說中的人魚，是既神秘又有誘惑力的生物，兼具美麗、虛榮、殘忍與不幸的哀愁，如果在旅途中看見人魚，會視為即將沈船的惡兆。然而，海洋地質學家正準備將數百個「人魚」放回大海中，如果想要聽到這些人魚歌唱，就必須等待十天後浮上海面，除非有地震發生時，才能提前耳聞。

究竟是什麼樣的人魚，具有如此的功能？原來科學家所放回的人魚，是能感測海底震波的移動式偵測器，又被暱稱為人魚的獨立驅動式活動型海洋地震紀錄儀(Mobile Earthquake Recorder in Marine Areas by Independent Drivers，簡稱MERMAIDs，字同英文的人魚)，能夠偵測到海底地殼的活動情形，並幫助科學家了解地函內部熱對流的過程。

在西元2011年時，由法國尼斯大學地質科學實驗室(The Géoazur laboratory at the University of Nice)所率領的團隊，將兩個海洋地震紀錄儀投入海中，並偵測到超過一萬公里遠、芮氏規模7的地震波。在經過數次的改良，以及被證明能區辨不同形式的震波後，於今年(西元2013年)十二月的美國地球物理聯盟(American Geophysical Union)的年會上，決議將放置數百個同樣的裝置，作為偵測海洋地震活動的有力工具。

目前地震活動的觀測站，多半設置於陸地，但海洋占了地表面積的70.8%，卻只有少數的偵測儀器，而且必須放置在海床上。這種固定式的海底地震儀，不僅要有耐壓外殼保護，而且收集資料的時間很長，往往超過一年的時間，等到紀錄容量飽和時，研究人員再出海將儀器回收。而活動型的紀錄儀器，利用浮力筒漂浮在海底七百公尺到兩千公尺之內，並裝設水中聽音器(hydrophone)接收與紀錄各種細小的聲音，再利用微過濾器辨識震波類型，十日後可進行回收作業。

這種活動型的紀錄儀器，與傳統的儀器相比更具優勢。首先，利用浮力進行活動性的偵測，能夠蒐集到更多的資料，增強對海底地震的認知，讓地震研究能真正拓廣到全球。其次，能夠節省架設海底地震儀的成本，固定式的海底地震儀光造價就高達五萬到十萬美金，還要加上架設與回收的成本；而根據MERMAIDs團隊的估計，每一個儀器成本大約兩萬七千美金。最後，這些活動型儀器能夠與既有的固定式儀器互補，而沒有銜接上的問題。

在實際的運用上，活動型海洋地震紀錄儀能夠掌握陸地上所偵測不到的地震活動，以今年11月5日於印度洋芮氏規模5.5的地震為例，當陸地測站僅偵測到兩次地震活動時，活動型海洋地震記錄儀偵測將近兩百次的擾動，可見該設備的靈敏度。然而，依舊有不少的課題需要克服，首先電力來自於電池供應，因此續航力僅僅十天，如果需要長期的資料，仍仰賴固定式的海底地震儀。另一方面，雖然儀器能夠依P波的特性辨識地震波，但辨識率約九成左右，仍有改善空間。

研究人員對下一代產品的計畫，則是希望能利用波浪所產生的能量提供動力，並朝向輕量化、能源純淨化發展。明年會在加拉巴哥群島設置十個儀器，監測附近海域的火山活動，推廣到全球海域後，希望能夠放置三百到四百個儀器，做廣泛的探測。 (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12月)

責任編輯：鄭國威│元智大學資訊社會研究所

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地球暖化會造成溫度升高？不稀奇！地球暖化會造成人類生活環境越來越嚴峻？也不稀奇！但你有聽過，因為地球暖化，讓我們的亮度竟然逐年遞減，地球變得越來越暗嗎？

地球亮度的改變並不是近期才出現的新興議題，關於地球亮度的變化，科學家早在 1990 年代前後便提出一種現象「全球黯化」（global dimming）去解釋為何地表獲得的太陽光能量越來越低。

當時透過資料指出，進到地球的太陽能量大幅降低，從 1950 到 1990 年入射至地表的太陽光能量，竟然平均減少 4%！ 也就是身處在地球上的人類會覺得地表的亮度似乎逐漸地降低。

當人類使用石油、煤炭等非再生能源發電時，會在環境中產生許多氣膠微粒，而這些氣膠微粒進入大氣，微粒可以吸收、反射入射到地球的太陽光，使太陽之能量無法進到地球表面，進而造成地球亮度降低。

