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海洋下的風暴:南海巨大內波生命史

劉珈均
・2015/05/20 ・2914字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 572 ・九年級

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圖/楊穎堅提供

台美雙方長期合作海洋科學計劃,歷時15年透徹解析了南海內波生成、傳遞、變形、破碎、翻轉到消散的「生命史」,研究成果刊於521期(5月7日)的國際知名學術期刊《自然》(Nature),論文有來自台韓法美25單位的42位共同作者,其中8位為台灣學者。以往過去內波相關研究多偏重於現象觀察,此為首次解析內波完整的周期與樣態,也改寫了海洋學教科書。

足足50層樓高的南海內波

內波(internal wave)是一種因海水密度垂直分層而引發的波動,發生於海面下。近海面處的海水因對流、波浪運動等「攪拌」,形成密度均勻的混合層,但繼續往下,海水密度受溫度鹽度影響而分層明顯,分層界面受到擾動便產生內波。就像常見的一款玩具,密封玻璃盒內有兩種液體,小企鵝漂浮於藍色液面,搖晃時,液體表面和液體之間皆會產生波浪。

台菲之間的呂宋海峽中,南北向的恆春海脊與巴坦海脊相隔約一百公里,高度也相差不遠(分別為2500公尺與2000公尺高),在此特別的環境條件下,造就了振幅達150公尺的巨大內波,台大海洋研究所教授詹森形容:「這像是波浪的腳打結,自己絆到自己。」波浪行經兩個海脊,連續絆了兩次而堆高振福。台大海研所助理教授張明輝解釋,其他地區如美國、大西洋、泰國與緬甸西邊的安達曼海,內波振幅平均只在50公尺左右,南海內波是目前已知全球最大的內波。

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南海內波剖面圖。photo:Alford et al., 2015, Nature
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南海內波示意圖,圖中建築為127.4公尺高的台電大樓。圖/楊穎堅提供

據團隊研究,南海內波在兩個海脊之間生成,往西行進至東沙臺地,因深度變淺、波速變慢才變形、破碎、翻轉而消散,影響範圍約在北南海至東沙之間400公里,內波從生成到消散約兩天半。

南海內波可使海水在數分鐘內下沉超過150公尺,水溫驟變12℃以上。內波由潮汐引起,逢大潮時內波也較大,台大海研所副教授楊穎堅說,內波強度亦隨季節變化,春夏季節較大。

內波的影響

內波對海面上的船隻影響不大,但對水下航行與海洋工程的安全影響甚深,海中的結構物如鑽油平台底柱會受到強大的扭力而毀損;內波對生態影響則有好有壞,詹森說,內波會將深海的營養鹽與一些深水海洋生物帶到表層,利於浮游藻類光合作用,成員也觀測到鯨豚會追逐內波覓食;內波有時會將冷水往上推,南灣和東沙島海水均溫因而比大堡礁等地區低,珊瑚礁白化率也較低,壞處則是溫度過低可能讓珊瑚冷休克。

過去幾起潛艇事故也被懷疑是內波所為,潛艇突然被一股力量拉往深海而失事。詹森解釋,潛水艇一般航行於水深100公尺處,臨界深度為水下500公尺,超過此深度潛艇會無法承受水壓。當潛艇遇到內波,突如其來的密度變化會影響潛艇的浮力,潛艇可能失去浮力往下沉,加上被內波迅速往下帶,潛艇承受不住高壓而被擠碎,「整個過程只有十幾分鐘,潛水艇上的人來不及反應。」楊穎堅說。另一方面,內波具有軍事應用潛力,因其會折射聲波,若潛艇跟著內波航行,聲納無從發現潛艇行蹤。

內波不定時生成,不過楊穎堅說,既有觀測資料搭配衛星觀測,技術上已可達到內波預報。

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從衛星看南海內波。圖/楊穎堅提供

無心插柳的研究 「雜訊」躍身期刊論文

2000年初台美合作在東沙島附近作海洋聲學研究,探討聲音在海面下的傳播情況,儀器全數順利回收,豈知偵測所得數據雜亂無章,根本不能用,實驗失敗,團隊還發現海溫在十幾分鐘內降了12℃的怪象。後來團隊發現低溫與雜訊都是內波所致,「波動把儀器亂甩,弄出一堆噪音。」楊穎堅說,為了解決問題,團隊轉而探討內波,一路追著內波回溯到呂宋海峽,詹森笑說:「結果當時那些不要的『雜訊』變成我們現在登在Nature的論文。」

南海內波存在已久,但早年觀測資料不全,沒引起科學家注意。張明輝解釋,早期海洋科學家偏重觀測尺度較大的運動,十幾分鐘的內波置於十幾小時的觀測資料中相當於雜訊。直至1990年代美國石油公司在南海探勘石油,鑽油式平台作業中途遇強流而斷纜,調查後發現是內波所為,南海內波才漸受重視,但過去沒有科學家全程觀測過。

南海地區政治議題相當複雜,台灣的特殊政治地位提供學術單位些許自由空間進入南海作研究,15年來,台美雙方出動研究船於南海探測共計87航次。詹森負責數值分析,搭配衛星資料找出內波可能出現的「熱點」,被其他人戲稱為「在岸上遙控大家作實驗的人」,張明輝則為主導船上實驗的科學家,他說主要方式有為期幾個月的錨定或為期幾天的船測,放一串儀器測量溫度、鹽度、壓力與海流,也有利用水下滑翔機探測。

