近幾年，中國的空汙問題屢次躍上新聞頭條，2013年年底華東華南嚴重的空汙事件，讓上海引以為傲的陸家嘴天際線消失於黃霧之中。對台灣而言中國空汙似乎無關痛癢，但是2014年美國的一份研究卻發現這片黃霧卻可能讓太平洋的中緯度風暴更多更強！甚至能直接影響太平洋彼岸的美國！

《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）最新的報告指出，中國與亞洲其他快速發展的國家所排放的空氣污染物，可能為北太平洋帶來更多更強烈的風暴。

報告的主要作者王遠（Yuan Wang）表示：「空污的影響十分戲劇化，空氣汙染導致更高更厚的雲層以及更劇烈的降雨。」目前，中國北京與印度德里兩地嚴重的空氣汙染經常達到危險等級，並超過WHO建議安全值的數倍之多。

除了對當地居民健康的負面影響，有越來越多的證據指出，這些空氣汙染物質對於大氣環境有更深遠的影響。

來自美國與中國的研究者利用電腦模式模擬空氣汙染物如何改變大氣系統。當空氣汙染物被吹送至太平洋上方，會扮演凝結核的角色，促使大氣中的水氣凝結形成水滴。研究發現，空氣汙染物在汙染源附近增加最多的大氣水滴含量，平均而言則會增加108％。

這些小水滴讓太平洋上空的雲層更多更厚，導致洋面上有更加強烈的風暴。研究人員通過比較1979到1988年以及2002至2011年的氣候數據，發現2002至2011年中緯度風暴強度明顯增加，風暴的頻率和位置則沒有發生變化。

然而空汙的連鎖效應還不只如此，王遠說：「因為太平洋的風暴路徑是全球循環系統中的重要一環，亞洲空汙對於太平洋風暴的影響，會間接改變世界其他地區的氣候環境，尤其在冬季以及下風處，例如北美洲。」

近年來，越來越多的研究發現過去以為毫無關聯的兩個現象，竟存在交互影響。地球的大氣環境牽一髮而動全身，人為活動對地球大氣造成深遠的影響，最後深受其害的，也依舊是我們自己。（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／2014年／4月）

責任編輯：鄭國威│元智大學資訊社會研究所

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參考資料：

• Asian air pollution strengthens Pacific storms. BBC [14 April 2014]
• Wang, Y., Wang, M., Zhang, R., Ghan, S. J., Lin, Y., Hu, J., Pan, B., Levy, M., Jiang, J. H., and Molina, M. J., 2014, Assessing the effects of anthropogenic aerosols on Pacific storm track using a multiscale global climate model, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America.

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對於年輕人來說，我相信「深水炸彈」一詞並不會陌生，因為這近乎是每一個狂歡派對裡的必需品。但對於埋藏在深海裡的炸彈，大家又有沒有想過我們如何找出來？

這些未爆炸的軍備，我們稱之為 Unexploded Ordnance（簡稱 UXO），有可能是水雷，有可能是深水炸彈，也有可能是導彈。它們多數是第一次或第二次世界大戰遺留下來的產品，受到多年來沉積（即水流在流速減慢時，所挾帶的砂石、塵土等沉淀堆積起來）的影響，令它們埋藏在海床以下的地方。跟據 Euronews 的估計，單單在波羅的海亦有超過 30 萬的 UXO 埋在那裡。

你也許會問，既然都已經埋藏了，何況我們仍然要處理他們？這是因為我們會在海底裡鋪設電欖、水管、天然氣輸送管等輸送系統，假如鑽探過程中不小心觸碰了它們已產生意外，或是在完成工程某一天突然爆炸而令輸電系統中斷，後果可真是不堪設想。因此，最理想的方法便是把他們全部找出來並繞道而行，或是安排專家把他們處理。

真正的大海撈針：用磁場把 UXO 吸出來！

要找到這些 UXO，最容易的方法便是使用金屬探測的方法，但由於普遍的金屬探測器的探測範圍是不超過 2 公尺的，我們很難把探測器貼近凹凸不平的水底前行（這大大增加了磨損探測器的風險），因此我們會選擇較間接的方法：磁強計（Magnetometer）。由於大部份的彈藥外層是用鐵形成的，而鐵是對磁非常敏感的，因此我們能夠在較遠的範圍便能察覺他們的存在。當在外勤工作，我們會以兩個磁強計為一組去作探測，令我們更準備知道其實際位置及大小。讓我們看看以下例子：

