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美國科州淹大水 空拍再掀風波

陳 慈忻
・2013/10/04 ・1773字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 548 ・八年級
發射飛控無人飛機(Falcon UAV)就像射紙飛機一般,這架無人飛機可以持續在空中進行一小時的拍攝工作。(圖片來源:CLMax Engineering LLC. )

美國中西部科羅拉多州淹大水,造成8人罹難,上萬棟住宅受淹水損壞。而連帶引發的救災爭議正如火如荼延燒,不是民眾批評政府救災效率不彰,而是因為民間企業即時的災區空拍行動,被政府單位下令停止。

2013年9月9日起的1周,屬於半乾燥地帶的科羅拉多州受低氣壓環流影響,累積雨量多達460毫米,逾科州年雨量一半的豪雨造成山洪暴發,災區周圍河川洪峰最高達5.7公尺,超越此河川的歷史洪峰紀錄3.6公尺,部分市區甚至被洪水包圍,需要派遣大量的直升機,才能撤離災區民眾或空投救災物資。

大規模災害發生時,不論洪水、土石流、森林大火,第一時間的空拍影像是必備配件,它提供緊急救援單位視覺上的災區範圍、受災情況,能夠從宏觀的角度掌握災情,才能有效率的計劃救災工作。

空拍影像可大致分為衛星影像(satellite image)及航照圖(aerial image)兩類,衛星規律的在地球上空運行,因為拍攝高度遠高於天氣現象發生的對流層,狂風暴雨雖阻撓不了衛星運作,雲層遮蔽卻是衛星影像的致命傷害,加上衛星的解析度相對較低,因此一般水災判斷災情所需的「即時」影像無法透過衛星取得。

航空載具是普遍用來掌握第一時間災情的工具,因為飛行高度低,解析度普遍較高,並且可以在雲層以下進行拍攝,避免遮蔽問題。航空載具要拍攝森林大火的航照不困難,但是豪雨成災的情況下得面對氣流不穩的挑戰。9月11日,所有進行空拍的航空載具都迫降了,除了名為「飛控」的無人飛機( Falcon Unmanned Aerial Vehicle)。

飛控無人飛機為美國CLMax工程公司所有,運用人力的發射方式簡直像是射紙飛機,身長1.27公尺、攜帶攝影器材和全球定位系統(GPS)的它,可以持續在距離地面約90至450公尺的空中飛行1小時,拍攝的高解析度影像同時附有地理座標,此外,飛機上無人且機體迷你的優點,使飛控足與惡劣天氣抗衡。

CLMax公司運用飛控拍攝科州核心災區的影像,將眾多單獨的照片縫合後可得大範圍的災區影像,再與Google Map疊圖,達到突顯災情的效果。任何人都能在網路上免費取得飛控拍攝的災情影像,甚至可以下載具有地理座標的KMZ檔案,民眾只要安裝Google Earth程式,就可以從電腦上的地球看見災區!

CLMax公司運用飛控拍攝科州核心災區的影像,將數張影像縫合後,再與 google map疊圖,達到突顯災情的效果。(圖片來源:CLMax Engineering LLC.)

然而,這項拍攝工作在9月14日被迫停止,由於美國總統歐巴馬在當日簽署災區聲明,授權中央的聯邦緊急事務管理署(Federal Emergency Management Agency, 簡稱FEMA)指揮救災行動,而FEMA認為無人飛機可能造成直升機救援的安全疑慮,因此下令停止拍攝。

可惜的是,CLMax公司蒐集災情航照的速度比美國政府還快,並非行政效率的問題,而是政府面對新興科技以及救災產業的態度,立場仍然偏向保守。民間組織的創新性、人材培育與資源分配彈性正好可以彌補政府的不足,如果對新科技存有疑慮,政府應該積極推行檢測計畫,制定防災工作的公私協力辦法,善用科技並善待民間活力,官方眼中違規的絆腳石,會是緊急救災工作的得力助手。

延伸閱讀:

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!