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張明輝說,內波來的時候可直接看到,因為內波會造成表面碎浪,研究船也配有雷達系統偵測內波。當內波來時,就把船移過去投放儀器。圖/楊穎堅提供

「出海就是在玩命」 船上生活實況

許多人對海洋懷著浪漫想像,真實的船上生活是如何呢?楊穎堅說:「在船上不打更,24小時作業!因為航次太難申請了,且出海每天都在燒成本。」而楊穎堅身為團隊領導人,必須時時掌握情況,不像其他人能輪班值勤。出海的風險也相當大,「許多人沒出過海,不清楚海洋研究過程,出海就是去玩命的。」詹森說,風浪大、暈船是家常便飯,還有許多突發狀況如機器故障、成員生病、遇鋒面,「有風浪我都不敢待船艙,寧可帶救生衣到上面,萬一怎麼樣起碼可以跳出去。」詹森說多年來研究最大感想是:「不要有人定勝天的想法。」

楊穎堅就有驚險經驗,海研三號出海半途突然沒電、不動了,張明輝補充:「船沒電代表你不能控制船,只能在海上隨波逐流,附近有陸地或暗礁撞上去就完蛋,是非常危險的事。」幸好後來船啟動了,但只能往前,無法轉彎或煞車,船長把船開近高雄港再關掉動力,請港務局派船把海研三拖進港。「當時從早上十點繃緊神經到晚上八點進港,壓力才卸掉,我掏個腰包請全船吃豬腳麵線收收驚。」楊穎堅回想時仍餘悸猶存。

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臺美內波研究團隊夜以繼日的於海研一號上進行探測工作。圖/楊穎堅提供

未來研究方向

「了解海洋的變動就能了解氣候的變遷。」詹森表示,內波對於數值模式的模擬結果有很大影響,但以往的全球氣候變遷模型都沒有納入內波。洋流運動與氣候變遷有緊密關聯,若把內波納入模擬,或許就能大幅精進電腦數值模式的可靠度。

內波有可能將冷水或溫水帶往海面,一些學者認為,某些巨大內波造成的海面溫度變化可能影響颱風強弱,不過這還只是個點子,有待未來研究。黑潮的樣貌也是團隊近年感興趣的研究題目,「用現在比較先進的儀器探測,發現黑潮根本不是以前課本上所學那樣,要重新研究。」

楊穎堅也說,內波觀測或許不能「直接地」支援海嘯或地震預報,但執行科學任務時所累積的技術與知識可以間接幫助其他海洋研究。

Glider
海研一號的研究人員正在回收水下滑翔機。圖/楊穎堅提供

延伸閱讀:科技大觀園〈神祕的巨浪–南海內波〉

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劉珈均
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PanSci 特約記者。大學時期主修新聞,嚮往能上山下海跑採訪,因緣際會接觸科學新聞後就不想離開了。生活總是在熬夜,不是趕稿就是在屋頂看星星,一邊想像是否有外星人也朝著地球方向看過來。

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解密新海研 1、2、3 號身世!造船原來這麼不容易
Suzuki
・2019/11/28 ・2802字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 509 ・六年級

海研一、二、三號開拓了「臺灣海洋研究元年」,三艘船服務海洋研究快三十年,今年海研一號滿 34 歲,海二、海三也滿 26 歲,為了航行安全與研究永續,老船亟需汰舊換新。

回顧老船的貢獻 臺灣的海洋研究由此啟航:回顧海研一、二、三號的貢獻

今年底、明年初,海研界將迎來三艘新船──科技部耗資 16 億打造的 800 噸海研船「新海研 2 號」、「新海研 3 號」,以及 2200 噸的「新海研 1 號」。三艘預備交船的海研新血續航力更長,希望能讓未來台灣海洋研究更有機會跨出本島海域,帶起另一波海洋研究高峰。

然而,催生三艘 16 億的船並不容易,在海研船籌備小組的老師們眼中,三艘海研船從經費著落、設計、建造、管理單位確認到海試一路走來,走了快十年,可說是得來不易的研究船。

得來不易的研究船,取名、找保母都充滿挑戰

臺灣海洋大學海洋環境與生態研究所終身特聘教授龔國慶表示,自己 2011 年就已向科技部提議要造新船取代舊船,之後他便開始協助撰寫計畫書爭取經費,過了三年多經費才有著落,並在 2015 年初啟動研究船汰舊換新計畫,終於在今 (2019) 年底前交船。

新海研 3 號在船廠內尚未闔上甲板的情形。圖/張詠斌提供

新海研船的籌備並非一帆風順,期間其實曾發生各種爭議與困難,像是在去年以「五萬元取新名」登媒體版面,而早在這個爭議以前,新海研船歸誰管也引起關注。

科技部原本希望新海研船能從「學校各自管理」,改為「統一由國研院海洋中心管理」,卻引起管理海研一、二、三號的臺灣大學、臺灣海洋大學與中山大學的反彈。

臺灣大學海洋研究所教授詹森表示,雖然能理解科技部期望統一管船、節省成本的立場,但站在教育的角度,船對海洋教學十分重要,因此校方投入很多心血在海一的管理、安全檢驗,甚至積極參與新研究船的設計、儀器的檢驗及管理辦法的訂定,為的就是讓海研船上的教學與研究經驗能夠傳承。

