0

0
0

文字

分享

0
0
0

海燕颱風為什麼這麼強?

李柏昱
・2013/11/27 ・1368字 ・閱讀時間約 2 分鐘

 

海燕颱風@維基
海燕颱風@維基

大自然的驚人威力又再增添一起紀錄:菲律賓中部在2013年11月初遭到超級颱風海燕(Typhoon Haiyan)侵襲,受創最慘重的城市更是完全被颱風帶來的風暴潮(storm surge)夷平,災後宛如南亞與日本海嘯肆虐慘況重現。不過為什麼海燕颱風強度會這麼強?甚至創下衛星觀測時代以來的最強颱風紀錄,有哪些氣候條件讓它成為「魔鬼颱風」?。

熱帶氣候研究專家麥克諾迪(Brian McNoldy)11月14日在《華盛頓郵報》氣象專欄中表示,根據美國現行使用來區別颶風強度的薩費依-辛普森颶風等級(Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale, SSHS),海燕颱風能列入最強的第五級。利用紅外線衛星雲圖觀測海燕,可以看見海燕颱風眼周遭的雲層相當明亮,代表該處的雲層頂端溫度相當低,也就是說雲頂高度相當高,表示颱風中心有紮實且高聳的雲層。

麥可諾迪推測,導致海燕如此強烈的原因,在於對流層頂(tropopause)的高度。所有的天氣現象都發生在大氣最下層的對流層(troposphere )中,颱風此類熱帶氣旋也不例外。我們可以把熱帶氣旋視為一種熱量的傳輸引擎,藉由把熱量從溫暖的海面傳遞至寒冷的對流層頂獲得能量。

當海面與對流層頂的溫度差越大時,就越有助於颱風強度的發展。而在西太平洋熱帶地區的對流層頂相當高,而且溫度很低,讓西太平洋的颱風在發展條件上就更具優勢。

除此之外,海燕也因為其他因素的配合,匯集了幾乎所有颱風發展的正向條件。第一,海燕形成在開放的海域上,讓它能肆無忌憚地擴展其暴風圈,發展出幾乎完美對稱的颱風中心,並利於獲得海面的水氣。

第二,海水表面溫度非常暖和,達到攝氏30度左右。重要的是,溫暖海水的分布也相當深,即便強風攪動海水,仍會有源源不絕的溫暖海水湧升遞補,增強颱風。與此相反,若是冷水湧升則會削弱颱風。

第三,颱風生成時的垂直風切(wind shear)相當小。垂直風切指的是高空和低空風的速度方向差異。垂直風切大時會撕裂發展中的颱風,讓其強度減弱。大西洋因為旺盛西風造成的垂直風切,讓颶風強度很少如太平洋這麼強烈,颶風季也較晚開始。

海燕最致命的一點是,當它挾帶著可怖的扎實雲系抵達菲律賓的時候,強度正好達到顛峰,加上災區不到一個月前曾發生芮氏規模7.2的地震,鬆軟的土石加劇了土石流的嚴重程度。此外,海燕快速的移動速度,雖然減少了風暴肆虐時間,但也代表菲律賓的防災準備更為倉促。

這次台灣在北方逃過一劫,但是未來西太平洋必定會再出現與海燕強度不相上下的魔鬼颱風,而且隨著氣候變遷,魔鬼颱風恐怕只會有增無減,台灣遲早會面對它的強風暴雨。問題是,台灣準備好了嗎?(本文由國科會補助「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/2013年11月)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院國家科學委員會科技大觀園「科技新知」。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!

延伸學習:

文章難易度
李柏昱
81 篇文章 ・ 1 位粉絲
成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。

0

4
0

文字

分享

0
4
0

關鍵時刻能救命,與時間賽跑的地震預警系統發展史

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2021/09/23 ・2852字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部氣象局 委託,泛科學企劃執行。

位處在歐亞板塊和菲律賓海板塊交界 ,臺灣每天都有許多地震發生,可以說是生活的日常。每隔數月或數年就會發生的中大型地震,更是災防安全的一大威脅。

最近幾年,在有感地震發生後、地震波來襲之前,你的手機很有可能會收到下面的訊息:

國家級警報

[地震速報 Quake Alert] MM/DD HH:MM 左右 ○○ 地區發生 ○ 型有感地震,慎防強烈搖晃,氣象局。Beware of probable shaking. CWB

資料來源/地震測報中心

這個能夠在地震波來襲前出現的「災防告警訊息」,全稱為「災防告警細胞廣播訊息」,是利用「災防告警系統(Public Warning System,PWS)」及「細胞廣播服務(Cell Broadcast Service,CBS)」發布地震速報。

災防告警訊息提供的地震速報,雖然在盲區外的多數時候,能比地震的搖晃感來臨前再快一點點讓我們收到,但它並不是地震預測,而是「地震預警」。中央氣象局利用遍布全臺的高密度地震測站收集地動資料,在地震發生時,藉由震央附近地震站的訊號,即時解算地震資訊並迅速發出預警。