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陳 慈忻
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在丹麥的博士生,專長是用機器學習探索人類生活空間,正在研究都市環境變遷與人類健康的關係。曾擔任防災科普小組編輯、社會創新電子報主編。


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你聞過下雨的味道嗎?讓我們一同探究它是怎麼產生的吧!

椀濘_96
・2022/05/04 ・3083字 ・閱讀時間約 6 分鐘

夏日雨季來臨,下雨前及正在下雨時,總能聞到一股特殊的氣味,濕濕的又有點清新,但大多時候卻不太喜歡,聞起來反而像霉味,甚至臭臭的,而我們總說那是「雨味」。

你是否也曾好奇過,這個形容不出、抽象的「下雨的味道」,究竟是怎麼產生的呢?

夏日雨季來臨總能聞到一股特殊的氣味,我們總說那是「雨味」。圖/Pixabay

最美的的英文單字 —— Petrichor 的由來

在經過漫長的乾旱季後,雨水落在乾燥土壤上時,混雜新鮮泥土與青草的氣味,這股聞起來令人愉悅舒爽的初雨清香,就叫 —— Petrichor。

撇除這樣優美浪漫的文學意涵,Petrichor 本身是個術語,專指下雨的氣味。

Petrichor 一詞首次出現在 1964 年的《自然》(Nature)期刊中,由兩位澳洲的 CSIRO(聯邦科學與工業研究組織)研究人員 Isabel Joy Bear 和 Richard G. Thomas 所創造。

該單字是由兩個希臘字「petra」以及「ichor」所組成;其中 petra 為岩石、石頭,而 ichor 則為希臘神話中神的血液。(聽起來就超厲害的!)

「岩石的血液」實際上是被大地吸收的植物油脂

而在該篇論文中,Bear 與 Thomas 揭露了令世人好奇許久「雨味」的來歷。顧名思義,Petrichor 一詞表明了此氣味來自於岩石內的液體,源自於兩人在實驗中證實,這個味道就是植物在乾旱期間分泌出的油,隨後這些油則被泥土、岩石吸收了。在乾旱時,油脂與泥土、岩石表面的其他化學物質相互發生作用,等到雨季來臨時,多種組合物的氣味被釋放出來。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。中文則將 Petrichor 譯為「潮土油」。

然而礙於當時技術尚未發展成熟,兩人尚未分解出該植物油脂的組成成分。

只要是泥土、岩石、石頭等,這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油,在下雨時也就有可能散發出此味道。圖/Pixabay

隔年(1965 年)Bear 與 Thomas 在《自然》上發表了另一篇關於 Petrichor 與植物生長的論文。

在長期處於乾旱或沙漠條件的地區迎來降雨時,植物種子萌發的反應會較迅速。因此兩人以此觀點帶入假設:該氣候條件普遍有利於 Petrichor 的累積,並從黏土(有黏性的泥土,內含多種礦物與金屬元素)和其他矽酸鹽礦物中釋放,兩者作為土壤的成分,似乎有可能伴隨著 Petrichor 內的一些物質,其可能對種子萌芽產生有利的影響。

然而,根據兩人實驗觀察,發現並非如此。

根據實驗結果所示,從礦物中提煉出的 Petrichor 顯著延遲了水芹、芥菜等種子的發芽和生長。此外,發現播種在濕潤後、原先為暴露在溫暖乾燥大氣條件下之材料的種子,與播種在未暴露或使用前已先經蒸氣蒸餾和烘乾之材料上的種子相比,發芽需要更長的時間、生長的速度更慢。

雨的味道其實細菌也有出一份力

在 Petrichor 一詞還未出現時,當時人們把下雨的味道形容為「泥質的氣味」( argillaceous odour) ,以表達下雨時所散發出的味道是來自土壤。

泥土中除了植物分泌的油外,還有細菌,也為「雨味」做了貢獻。

在土壤中的放線菌(Actinomyces)和鏈黴菌(Streptomyces),他們的代謝副產物——二甲基-9-烷醇(Dimethyl-9-decalol),該化學物質存在於孢子表層,並帶有泥土氣味,稱為土霉味(geosmin)或土臭素。那麼我們又是怎麼聞到土霉味的呢?