中山大學海科所副教授張詠斌提到,船由學校管理,確實比較便利,海上實習如果遇到天氣不佳,能找空白船期排上去,免去與其他單位溝通和協調的成本。

船歸學校所有亦可降低「政治敏感」。張詠斌表示,研究船因安裝許多儀器,在接近他國海域時都很敏感,學校屬於半民營機構又具有自主性,若遇國家海權紛爭時,較容易處理,而外國也會比較願意讓學校管理的船隻停泊,但如果是國家層級來管理的話,遇到衝突會比較麻煩。

之前海研一號就曾在三貂角被日本保安廳公務船干擾,也曾遭遇中國公務船攔查,在海巡署協助下,事件才終能和平落幕註1,此顯示海權與國家安全問題不得不列入考量。

中山大學海科所張詠斌副教授認為,研究船交由學校管理,對於從事海洋研究時比較不敏感。圖/簡鈺璇拍攝。

學界提出他們的想法,科技部卻拿不定主意。一旦喬不定誰管船,新海研船開工、監工、測試又要由誰來做呢?此事就從 2015 年拖到 2018 年底,科技部才因法規和經費因素,最後拍板定案,由三個學校各自管理海研船。

這之間的反覆折騰,對參與規劃新船的學校來說,實在煎熬。詹森教授坦言:「一想到在我當(臺大)海研所所長任內,船沒有了,我就難過得睡不著覺。」

臺灣大學海研所詹森教授從頭參與新海研船的籌備,認為海研船應有教育意涵。圖/簡鈺璇拍攝。

詹森表示,管理船並不輕鬆也很費成本,每年海一的營運費就要 5000 萬以上的臺幣,但船對學校來說真的很重要,本來一度覺得學校可能要沒有船了,好在科技部回心轉意將船交給學校。

新海研的未來任務:擴大研究範圍、啟發學生興趣

常有人說:「臺灣是靠海吃飯!」除了說明臺灣海域有豐富漁獲外,對海洋研究者來講,更是一塊寶地。

臺灣鄰近全球海域溫度最高的「西太平洋暖池區」,長年水溫 25 度以上,與全球海流、聖嬰現象、颱風等等息息相關,話題十足,加上臺灣南北具有海溝,做地球物理、海洋地質亦相當適合。

那麼未來,新的海研船會做什麼事情呢?這三艘新的海研船加裝了海水淡化系統、發電設備,使得航行天數得以增加,新海研 1 號可航行 45 天以上、新海 2 號和新海 3 號則是 30 天以上,因此海洋研究範圍將不只限於臺灣周邊海域。

新海研 1、2 及 3 號。圖/中華民國海洋學會臉書

對此,科技部海洋學門和學界提出了「航向藍海」的研究計畫。張詠斌表示,這個計畫希望結合臺大、海大與中山大學老師的研究專長,預計讓三艘研究船一起航行,開拓「高雄-關島-帛琉」的研究航線,總航行天數為 40 天。

張詠斌提到,此航線會經過颱風生成區、北太平洋馬里亞納海溝、北赤道洋流等特殊的區域,是值得開拓的海洋研究區,離其他國家遠,亦是海洋研究的處女地。

科技部海洋學門與學界一同針對三艘新研究船提出「航向藍海」計畫,規劃高雄至關島、帛琉的研究航線。圖/張詠斌、科技部海洋學門投影片資料

將來科技部規劃進行「北赤道洋流變動對黑潮之影響」、「西太平洋聖嬰-反聖嬰現象之早期觀測」、「颱風生成海域海氣交互作用探測」、「海洋塑膠微粒輸送量觀測」、「馬里亞納海溝深海探測」、「海洋生地化通量及生物資源之長期觀測」、「海洋底床礦物資源探勘」等科學議題的深究。

龔國慶則希望海研船能有更多教育目標,像是 2006 年,海洋大學就曾在教育部計畫的補助下,結合海研二號辦理「黑潮暑期學分班」,讓不限海洋科系的大專院校同學報名參與,透過八天課程帶領大家認識黑潮並至海上實習,做海洋研究報告。

海研一、二、三號在 2005 年曾合體辦理「高中生黑潮探險體驗之旅」,當時吸引 34 位高中生參與,並在船上過夜和做實驗,希望新海研船也能復辦此活動。圖/張詠斌提供

「片段的研究不代表真實,必須長期投入才行,教育也是。」龔國慶表示,前陣子還遇到十多年前參加黑潮暑期學分班的同學向我打招呼,他跟我說還記得海洋學分班的課,這就表示學分班真的能啟發大家對海洋的興趣。

臺灣海洋大學教授龔國慶希望海研船除了研究功能外,亦有推廣海洋教育的使命。圖/簡鈺璇拍攝

龔國慶提到,近年來在科技部產學合作計畫的支助下,大學也與多媒體公司合作,完成了 50 則以「海洋科學與人類生活」為主題的「海洋鮮聞」科普極短片,更獲得通傳會頒發適齡兒童標章。

他希望教育部能在這些珍貴的研究與科普成果的基礎下,接力並持續地支持新海研船辦理各項海洋教育推廣活動,達到臺灣以「海洋立國」為目標的願景。

註解:

  1. 日本船制止「海研一號」研究 海巡署派「南投艦」解危
  2. 海研一號遭陸公務船攔查 關鍵2小時發生什麼事?
Suzuki
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超純社會組學生,對未知的一切感到好奇,意外掉入科技與科學領域,希望在猛點頭汲取知識的同時,也能將箇中妙趣分享給大家。

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前進海底探險!帶你搶先看海研生力軍「新海研 1、2、3 號」!
Suzuki
・2019/11/27 ・4612字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 512 ・六年級

因應海洋研究需求,科技部繼 9.5 億打造「勵進」研究船後,今年底、明年初又有三艘 16 億的研究船「新海研 1 號、2 號、3 號」,投入海洋研究的行列,預備接替服務 30 年老船的「海研一、二、三號」任務,組成新的海研船隊。

三艘海上尋寶船,居然能開拓疆土?

