率為 70%,所以圈圈越大,代表不確定性越大。​

1990 年後,中央氣象局開始使用高速電腦,並且使用美國國家大氣研究中心 (NCAR) 為首開發的 Weather Research and Forecasting 模型做數值運算,利用系集式方法,藉由不同的物理模式或參數改變,模擬出如同「蝴蝶效應」的結果,運算出多種颱風的可能行進路線。預測時間拉長後,誤差累積也更多,行進路徑的可能性當然也會越廣。

「真鍋模型」用物理建模模擬更真實的地球氣候!

大氣模擬不是只要有電腦就能做,其背後的物理複雜度,也是一大考驗。因此,發展與地球物理相關的研究變得非常重要。

2021 年的諾貝爾物理學獎,就是頒給發展氣候模型的真鍋淑郎。他所開發的地表模式,在這六十年間,從一個沒考慮地表植物的簡單模型,經各家發展,變成現在更為複雜、更為真實的模型。其中的參數涵蓋過去沒有的植物反應、地下水流動、氮碳化合反應等等,增強了氣候氣象模型的真實性。

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2021 年的諾貝爾物理學獎得主真鍋淑郎。圖/wikimedia

當然,越複雜的模型、越短的時間區間、越高的空間精細度,需要更強大的超級電腦,還有更精準的觀測數據,才能預測接下來半日至五日的氣象情況。

世界上前百大的超級電腦,都已被用來做大氣科學模擬。各大氣象中心通常也配有自己的超級電腦,才能做出每日預測。那麼,除了等待更加強大的超級電腦問世,我們還有什麼辦法可以提升預報的準度呢?

天氣預報到底要怎樣才能做得準?

有了電腦,人類可以紀錄一切得到的數據;有了衛星,人類則可以觀察整個地球,對地球科學領域的人來說,可以拿這些現實資訊來校正模擬或預測時的誤差,利用數學方法將觀測到的單點資料,乃至衛星資料,融合至一整個數值模型之中,將各種資料加以比對,進一步提升精準度,這種方法叫做「資料同化 (Data Assimilation)」。例如日本曾使用當時日本最強的超級電腦「京」,做過空間解析度 100 公尺的水平距離「局部」超高解析氣象預測,除了用上最強的電腦,也利用了衛星資料做資料同化。除了日本以外,歐洲中程氣象預測中心 (ECMWF),或是美國大氣暨海洋研究中心 (NOAA),也都早在使用這些技術。

臺灣這幾年升空的福衛系列衛星,和將要升空的獵風者等氣象衛星,也將在未來幫助氣象學家取得更精準的資料,藉由「資料同化」來協助模擬,達到更精準的預測分析。

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如果想要進一步提升預報準度呢?不用擔心,我們還有好幾個招式。

人海戰術!用更多的天氣模型來統計出機率的「概率性模擬」

首先,如果覺得一個模型不夠準,那就來 100 個吧!這是什麼意思?當我們只用一種物理模型來做預測時,我們總是會追求「準」,這種「準確」模型做的模擬預測,稱為「決定性模擬」,需要的是精確的參數、公式,與數值方法。就跟遇上完美的夢中情人共度完美的約會一樣,雖然值得追求,但你可能會先變成控制狂,而且失敗機率極高。

「準確」的模型就跟遇上完美情人共度完美約會一樣,雖然值得追求,但失敗機率極高。圖/Giphy

不如換個角度,改做「概率性模擬」,利用系集模擬,模擬出一大堆可能的交往對象,啊不對,是天氣模型,再根據一定數量的模擬結果,我們就可以統計出一個概率,來分析颱風路徑或是降雨機率,讓成功配對成功預測的機率更高。

製造一個虛擬地球模擬氣象?

再來,在物理層面上,目前各國正摩拳擦掌準備進行等同「數位攣生 (Digital Twin) 」的高階模擬,簡單來說,就是造出一個數位虛擬地球,來進行 1 公里水平長度網格的全球「超高」解析度模擬計算。等等,前面不是說日本可以算到 100 公尺的水平距離,為什麼 1 公里叫做超高解析度?

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因為 500 公尺到 1 公里的網格大小也是地表模式的物理適用最小單位,在這樣的解析度下,科學家相信,可以減少數值模型中被簡化的地方,產生更真實的模擬結果。

電腦要怎麼負荷這麼大的計算量?交給電腦科學家!