地震預警的主要功能,是在地震發生後數秒內,演算出預估地震的基本參數,包括預估震源位置深度、強度,並推估受影響地區將遭遇的震度與震波抵達時間,爭取在破壞性震波抵達之前,對可能發生災損的區域提出警示。

可別小看這短短幾秒鐘的警示,足以左右生死、讓人員離開危險的位置尋求掩護,停下精密的作業(如工業廠房或醫院),也能讓高速運行的交通運輸系統自動減速或停駛,大幅減少中大型地震可能造成的災害,保障人民生命與財產的安全。

地震預警系統的原理

這幾秒鐘珍貴的預警時間,是多年來地震預警技術及通訊設備精進的心血結晶,以電波與地震波「賽跑」搶出來的。

每次地震發生後,能量會以「地震波」的形式從震源開始往外傳播。科學家大致將地震波分成分別為 P 波S 波P 波傳播的速度較快,也是地震測站最早收到的訊號;S 波速度較慢,但為地震破壞力的主要來源,而地震預警系統便是根據這兩者計算出地震的各種參數。

在得到最初預估的地震參數之後,地震預警系統會推估各地的震度,如果達到預設門檻,就會自動發布,利用電波將地震預警訊息傳送到可能致災的區域,以利當地防災應變。舉例來說,模擬顯示 1999 年發生的 921 集集大地震,以現今的地震預警科技,北可有 31-35 秒的預警時間,可大幅減少人員傷亡。

不過,地震預警系統畢竟得在收到地震波資料後才能進行運算,過往的預警系統對於鄰近震央 40 公里內的區域幾乎趕不及預警,這個區域就被稱為「盲區」。盲區是強震即時警報無法避免的科學限制,但靠近震央的區域又是震度最強、災害最嚴重的區域,如何將地震速報的盲區最小化,也將是未來相關技術發展的目標。

地震預警發布的管道與門檻

除了藉由手機發送災防告警訊息,地震速報還有好幾個重要的通訊管道。自 2014 年起,中央氣象局即開發傳訊軟體,在預估地震規模達到 4.5 以上、預估震度達 3 級以上時,直接透過既有網路及通訊系統,將強震即時警報傳送至公務部門、公共設施、醫院、學校單位。舉例來說,學校單位如收到警報,將自動串連廣播或跑馬燈,第一時間向師生宣布警訊。

除了公部門,中央氣象局還積極推動「地震資訊傳遞服務契約」,將社會服務量能發揮最大化,透過專線 IP-VPN 與警報傳遞單位(電信公司及大眾媒體)進行連線,在各個媒體渠道轉發地震速報,而這個部分還可以由合作單位依需求自行設定「需要通知的震度門檻」。

自 2016 年 8 月起,中央氣象局即與電視台合作,當預估地震規模達 5.0 以上,且預估震度達 3 級以上時發布蓋台訊息。這些不同的訊息傳遞機制,希望達成的目的是相同的:將地震預警的資訊,在最短的時間內,傳達到會受影響的人手上。[註1]

而近年來,能夠在地震發生的 10 秒內就發出地震預警,完全是地震觀測網加上資訊、通訊技術,多年來持續累積發展的成果。

臺灣的地震預警系統

1999 年 的 921 大地震,當時中央氣象局在 102 秒內發出地震速報,速度已經令當時全球地震觀測相關單位感到驚訝,但仍緩不濟急,預警效果十分有限。

事實上,中央氣象局在 90 年代初期已開始發展「強地動觀測網」,自 1992 到 2021 年,每期五年、共五期的長期前瞻計畫,從第一期建置「都會區強地動觀測網」,主要廣泛收集台灣各地的強震資料,並提供給工程與防災研究團隊研擬修正建築物耐震設計規範。後續的延續性計畫中,逐步建置地震速報系統、發展強震即時警報系統,其後並持續建置海底地震儀與深井地震監測站,優化地震海嘯監測。

近期重點放在提升觀測的資料品質、增進系統功能、基礎資料的累積,並且拓展地震預警系統在防災的運用。中央氣象局自 2012 年起啟用 24 位元地震觀測系統,整合過往各個獨立的觀測網,包括短週期、地震速報、寬頻、井下地震觀測網及全球即時地震觀測資料,使地震測報進入聯合觀測的時代。

自 2020 年 4 月 6 日起,地震預警的發佈時間已經縮短至 10 秒內,地震盲區也縮小至震央 30 公里以內,中央氣象局地震測報中心更宣告推動「都會區強震預警精進計畫」,要在四年內將都會區的地震預警發佈縮短到  7  秒以內,長期規劃更是希望藉由大數據統計,將時間再縮短到 5 秒內。

事實上,臺灣自行開發的地震預警系統已是全球前段班,未來也將持續運轉,日夜守望每次臺灣的地牛翻身!

參考文獻

註解

  1. 地震預警發布的門檻會依需求與情況做調整,此處以撰文時間為主。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
207 篇文章 ・ 1122 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia
網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策