新海研 1 號全長 66 公尺、2200 噸,未來由臺灣大學營運管理,主要跑遠程航線;新海研 2 號與新海研 3 號體型稍小,全長 40 公尺、800 噸,由臺灣海洋大學及中山大學管理,分別會跑東海與南海航線。

新海研 3 號(前)與新海研 2 號(後)在今年 9、10 月陸續驗收,最快會在今年底舉行交船典禮。圖片提供/張詠斌

可別把海研船想得跟漁船、貨船一樣喔!海研船載著先進的儀器,就像是海上的「尋寶船」,可以藉由聲納、岩芯採樣等設備,來發掘海底的「寶物」、揭開海平面下的秘密,無論是對天然海底資源的開採,或是海軍潛艦攻擊與防衛皆很重要。

更厲害的是,海研船甚至能為國家擴大「海權」呢!

根據《聯合國海洋法公約》規定:如果沿海國的陸地領土有自然延伸的海床和底土範圍(大陸棚範圍),就算超過 200 海哩的專屬經濟區 (EEZ),該國仍有海底資源開發權。

中山大學海洋科學院副教授張詠斌表示,這項規定讓各國無不卯足力量,證實鄰海附近的大陸棚與本國領土相連,正因如此,備有探測聲納裝備的研究船在他國附近海域就非常敏感。

2012 年日本就曾向聯合國申請擴大 31 萬平方公里的大陸棚面積,相當於其國土的 82%,大大增加日本對海域探勘與資源開採權,可是讓韓國、中國氣得跳腳呢註1

好的,現在知道「海研船」的厲害了吧!在「新海研 1 號、2 號、3 號」還沒正式開啟科研任務前,泛科學先帶大家到臺灣國際造船(臺船)的基隆廠區,瞧瞧新船的模樣,搶先一看新船的儀器設備。

臺船基隆廠廠區一個個棚子都是造船的生產線。圖片拍攝/簡鈺璇

海研船底的秘密:各式昂貴的聲納儀器

走進基隆廠區內,從鋼材切割、加工組裝、焊接,加裝儀器,一個個架高的棚子搭起造船生產線,這時,新海研 1 號(新海 1)已進到船塢內了。臺船將船塢的水抽乾、架高船底準備為新海一上白色的新塗裝,而塗裝完畢後,新海一就會進入海上測試階段了。

新海研 1 號在今年八月進船塢整理,準備噴漆塗裝。圖片拍攝/簡鈺璇

「人生難得有機會看到船底啊!快拍照」臺大海洋研究所教授詹森說道,邊拿起手機與船底的螺旋槳自拍。詹森是新海研船籌備小組成員,也是新船從無到有的催生者之一,籌備三年期間,除了到各部會開會,就是跑船廠「盯哨」看進度,開工後每月都到船廠三次,把船當成自己的孩子一樣。

三年多來參與新船籌劃小組,終於看到海研船快完工的樣子,詹森開心地拿起手機與新海研一號自拍。圖片拍攝/簡鈺璇

其實,海研船最重要的武器都在船底喔!抬頭一瞧,船底下有各式圓圓、長長的凹槽,這些可不是進出水的洞,而是埋了市值數百萬的聲納儀器的地方喔!

船底的聲納儀器有三種:

1. 多音束測深儀 (Multi-beam):讓研究船從大近視變成裸視 1.0

船底下長型、排列呈 T 字型的裝置,就是聲納設備「多音束測深儀」(Multi-beam),紅色的面則是它發出聲波的音鼓。雖然它看起來毫不起眼,卻是新海研船的鎮船之寶,也是船上最貴的儀器。

有了它,臺灣就能仰賴它準確掃射海底地形,提升研究品質,順便探測海底大陸棚,擴大我們的海洋國土(誤)。

Multi-beam 音鼓 (Transducer) 在海研船底的樣子。圖片拍攝/簡鈺璇

張詠斌表示,以前量測地形都是用「單音束」(Single-beam) 的測深儀,一次只能發射單束聲波,然後讓船慢慢開,一點一點把資料串起來,合成海底地形資料,但點跟點之間會產生誤差,比如說有魚游過去、水下干擾,或是地形造成波折射等誤差都無法排除,就像是「近視的人看海底,覺得底下有東西,但看不清楚是什麼形狀」。

但 Multi-beam 不一樣,不同頻率的聲波出去,可以得到各種頻率掃出去的結果,頻率越低的波束可穿透的水深越深,再將資料比對,清楚的地形資料就出來了,如同戴上眼鏡一般。

新海研配置的 Multi-beam,新海 1 在 6000 米內有效,新海二、三則是 3000 米。臺大海研所楊穎堅教授形容,以前用 Single-beam 像是拿鋤頭耕田,一次只能掃一條線,現在 Multi-beam 則是耕耘機翻土,可掃射整個海底面。

Multi-beam 會發出多個扇面聲波,取得的資料範圍是整個面,換算的海底地形解析度較單音束測深儀 (Single-beam) 高。圖片提供/臺大海研所

2. 單音束科學測深儀 (Single-beam):小兵立大功

除了長型的 Multi-beam 之外,船底還有許多紅色圓形的聲納裝置(長得好像爵士鼓啊~),像是單音束測深儀或科學魚探機器 (Single-beam),可發射單一脈衝至海底,用地形反射傳回的聲波強度推估水深。