當然,這樣的計算非常挑戰,除了需要大量的電腦資源,還需要有穩定的超級電腦,以及幾個 Petabyte,也就是 10 的 15 次方個位元組的儲存設備來存放產出的資料。

不用為了天氣捐贈你的 D 槽,就交給電腦科學家接棒上場吧。從 CPU、GPU 間的通訊、使用 GPU 來做計算加速或是作為主要運算元件、到改寫符合新架構的軟體程式、以及資料壓縮與讀寫 (I/O)。同時還要加上「資料同化」時所需的衛星或是全球量測資料。明明是做氣象預報,卻需要等同發展 AI 的電腦科技做輔助,任務十分龐大。對這部分有興趣的朋友可以參考我們之前的這一集喔!

結語

這一切的挑戰,是為了追求更精確的計算結果,也是為了推估大魔王:氣候變遷所造成的影響必須獲得的實力。想要計算幾年,甚至百年後的氣候狀態,氣象與氣候學家就非得克服上面所提到的問題才行。

一百年來,氣候氣象預測已從專家推估,變成了利用龐大電腦系統,耗費百萬瓦的能量來進行運算。所有更強大、更精準的氣象運算,都是為了減少人類的經濟與生命損失。

對於伴隨氣候變遷到來的極端天氣,人類對於這些變化的認知還是有所不足。2021 年的德國洪水,帶走了數十條人命,但是身為歐洲氣象中心的 ECMWF,當時也只能用叢集式系統算出 1% 的豪大雨概率,甚至這個模擬出的豪大雨也並沒有達到實際量測值。

我們期待我們對氣候了解和應對的速度,能追上氣候變遷的腳步,也由衷希望,有更多人才投入地球科學領域,幫助大家更了解我們所處的這顆藍色星球。

也想問問大家,你覺得目前的氣象預報表現得如何?你覺得它夠準嗎?

  1. 夭壽準,我出門都會看預報,說下雨就是會下雨。
  2. 有待加強,預報當參考,自己的經驗才是最準的。
  3. 等科學家開發出天候棒吧,那才是我要的準。更多想法,分享給我們吧

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如果「公廁味」或「焚燒味」成為日常?跨越歷史文化的氣味體驗——《嗅覺之謎》
堡壘文化_96
・2023/04/28 ・2512字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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焚燒樹葉的香水味?

想像焚燒樹葉的氣味(對於成長歷程中沒有這種體驗的讀者,我誠心致上歉意)。許多人對焚燒樹葉的氣味情有獨鍾,以至於克里斯多夫.布魯休斯(Christopher Brosius)應消費者要求,調製了「焚葉」(Burning Leaves)這款香水。

這位特立獨行的香水師,成立狄蜜特香氛(Demeter Fragrances)品牌,以自然主義及與眾不同的香水創作而著名,「泥土」(Dirt)也是其中一款。事實上,焚燒樹葉真正的氣味充滿有害毒素及汙染物,這也是為什麼現今美國大多數的州都立法禁止這種行為。

怎麼會有這麼多人喜歡如此有害健康的氣味呢?答案就在你的過去。試著回想童年第一次和這個氣味的邂逅,來理解你為何喜歡它。這氣味或許與萬聖節的嬉戲有關;或許暗示著感恩時節的家族歡慶及山珍海味;或許和你與父母或祖父母共度的寶貴時光有關;又或許只是某個無憂無慮的午後,天氣轉為涼爽,七彩陽光穿過樹枝灑落,而背景氣味正是這種氣味。我猜中了嗎?

落葉的氣味讓他們想起了無憂無慮的童年。圖/envatoelements

由於目前焚燒樹葉在大部分美國的州是違法的,如今在美國成長的孩子不可能有機會接觸這種氣味,就算他們真的聞到了,大概也只知道焚燒樹葉會散發有害的化學物質,因此覺得這個氣味「不好聞」。

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假如快轉到二十年後,未來孩子們會喜歡還是厭惡?他們還知道那是什麼嗎?二十年後還會有任何人想要狄蜜特香氛的焚葉香水嗎?除了自身的體驗學習,我們也在所謂「文化」中習得各式各樣的喜好。此外,文化間的差距不見得非常大,也能產生截然不同的氣味偏好。

讓美國人喜歡的冬青味卻讓英國人很討厭!