在圖 1 裡，假設我們知道標記「1」是一個 UXO 的位置，上圖的平行線為磁強計由左至右的移動路線，下圖為磁場沿路的變化。我們可以看見，當若果沒有任何金屬物件存在的話，兩個磁強計量度的數是相近的，亦即是該環境本身的磁場。但在 UXO 的附近，我們可以看到明顯的變化。藍色線代表航行路線的左方磁強計的量度值，燈色線代表右方，由於磁場強度會隨著距離而減少，因此很明顯這一個 UXO 的位置更接近藍色線，亦即是航線的上方。

我們可以透過兩者的差距估計其位置及大小，但為了確保其真實性，我們亦會在附近再次航行，假如也有磁場變異，這便是一個不會移動的金屬物品（撇除了船、飄浮中的海洋垃圾等的可能性）。

排除法：用側掃聲納窺探看不見的海底！

正如上文提要，磁場變異所告訴我們的，只是金屬物品的位置，但它亦有可能不是炸彈，也有可能不是埋在海床下，因此我們也會使用其他科學方法去驗證。其中一個便是側掃聲納（Side Scan Sonar） ，透過聲波反射的原理，我們可以看到海床的影像。假如海床是乾淨的，聲波傳送及接收的時間是一樣的，因此我們可以看到連續的晝面。但假如有異物在水中間或海床上，聲波便會被折射而形成黑影。讓我們看看以下例子：

看看圖 2。燈色的部份是海床的晝面，中間白色的部份是船的航道，亦是側掃聲納的盲點，而黑色的部份則是有物件在海床上方而形成的聲波折射，讓我們能夠清楚看見它們的形狀。有時候我們亦會看到一些海洋垃圾，如車胎、單車等，而在上圖的左上方，我們相信是一些棄置的工業廢料。

當然你也可以爭論，在圖左上方的物件有機會不是死物，而是一種未知海洋生物，因此我們也會進行多次的側掃聲納，如果在同一位置並不能再看到它，那麼這是生物的機率便很高。假如在磁場異變的位置側掃聲納沒有探測到任何物件，這進一步證明其 UXO 的可能性。但假如有黑影在上方，我們也會透過黑影分析其大小是否吻合，並會憑經驗分析該物品會否存在金屬。

此外，在看側掃聲納，我們也很重視在磁場異變的位置附近有沒有刮痕，因為形成刮痕的原因多數是船上作業頻繁的地方，有機會是漁船拖網的地點，也有機會是大船拋錨起錨的地方，而這些動作均有機會接觸或移動了這些潛在的 UXO，產生危機。因此，這些地方都會是我們首要處理的地方。

筆者按：假如大家想看看其他用側掃聲納發現的東西，如沉船、飛機等，可以到這裡觀看。

萬無一失：Mission Completed !

當然，在取得數據時，我們也要儘可能減低人為因素而形成的影響。舉個例子，我們要確保磁強計遠離測量船，以免船上的儀器影響了磁強計。因此，我們並不會把磁強計綁在船底，而是把它們用纜索綁在船尾數十米以外的地方拖行。

另外，我們也要確保測量船要以均速航行，以確保所有數據都是一致的。最後，我們也要確保船上的 GPS 系統準確無誤，否則所有有可能是 UXO 的位置都是錯誤的。

完成以上的工序後，我們便會製作磁梯度圖（Magnetic Gradient Map），把剩餘下來的磁場變置點用其強度及大小表示出來，正如圖 3，再交給拆彈專家們處理。他們便會跟據他們的專業知識，加上該海岸的戰爭歷史，對比當時有可能參戰的國家、使用的武器及其金屬含量以找出存在的炸彈來處理。

要知道這些 UXO，單單在 2015 年在世界各地亦奪去了超過 6000 人的性命，因此這個科學命題可真是不容忽視！

延伸閱讀：

• 航海日誌：一份高風險，卻常被誤會「在渡假」的工作

參考資料：

1. Salem, A., Hamada, T., Asahina, J. K., & Ushijima, K. (2005). Detection of unexploded ordnance (UXO) using marine magnetic gradiometer data. Exploration Geophysics, 36(1), 97–103.  
2. Han, S., Rong, X., Bian, L., Zhong, M., & Zhang, L. (2019). The application of magnetometers and electromagnetic induction sensors in UXO detection. E3S Web of Conferences, 131, 01045.
3. Image scans gallery. EdgeTech. (n.d.). Retrieved January 5, 2022, from https://www.edgetech.com/underwater-technology-gallery/ 
4. Grothues, T. M., Newhall, A. E., Lynch, J. F., Vogel, K. S., & Gawarkiewicz, G. G. (2017). High-frequency side-scan sonar fish reconnaissance by autonomous underwater vehicles. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 74(2), 240–255.

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