張詠斌表示,雖然 Multi-beam 比 Single-beam 厲害許多,能將海底地形掃得更清楚,但 Single-beam 的好處就是不需經過資料處理,可以馬上秀出那條線的地形圖,而 Multi-beam 則需要比較繁複的資料處理。

因此,研究者在用 Multi-beam 前,還是會拿 Single-beam 為地形把個脈,做個初步探測。

如圖所示,船底左邊兩個圓圈是科學魚探機跟單音束測深儀,右邊兩圈為都卜勒流速剖面儀,鼓面越大、發射的頻率越低、量測的距離越深。圖片拍攝/簡鈺璇

3. 都卜勒流速剖面儀 (ADCP):都卜勒效應好好用

另一組圓形裝置就是 ADCP ,它應用都卜勒原理,當反射波的波長變短、頻率變高,就表示水流向音鼓發出的聲源移動,反之則遠離聲源,使用四組音鼓就可以推算水流速度剖面。

船底除了三組聲納設備外,還裝設「超短基線 (USBL)」水下定位系統,因應水下儀器無法裝設 GPS,工作人員會將 USBL 收發器裝在船底,應答器放在儀器或載具上,藉由回傳的訊號量測兩者間的距離。

船底有安裝 USBL,可作為水下載具的接收站臺。圖片拍攝/簡鈺璇

慢工出細活,研究船設計可需要高深的功夫!

臺船有近 50 年的造船經驗,但這是臺船第一次建造高級研究船。

臺船專案經理、基隆廠主任施炎輝表示,臺船造船速度很快,但造研究船沒辦法那麼快,儀器設備自國外進口、安裝、測試其實都需要時間,且船的設計必須符合研究需求,像是船尾的底部要非常平坦,如果設計不好,聲納儀器的效果就會大打折扣。

臺船第一次建造和設計高級研究船,施工的每個細節都要非常注意,圖為新海研 3 號的半成品照。圖片提供/張詠斌

其講究的程度連壓克力板的厚薄都得調整。詹森表示,聲納的壓克力板太厚會吸收聲波,所以廠商必須要重新訂製。

此外,研究船實驗室與主機房內,儀器眾多,要如何將大把如同頭髮般的電線理得整齊、便於維護也是個難題。由此可知,研究船的施工與設計細節還真不少呢!

圖十、詹森老師發現聲納設備的壓克力板太厚,立刻要求臺船重換。圖片拍攝/簡鈺璇

為了讓研究船可以平穩運行,有別於之前用柴油主機帶動馬達,新海研船使用發電機帶動馬達,以推動螺旋槳轉動,因此它的航行噪音較小、振動也比較輕微。此外,海研船也配置「減搖裝置」,像是新海 2、新海 3 都裝上了陀螺儀,日後研究人員暈船的狀況就「可能」不會那麼嚴重了XDD

另一方面,新海研船上還備有「動態定位系統」(DP),臺船造船師傅提到,這個系統只有軍事船和特殊需求的船才會裝,它能夠分析海流狀況、修正船與原本 GPS 定位的差距,並調整船的位置,讓船可以不偏移。

詹森表示,以前海研船都是靠經驗老道的船員「手動」調整位置,有了 DP,船的定位可以更精準。

新海研 1 的操船室,特別加裝 DP 系統的操控臺。圖片拍攝/簡鈺璇

近期新海 2、新海 3 進入海上測試階段,臺大海研所副教授楊穎堅已搶先搭上新海 2,他表示相當滿意,「新海研船相當平穩、安靜,船的轉身速度敏捷」。

儀器測試亦是海研船交船前的重要一環,一般商船大多海試三天,海研船儀器測試和校正可是要花兩三個月呢!楊穎堅表示,臺船技術不錯,因為聲納設備跟船體的方位校正通常要花 24 小時,但新海 3 只花了 5 小時就校正完成,可見安裝時的偏離角度不大。

安全第一!新海研可是更注重安全了呢!

海研船的安全也是重要一環,在海研五號 2014 年不幸沉沒,兩位優秀研究者罹難後,監察院糾正科技部和交通部,提及海研五號的操船公司未依規定取得「安全管理章程」(International Safety Management Code,ISM),導致海五「因人為操作缺失而沉沒」。

詹森表示,海五是大家的痛,管理海研船的學校與機構有責任維繫研究人員與學生的安全,依科技部規定新海研 1、2、3 號建造與營運都要符合 ISM 規定,船隻管理的學校臺大、海大與中山也要取得該船的「安全管理認證書」。

張詠斌提到,研究船屬於公務船,原本可以豁免 ISM,但因為海五的緣故,研究船的安全必須提升至客船等級且需符合各項國際公約,所以臺船更改設計加強船體結構、救生、水密與防火設備等等,加上每位船員都有個人房間,因此新海研 1、2、3 號即使噸位變重,容納人數也沒有增加太多。

詹森提到,研究船的安全一來倚賴優質船廠,二來則是營運單位的管理,「船員一定要由學校自己聘,不能用外包」,這樣讓船員對船有感情,做事會比較認真和謹慎,且能夠直接與研究人員溝通,對海上研究作業也有幫助。

操船除了可以在船長室外,甲板上備有兩個「烤肉架」,天氣晴可至室外操船。圖片拍攝/簡鈺璇

「現在的研究船稍微可惜的地方就是研究作業區太小,像把整個貨車的東西擠在小客車上。」張詠斌表示,以安全為優先是對的,但希望日後設計研究船時也把研究需求列入考慮。

目前新海研 2 號、新海研 3 號正在最後的海試階段,在順利通過儀器檢測、驗船後,已於今 (2019) 年 11 月舉辦交船典禮,而新海研 1 號則會在明年才會完成交船。

你是否跟我一樣等不及看海研船海上馳騁的英姿呢?讓我們一起期待他們正式服役後為我們的研究帶來的新進展吧!