想想英國與美國吧!倫敦《泰晤士報》(TheTimes of London)於二○○四年一月發表的超級市場問卷調查顯示,英國的十大最愛氣味排行榜為:新鮮麵包、煎培根、咖啡、熨衣服、割草、嬰兒、海洋、聖誕樹、香水及炸魚薯條。

美國人也許贊同英國排行榜上的某些氣味,但我敢保證,英國人絕不可能贊同美國的十大最愛氣味。冬青薄荷是美國人最愛的氣味之一,卻讓英國人極端厭惡。為何美國人喜歡冬青糖的氣味,英國人卻不?

美國人喜愛的冬青味,英國人卻很厭惡。圖/envatoelements

一九六○年代中期在英國進行的一項研究,要求成年受試者根據喜愛程度評比一連串常見氣味。類似的研究也在一九七○年代晚期的美國進行。兩項研究都有包括水楊酸甲酯(methyl salicylate),也就是冬青的氣味。英國的研究顯示,冬青是諸多氣味樣品中評價最低的其中之一;然而根據美國的研究,冬青卻在所有氣味樣品中評價居冠。

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何以使用同樣語言的兩個文化,在氣味偏好上的表現會如此懸殊?答案就在歷史中。冬青氣味在英國添加於許多藥劑,尤其是二次大戰期間一種廣受愛用的局部止痛藥膏,這對一九六六年研究進行當時的受試者而言堪稱經典。

相反地,美國幾乎只能從糖果及口香糖找到冬青的氣味,這些零食甜美而愉快的體驗,便賦予冬青氣味全然不同的意義。英國人不喜歡冬靑,是因為那喚起與藥劑和戰時有關的感受;美國人喜歡冬靑,則是因為那帶來與甜食及糖果有關的感覺。

英國將冬青用於止痛藥劑上。圖/envatoelements

當公廁味或焚屍味成為日常?

氣味體驗的文化差異也說明,為何全球通用的臭氣彈至今尚未尋得合適氣味。想像若生活在缺乏現代污水處理系統的文化裡,你可能會非常熟悉「美軍出產的公廁氣味」,畢竟這代表的不過是日常生活,就像無所不在的汽油味。

實際上,這種「無所不在」正是北京錯失二○○四年奧林匹克運動會主辦權的原因。當一九九三年北京正在爭取奧運主辦權時,中國只有百分之三十的民宅擁有私人廁所,公共茅坑才是常態。

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然而這些公共茅坑可不像我們公園裡設置的那種公用盥洗室,而是地上挖的幾個洞,彼此沒有隔間、沒有屋頂遮蔽、也沒有自來水供應,僅單純用一面牆圍起來。

想當然爾,這種無所不在的公共茅坑,導致北京城的空氣瀰漫著無比濃厚的排泄物氣味;試想在炎炎夏日,那會演變成什麼狀況?爭取主辦權失敗後,中國政府理解到改善公共茅坑的必要性,因此開始花費納稅人的錢來興建現代廁所。

公廁味在一些地方日常的氣味。圖/envatoelements

出乎意料的是,許多人民抱怨,他們的錢用在其他任何地方都遠比用來蓋現代廁所的好。換言之,一般中國老百姓一點都不在乎排泄物的惡臭,更不用說缺乏個人隱私了。

當然,老百姓的強烈抗議未被政府採納,截至二○○四年,許多公共茅坑被消滅殆盡,同時已有百分之八十的民宅具備私人廁所。中國政府甚至鄭重宣示,二○○八年北京奧運開辦時,任何人在北京城內只要花不超過八分鐘腳程,就能找到一個備有自來水沖洗的廁所。

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再來個更恐怖的例子,焚化屍體的氣味。這是大多數歐美人不敢想像會有人喜歡的氣味。但假如在你生活的國度裡,公開露天火葬是安葬死者的典型儀式,例如像印度?在這樣的狀況下,焚屍氣味將是令人熟悉的,如同前述,氣味熟悉度與氣味接受度密切相關。此外,許多火葬儀式常伴隨著慶典,如愛爾蘭的守靈儀式,若這正是你的經歷,則慶典的歡樂心情將會依附在焚屍氣味上,於是你便學會喜歡這種氣味。

註解

  1. 後來狄蜜特香氛的焚葉香水改名為「營火」(Bonfire)

——本文摘自《嗅覺之謎:生物演化與免疫基因;社會學與文化史;品牌行銷到未來科技,探索氣味、記憶與情緒的嗅覺心理學。》,2023 年 3 月,堡壘文化出版,未經同意請勿轉載。