而全球黯化同時也影響著人們過去對於全球暖化的理解，當全球黯化造成入射到地表的太陽光減少時，代表著地球所獲得的能量並不如過往我們所想像的這麼多。換句話說，全球黯化所造成的冷卻效應竟比不上人們所造成的暖化速度！

知曉地球改變亮度的方法——地照！

近期最新研究更是顯示，1998 年到 2017 年近十年內，地球的反照率逐年下降！除全球黯化造成地表獲得太陽能量減少外，當從外太空看著地球時，地球竟然也越來越暗了！

反照率是一種常用於亮度表示的方式之一，其指的是太陽電磁波段入射至地表的總量質，除以被地表反射的量值所得出的數字。不同的地表特性即有不一樣的反射量質。因此，透過反照率的升降，科學家也可以推估氣候變遷對環境所產生的變化與影響。

計算反照率的方式十分特別，在科學中我們將其稱為「地照」！

地照現象指的為當太陽光照射到地表，地表會反射部分太陽光，而當地表反射太陽光至月球未被太陽照到的地方時，月球又會將地表所反射至月面的光線反射回地球。

地照的變化與地表的改變息息相關。例如冰雪的反射率較高，當地表溫度較低，累積較多冰雪時，地照數據便可能會上升；而洋面的反照率較低，當地表溫度較高，造成冰雪融化成海洋，則地照數據便可能會下降。

除了利用地照觀測地球反照率外，為使觀測更加精確，科學家利用於 2000 年發射的 CERES 儀器（Clouds and the Earth’s Radiant Energy System）觀測大氣至地表的太陽光輻射與地表放出之輻射，並進一步分析對影響地球溫度的重要因子──雲，和太陽輻射的交互關係。

研究結果分析發現，從 2000 年到 2015 年，地球反照率曲線一直維持接近平坦的狀態，但近年，地球反照率的衰退卻日益明顯，如下圖表示：

橫軸座標為年度，縱軸座標為地照反照率之異常改變（單位為每瓦／平方公尺），黑色為地照異常之數據，藍色為 CERES 觀測到異常之數據，而灰色陰影區域則為誤差範圍。從圖中可以看出，地照反照率在這幾年下降約 0.5 W／m²，而 CERES 之數據則是下降約 1.5 W／m²。

十年一變──太平洋年季震盪

科學家推測，改變反照率的原因，是週期性發生在太平洋的氣候變化──太平洋年季震盪。

太平洋年季震盪指的為太平洋的海水溫度會以十年為週期尺度產生變化：當北太平洋和熱帶太平洋間的海水溫度較高時，稱作暖相位；而當北太平洋和熱帶太平洋間海水溫度較低時，稱作冷相位。

而地球亮度改變的原因，正是因為太平洋年季震盪到了暖相位，造成海面低雲減少，反照率降低！

低雲較為溫暖，其主要成分是由水滴組成，當太陽輻射照射水滴時，較多太陽反射至太空，地球的反照率較高，也造成地表溫度降低；而高雲主要成分由冰晶組成，透光性較佳，再加上高雲通常體積較低雲薄，故太陽輻射可以順利進入地表，地球反照率相對降低。

當北太平洋與熱帶太平洋間海水溫度升高時，洋面上空氣需達到飽和的水氣量相對增加，氣塊達到飽和條件較高，低層雲較難生成。（其實背後原因極其複雜，作者僅是以最簡單的方式嘗試解釋。）當低層雲減少時，反射率降低，造成較少太陽輻射至太空，地球亮度因此變得越來越暗。

交織纏繞的反饋機制

看完整篇文章也別急著下結論！其實地球上的現象不僅環環相扣，影響因素更是族繁不及備載，從海溫改變的原因、高低雲量多寡的變化、反照率升降的主因……，我們都很難用單純或是絕對的一段話去完整解釋自然界的現象。

科學家所能做到的，是透過原因推導、盡力的去解釋現象，所以關於地球反照率下降的趨勢原因，除了太平洋年季震盪、海溫升高、低雲變化等，或許也還有科學家尚未清楚的其他可能性。

但同時，令科學家擔心的事情是，因全球暖化造成地表的反照率降低，代表地表接收到的能量、進到地表之能量相對增加，而吸收的能量又加速全球暖化的速度，地球或許會因為這樣的回饋機制持續升溫，造成更加嚴重的溫室效應。如何去因應溫度上升造成的種種問題，也將會是我們需要不斷去思考問題。

參考資料

1. AGU Advances，Earth’s Albedo 1998–2017 as Measured From Earthshine
2. science alert，《Two Decades of Data Show That Earth Is ‘Dimming’ as The Planet Warms Up》
3. Wikipedia，《Clouds and the Earth’s Radiant Energy System》
4. Wikipedia，《行星照》

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