新海一上有起重機、A 架和深海絞機等大型設備。圖片拍攝/簡鈺璇

新海研三姐妹的小檔案(資料整理/簡鈺璇)

新海研 1 號
R/V New Ocean Researcher 1
新海研 2 號
R/V New  Ocean Researcher 2
新海研 3 號
R/V New  Ocean Researcher 3
交船日 預計 2020 年 預計 2019 年 預計 2019 年
總噸位 2200 噸 800 噸 800 噸
全長 66 公尺 45 公尺 45 公尺
續航力 45 天 30 天以上
營運管理者 臺灣大學 臺灣海洋大學 中山大學
港籍 基隆港 基隆港 高雄港
設計建造地 臺灣 臺灣 臺灣

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  1. 自由時報:日本延伸大陸棚 首獲聯合國承認

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超純社會組學生,對未知的一切感到好奇,意外掉入科技與科學領域,希望在猛點頭汲取知識的同時,也能將箇中妙趣分享給大家。

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海洋下的風暴:南海巨大內波生命史
劉珈均
・2015/05/20 ・2914字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 572 ・九年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

圖片12
圖/楊穎堅提供

台美雙方長期合作海洋科學計劃,歷時15年透徹解析了南海內波生成、傳遞、變形、破碎、翻轉到消散的「生命史」,研究成果刊於521期(5月7日)的國際知名學術期刊《自然》(Nature),論文有來自台韓法美25單位的42位共同作者,其中8位為台灣學者。以往過去內波相關研究多偏重於現象觀察,此為首次解析內波完整的周期與樣態,也改寫了海洋學教科書。

足足50層樓高的南海內波

內波(internal wave)是一種因海水密度垂直分層而引發的波動,發生於海面下。近海面處的海水因對流、波浪運動等「攪拌」,形成密度均勻的混合層,但繼續往下,海水密度受溫度鹽度影響而分層明顯,分層界面受到擾動便產生內波。就像常見的一款玩具,密封玻璃盒內有兩種液體,小企鵝漂浮於藍色液面,搖晃時,液體表面和液體之間皆會產生波浪。

台菲之間的呂宋海峽中,南北向的恆春海脊與巴坦海脊相隔約一百公里,高度也相差不遠(分別為2500公尺與2000公尺高),在此特別的環境條件下,造就了振幅達150公尺的巨大內波,台大海洋研究所教授詹森形容:「這像是波浪的腳打結,自己絆到自己。」波浪行經兩個海脊,連續絆了兩次而堆高振福。台大海研所助理教授張明輝解釋,其他地區如美國、大西洋、泰國與緬甸西邊的安達曼海,內波振幅平均只在50公尺左右,南海內波是目前已知全球最大的內波。

圖片10
南海內波剖面圖。photo:Alford et al., 2015, Nature

圖片13
南海內波示意圖,圖中建築為127.4公尺高的台電大樓。圖/楊穎堅提供

據團隊研究,南海內波在兩個海脊之間生成,往西行進至東沙臺地,因深度變淺、波速變慢才變形、破碎、翻轉而消散,影響範圍約在北南海至東沙之間400公里,內波從生成到消散約兩天半。

南海內波可使海水在數分鐘內下沉超過150公尺,水溫驟變12℃以上。內波由潮汐引起,逢大潮時內波也較大,台大海研所副教授楊穎堅說,內波強度亦隨季節變化,春夏季節較大。

內波的影響

內波對海面上的船隻影響不大,但對水下航行與海洋工程的安全影響甚深,海中的結構物如鑽油平台底柱會受到強大的扭力而毀損;內波對生態影響則有好有壞,詹森說,內波會將深海的營養鹽與一些深水海洋生物帶到表層,利於浮游藻類光合作用,成員也觀測到鯨豚會追逐內波覓食;內波有時會將冷水往上推,南灣和東沙島海水均溫因而比大堡礁等地區低,珊瑚礁白化率也較低,壞處則是溫度過低可能讓珊瑚冷休克。

過去幾起潛艇事故也被懷疑是內波所為,潛艇突然被一股力量拉往深海而失事。詹森解釋,潛水艇一般航行於水深100公尺處,臨界深度為水下500公尺,超過此深度潛艇會無法承受水壓。當潛艇遇到內波,突如其來的密度變化會影響潛艇的浮力,潛艇可能失去浮力往下沉,加上被內波迅速往下帶,潛艇承受不住高壓而被擠碎,「整個過程只有十幾分鐘,潛水艇上的人來不及反應。」楊穎堅說。另一方面,內波具有軍事應用潛力,因其會折射聲波,若潛艇跟著內波航行,聲納無從發現潛艇行蹤。