堡壘文化_96
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守護飛行安全的重要後援!航空氣象知多少
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/04/19 ・3347字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文由 我的青航時代-2023航發會×暑期航空營 委託,泛科學企劃執行。

座落在熱帶和亞熱帶氣候帶的台灣,地形複雜,天氣的變化多端,比另一半翻臉的速度還快。在地面上的人們尚且需要天氣預報,才能順利規劃日常生活起居;在天空中翺翔的飛機,同樣也必須仰賴航空氣象的資訊,才能完成一趟安全的飛行。一起來瞭解航空氣象扮演的重要角色吧!

努力讓「不測風雲」變得可測

過去不少令人觸目驚心的空難憾事,如 2014 年復興航空 222 號班機空難受颱風麥德姆風雨影響墜毀、2020 年空軍黑鷹直升機因天氣驟變失事,都與天氣因素有關。根據台灣國家運輸安全調查委員會的報告,台灣近 10 年的民用航空運輸重大飛航事故分析中,「天氣」是其中僅次於人員因素的事故原因。

因此要守護機組人員與乘客的安全,能否及時提供可靠的機場氣象觀測、預報及警報,供飛航作業人員參考,便至關重要。

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2012-2021 年民用航空運輸業重大飛航事故原因分類統計(單位:事件個數)
。圖/國家運輸安全調查委員會

那麽氣象資訊是怎麽來的呢?幕後功臣就是設置於台灣各處民航機場,堅守各自崗位的航空氣象臺。目前全島共有 5 個航空氣象臺(松山、桃園、高雄、豐年及金門)與 5 個任務臺(蘭嶼、綠島、恆春、北竿、南竿)[註1]負責監測航空氣象。

航空氣象人員的職責,就是蒐集、整理、分析和解釋飛航所需的機場及航路之預測、預報、警報及顯著危害天氣資訊。他們是飛航安全背後的强力後援,全天候守視飛航情報區天氣變化及提供諮詢。

氣象資訊從哪來?來認識氣象觀測的好幫手們

要即時準確地進行氣象觀測,絕對少不了各種氣象裝備的幫忙!任憑氣象七十二變,氣象人員也能透過氣象觀測隨時掌握情況,確保航空安全。飛航服務總臺在各民航機場都有設置的自動氣象觀測系統(Automatic Weather Observation System,簡稱 AWOS),是一個多功能的好幫手。它可以觀測風向、風速、能見度、跑道視程、雲量、雲高、溫度等等各種項目,讓氣象人員可以用來進行機場天氣測報和航機管制作業。

飛機在起飛降落時,最擔心遇到增加飛行難度的風切(Wind Shear)。風切指的是大氣中不同兩點之間,風速或風向的劇烈變化。低空風切(Low-level wind shear)則是指 1600 呎(500 公尺)以下空氣層中的風切,可能造成飛機難以操控而被迫重飛,甚至失速導致飛航事故,因此需格外注意。

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針對棘手的風切問題,氣象臺在松山機場和桃園國際機場設置了 低風切警報系統(Low Level Wind-Shear Alert System,簡稱 LLWAS),利用機場周邊沿跑道兩側及跑道延伸線外之多個 20 公尺以上測風塔進行風場觀測。當風場變化達到風切發生條件時,系統立刻就會透過文字、圖形和聲音等警告資訊,提醒氣象觀測員及塔臺管制員,發布風切警報警示進場和離場的機師做好因應措施。

低風切警報系統中的測風塔。圖/飛航服務總臺

1985 年在桃園國際機場架設的都卜勒氣象雷達(Doppler weather radar),長得就像一個巨型氣球,是當時全亞洲首座供作業用的 C 波段氣象雷達,掃描範圍可達 300 公里。它就像個盡責可靠的氣象觀測員,負責台灣北部機場和附近航路天氣的即時監測與預警,可以掌握劇烈天氣如颱風、雷雨、風切和亂流等天氣現象的發展和移動,提供資訊給飛航相關人員作業參考,確保飛行安全。

1985 年在桃園國際機場架設的都卜勒氣象雷達。圖/飛航服務總臺

「有字天書」——航空氣象報告内容大解密!