放線菌在長時間的乾旱時,代謝活動的速度會較慢;而在乾燥的環境下,細菌則製造孢子以利生存。當下雨前空氣轉為潮濕,泥土也變得濕潤,這能讓放線菌的代謝活動加速,因此也產生更多土霉味;等到下雨的時候,孢子因雨滴彈到空氣中,潮濕的空氣攜帶孢子飄散,便使我們聞到了土霉味。

孢子落在潮濕的土中則會變成菌絲的形態,土壤乾燥後又形成孢子,下雨時又再一次發生上述的過程,如此循環。

2010 年,麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology , MIT)研究雨滴對土壤的影響時,也進一步分析出了 Petrichor 的產生機制 。實驗觀察後發現,當雨水落在土壤時會釋放被困在液體中的氣體——氣溶膠(aerosols)粒子,而這些粒子會與前面提及泥土中的放線菌等細菌、植物分泌的油相互作用,在雨滴衝擊下,進而迸發出我們所聞到的下雨的味道。

閃電分解氧氣形成臭氧也是其中一個味道來源

還有臭氧,也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。

閃電的高能量會將大氣中氧氣(O2)分解成獨立的氧原子(O),其中一些重組為一氧化氮,接著又與其他大氣中的化學物質發生反應,有時會產生由三個氧原子組成的分子——臭氧(O3)。因雷暴[1]的下沉氣流將臭氧從高處帶到接近地面的高度,使我們能聞到淡淡的、像是漂白水的臭氧氣味(也有人形容像青草味),預告著大雨來襲。

除此之外,弱酸性雨水和地面物質發生反應、雨後植物揮發的精油等,與雨滴、空氣相互作用後,都是產生氣味的來源。

閃電也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。圖/Pexels

雨的味道可能暗示著某些訊息嗎?

這些被天氣攪動所產生的氣味,都可能傳遞著某些訊息。

有微生物學家認為,土霉味可能可以幫助駱駝找到通往沙漠綠洲的路,而駱駝則作為放線菌孢子的載體,幫助其散播。

至於人類,昆士蘭大學的人類學家對澳洲西部沙漠中原住民的文化做了調查研究。在當地,夏季之前來的第一場雨相當重要,濕潤的空氣混合了潮濕的樹葉油脂、尤加利樹、動物糞便和灰塵的氣味,而雨水能為袋鼠、鴯鶓[2]等動物解渴,沙漠也增添了幾分綠意。對他們而言,雨的氣味與綠意、生機有關,被認為是保護和清潔,也將世人與祖先聯繫著;學者將此稱之為「文化聯覺」(cultural synesthesia)。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。心理學家觀察到,儘管人類似乎對這些氣味沒有天生的反應,但我們確實會將之與自身的經歷聯繫起來。大雨可能帶來了潮濕、發霉的回憶,便不太喜愛雨味;對另一部份的人而言是淨化和提神的,從炎熱的天氣中解脫,大地也因雨水洗滌而有了生機、煥然一新。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。圖/Pexels

下雨時的味道不單單只由一個事件構成,它很複雜、很多元,每個單獨氣味的背後都有著一套機制,說起來,不單單只有生物學,還搭配著物理學、化學、心理學等,在多方交織下而有了豐富的解釋和體驗。

待下次下雨時,你就可以和身旁的人問起:「你知道下雨的時候為什麼會有味道嗎?」

註解

註 1:雷暴指一種產生閃電及雷聲的天氣現象,通常伴隨著滂沱大雨。
註 2:鴯鶓(Dromaius novaehollandiae),別名為澳洲鴕鳥;是現存世上第二大的鳥類。僅分布於澳洲,為國徽上的動物之一。from wikipedia

參考資料

  1. 潮味、土味、青草味 有沒有聞到下雨的味道?——科學月刊
  2. Nature of Argillaceous Odour
  3. Petrichor and Plant Growth
  4. Aerosol generation by raindrop impact on soil
  5. Why you can smell rain
  6. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain
  7. Why Does Rain Smell Good?
  8. 為什麼下過雨之後,地上會有個怪味?

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椀濘_96
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