內波不定時生成,不過楊穎堅說,既有觀測資料搭配衛星觀測,技術上已可達到內波預報。

圖片5
從衛星看南海內波。圖/楊穎堅提供

無心插柳的研究 「雜訊」躍身期刊論文

2000年初台美合作在東沙島附近作海洋聲學研究,探討聲音在海面下的傳播情況,儀器全數順利回收,豈知偵測所得數據雜亂無章,根本不能用,實驗失敗,團隊還發現海溫在十幾分鐘內降了12℃的怪象。後來團隊發現低溫與雜訊都是內波所致,「波動把儀器亂甩,弄出一堆噪音。」楊穎堅說,為了解決問題,團隊轉而探討內波,一路追著內波回溯到呂宋海峽,詹森笑說:「結果當時那些不要的『雜訊』變成我們現在登在Nature的論文。」

南海內波存在已久,但早年觀測資料不全,沒引起科學家注意。張明輝解釋,早期海洋科學家偏重觀測尺度較大的運動,十幾分鐘的內波置於十幾小時的觀測資料中相當於雜訊。直至1990年代美國石油公司在南海探勘石油,鑽油式平台作業中途遇強流而斷纜,調查後發現是內波所為,南海內波才漸受重視,但過去沒有科學家全程觀測過。

南海地區政治議題相當複雜,台灣的特殊政治地位提供學術單位些許自由空間進入南海作研究,15年來,台美雙方出動研究船於南海探測共計87航次。詹森負責數值分析,搭配衛星資料找出內波可能出現的「熱點」,被其他人戲稱為「在岸上遙控大家作實驗的人」,張明輝則為主導船上實驗的科學家,他說主要方式有為期幾個月的錨定或為期幾天的船測,放一串儀器測量溫度、鹽度、壓力與海流,也有利用水下滑翔機探測。

圖片8
張明輝說,內波來的時候可直接看到,因為內波會造成表面碎浪,研究船也配有雷達系統偵測內波。當內波來時,就把船移過去投放儀器。圖/楊穎堅提供

「出海就是在玩命」 船上生活實況

許多人對海洋懷著浪漫想像,真實的船上生活是如何呢?楊穎堅說:「在船上不打更,24小時作業!因為航次太難申請了,且出海每天都在燒成本。」而楊穎堅身為團隊領導人,必須時時掌握情況,不像其他人能輪班值勤。出海的風險也相當大,「許多人沒出過海,不清楚海洋研究過程,出海就是去玩命的。」詹森說,風浪大、暈船是家常便飯,還有許多突發狀況如機器故障、成員生病、遇鋒面,「有風浪我都不敢待船艙,寧可帶救生衣到上面,萬一怎麼樣起碼可以跳出去。」詹森說多年來研究最大感想是:「不要有人定勝天的想法。」

楊穎堅就有驚險經驗,海研三號出海半途突然沒電、不動了,張明輝補充:「船沒電代表你不能控制船,只能在海上隨波逐流,附近有陸地或暗礁撞上去就完蛋,是非常危險的事。」幸好後來船啟動了,但只能往前,無法轉彎或煞車,船長把船開近高雄港再關掉動力,請港務局派船把海研三拖進港。「當時從早上十點繃緊神經到晚上八點進港,壓力才卸掉,我掏個腰包請全船吃豬腳麵線收收驚。」楊穎堅回想時仍餘悸猶存。

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臺美內波研究團隊夜以繼日的於海研一號上進行探測工作。圖/楊穎堅提供

未來研究方向

「了解海洋的變動就能了解氣候的變遷。」詹森表示,內波對於數值模式的模擬結果有很大影響,但以往的全球氣候變遷模型都沒有納入內波。洋流運動與氣候變遷有緊密關聯,若把內波納入模擬,或許就能大幅精進電腦數值模式的可靠度。

內波有可能將冷水或溫水帶往海面,一些學者認為,某些巨大內波造成的海面溫度變化可能影響颱風強弱,不過這還只是個點子,有待未來研究。黑潮的樣貌也是團隊近年感興趣的研究題目,「用現在比較先進的儀器探測,發現黑潮根本不是以前課本上所學那樣,要重新研究。」

楊穎堅也說,內波觀測或許不能「直接地」支援海嘯或地震預報,但執行科學任務時所累積的技術與知識可以間接幫助其他海洋研究。

Glider
海研一號的研究人員正在回收水下滑翔機。圖/楊穎堅提供

延伸閱讀:科技大觀園〈神祕的巨浪–南海內波〉

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劉珈均
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PanSci 特約記者。大學時期主修新聞,嚮往能上山下海跑採訪,因緣際會接觸科學新聞後就不想離開了。生活總是在熬夜,不是趕稿就是在屋頂看星星,一邊想像是否有外星人也朝著地球方向看過來。

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超巨大機器人科學嗎?那我們來說說《重甲機神》到底有多重|重甲科不科?04
PanSci_96
・2019/11/26 ・2304字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 534 ・七年級

大家有沒有想過,為什麼我們人類的身高,大致上就是一公尺多到兩公尺,體重就是幾十到百來公斤?在各種神話、傳說、科幻、奇幻故事裡面,以同樣比例與型態巨大化或微小化的人類,有可能存在嗎?

像「重甲機神Baryon」這樣的巨大人形機器人的設定,合乎物理學嗎?