如果你拿到一份航空氣象報告,恐怕會以為這是一串亂碼。由各種英文字母縮寫和數字組成的航空氣象電碼,其實有著國際規範的通用格式。只要懂得解讀,就會發現裏頭包含了風向、風速、能見度、雲層狀況、溫度露點及氣壓等多項氣象資訊。按照其用途,航空氣象報告可以分成不同的類型,以下簡單介紹其中幾種。

依照機場的作業規模,航空氣象臺會每半小時或每小時發布機場例行天氣報告(Meteorological Terminal Aviation Routine Weather Report,簡稱 METAR),供飛行員和航管員使用來評估該地區當前的天氣狀況。當天氣變化達特定條件時,則會發布機場特別天氣報告(Aviation Special Weather Report,簡稱 SPECI)。另外,觀測員也會發布未來 2 小時天氣預報,提供航機進行作業因應規劃。

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若需要預測更長程的天氣變化,臺北航空氣象中心也會每天四次更新機場預報(Terminal Aerodrome Forecasts,簡稱 TAF),其有效時間長度分為 30 小時/24 小時/18 小時等三類,讓航空公司可以用來擬定航班飛行計劃,作為航機調度、載重、油料和旅客安排的參考。

安全至上!如何從惡劣天氣中全身而退

在航空業中,天氣變化不只是出門要記得帶傘這點程度的不便,更會影響航班的安排規劃。如果預計會有暴雨或風暴,航空公司可能會取消或延誤航班,以確保乘客和機組人員的安全。當風速和風向發生改變,機師也可能需要改變飛行路線和高度,以大大降低航程的風險。

但你是否也有過類似經驗:明明天氣很好,來到機場卻遇上航班延誤的消息,而感到困惑不解?這些讓旅客滿肚子哀怨的情況,其實也都是為了安全考量,所作的因應安排。因為即使機場所在地的天氣肉眼可見的良好,並不代表機場適合起飛降落。

例如飛機降落前到達一定高度時,機師必須完全看得見跑道及地面狀況,覆蓋在機場起降航道附近的低雲、雷雨區,都可能造成能見度下降,造成飛機不能按時降落。飛行時,若航路前方有雷雨天氣,基於安全考量,機師通常會繞過或飛越,也就增加了航行時間導致班機誤點。靠山邊的機場如蘭嶼機場,常因地形產生風切亂流,導致飛機降落困難,不得不重飛或返航,延誤航班。

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此外,同樣是飛往某地的航班,也可能發生有些能走,有些卻被告知走不了的情況。這是因為航機機型大小不同,適航標準也不同。即使是相同的機型,也會因駕駛員的證照類別、航空公司所訂的安全標準之差異,綜合機場條件、天氣和駕駛員對航機狀態的判斷後,對班機行程做出不一樣的決策。

氣象服務網與 APP 在手,航空氣象即時就有

飛航服務總臺也緊跟時代脚步,建設各項線上即時的氣象資訊服務,包括「航空氣象服務網」和「航空氣象資訊 APP」。航空氣象服務網主要讓航空公司簽派員、飛行員及航空相關人員申請註冊使用,以查詢全球各主要機場即時天氣測報及預報資料。在網站首頁,也有機場即時天氣資料、台灣地區機場適航狀態、即時衛星雲圖等資訊,開發讓一般民衆查詢。

航空氣象資訊 APP 也應行動裝置普及誕生,可供航空從業人員下載使用。一般民衆也能透過 APP 取得全球各大機場即時天氣資訊、東亞地區衛星雲圖及臺灣地區雷達回波圖等資料。

航空氣象資訊 APP 使用介面。圖/飛航服務總臺

【註解】

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  1. 任務臺業務分別由豐年 (業管蘭嶼、綠島)、高雄(業管恆春)、松山(業管北竿)及桃園(業管南竿)航空氣象臺負責管理。

參考資料

  1. 飛航服務總臺:航空氣象服務介紹
  2. 飛航服務總臺:臺北航空氣象中心
  3. 飛航服務總臺:氣象裝備
  4. 台灣飛安統計(2012 – 2021)。國家運輸安全調查委員會。
  5. 飛航服務總臺:桃園機場都卜勒氣象雷達介紹
  6. 航空氣象服務網
  7. 「2020 飛航解密 暢遊天際」系列講座 – 臺北航空氣象中心主任余曉鵬精彩演講內容
  8. Wikipedia – 航空例行天氣報告
  9. Wikipedia – 終端機場天氣預報
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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