這個問題早在四百多年前,有「現代科學之父」的物理大師伽利略就已經在他的「兩個新科學之間的對話」(Discourses and Mathematical Demonstrations Relating to Two New Sciences)中討論過。

伽利略以及其著作「兩個新科學的對話」。圖/維基百科

簡單的說,當動物等比例放大時,若「長度」(如身長)增加為10倍,則體積會變成10的三次方,也就是1000倍,由於構成身體的成分大致不變,密度應該相同,所以體重也會變成1000倍。

然而動物是以骨骼與肌肉來支撐自身的體重,最主要的是大腿骨。骨骼的支撐力又與其截面積成正比,長度增加10倍,骨骼截面積乃至於支撐力將只會增加100倍,結論是如果是「等比例放大」的話,動物的身體強度將無法支撐自身的體重,所以我們看到現存體型較巨大的動物,如大象,骨骼變粗的程度必須大於變長的程度,也就是大型動物的體型比例會比較「粗、短」,這種現象稱為「異速生長」(allometry)。

體重可達數噸的大象(左)與體重約三公斤斑尾虎鼬(右)的骨骼,型態上有不少相似之處,但是比例上大象的骨骼(尤其是大腿骨)必須比鼬鼠粗壯很多,不能以等比例放大。

所以如果人要變成「巨人」,身體的比例與構造又不變的話,是會被多出來的體重壓垮的,硬要「變身」的話,有兩個選擇,一個是要變成矮胖體型,增加各種身體構造的截面積,另一個就是像「進擊的巨人」裡面的50公尺的超大巨人一樣,密度極低,所以體重沒有以身高的三次方成長,不會還沒去爬牆就先自己把自己給壓垮了。

生物的世界中大體上要符合上述的「平方、立方法則」,不過純粹是「人造物」的巨大機器人又是如何呢?讓我們先來看看「先聖先賢」們的例子。首先當然就是從「人類坐在體內駕駛的巨大機器人」的老祖宗「無敵鐵金剛」開始囉!

指揮艇——組合。圖/imdb

無敵鐵金剛的身高18公尺,大約是一個相當高大的成年人的十倍,先假設這個人體重80公斤好了。因為鐵金剛是「人形」機器人,所以就當它是個等比例放大十倍的人類,體積就是人類的1000倍,如果鐵金剛是跟人類一樣的血肉之軀的話,體重就會是80公噸。無敵鐵金剛有「黑鋼之城」的鋼鐵軀體,應該比人類重吧!

剛好相反,根據官方設定資料,鐵金剛的體重只有20公噸,換算成密度(每單位體積的質量),只有人體的1/4,人體與水密度相仿(1 g/cm3),所以把人丟進水裡會是「載浮載沈」,這麼一算,無敵鐵金剛的密度只有0.25 g/cm3,跟軟木塞差不多,以後乾脆改稱「無敵軟木塞金剛」好了!

當然材質輕盈也有很多好處,動作可以比較靈活快速,不過根據物理學中的碰撞理論,它的招牌攻擊絕招「金剛飛拳」,或是直接用身體衝撞,就會因為質量不足而威力大打折扣了!

算完密度,軟木塞危機在心中揮之不去。圖/imdb

如果看近一點的作品,而且是跟重甲機神一樣在水中戰鬥的巨大機器人,那當然非《環太平洋》中的「吉普賽危機」(Gipsy Danger)莫屬了。

吉普賽危機身高79公尺,體重1980公噸,一算密度,0.29 g/cm3 挖咧又是個軟木塞!這些做巨大機器人作品的人,是有多愛軟木塞啊!密度這麼低要怎麼沈入海底戰鬥呢?這就要有模仿潛水艇的機制了,機體內部必須有71% 以上的體積是「空的」,可以注入海水,就能讓整體密度高於水而下沈了。

為了避免重甲機神變成另外一個軟木塞,我們在決定了身高是80公尺之後,不是先訂體重,而是先決定密度。最佳的參考對象,當然就是現役的潛水艇了。

既然有前車之鑑,我們決定把最佳的參考對象改為潛水艇。

以美國的「俄亥俄級」核子潛艦來說,全長170公尺,潛航深度240公尺,水上排水量為16,764噸,潛航排水量為18,750噸。由物理學中的浮力原理「潛航潛艦所受浮力=潛艦體積×海水密度(1.03 g/cm3)」可知,潛艦的總體積約為18204立方公尺。另一方面,「浮於水面上之潛艦所受浮力=潛艦本體重量」,即為16,764噸,所以俄亥俄級潛艦的密度為0.92 g/cm3。以此為參考基準,我們將重甲機神密度訂為0.92 g/cm3

俄亥俄級核子潛艦的初號機「俄亥俄號」,可搭載24枚「三叉戟I型」彈道飛彈,每顆飛彈可以攜帶6個核彈頭,可說是毀滅性的武器,也因此成為冷戰時期為背景的軍事電影中的常客,例如東尼‧史考特導演,丹佐‧華盛頓主演的《赤色風暴》(Crimson Tide, 1995)與詹姆斯‧卡麥隆執導,艾德‧哈里斯主演的《無底洞》(Abyss, 1989)都有登場。

又高又帥的重甲機神Baryon,身高80公尺,體重達6500公噸,這次不會變成軟木塞了喔!

我們還是以一個身高180公分,體重80公斤的人放大來看,由於人體密度大約與水相等,所以此人的體積為80公升。重甲機神身高80公尺,為人類的44.4倍,體積為44.4的三次方,也就是8萬8千多倍,約為7000立方公尺,乘上密度0.92 g/cm3,故體重為6500公噸,內部的空間至少要能注水超過500公噸,就能讓密度比水還高而往下沈。

透過注水量的調節,就可以讓重甲機神自由自在的浮出水面或沈入海底了。當然,在機械的設計上就要有相關的「注水—排水」裝置,變得更複雜了,以後如果要公布內部構造的設定圖的話,設計師可要多花一番腦筋囉!

PanSci_96
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海洋下的風暴:南海巨大內波生命史
劉珈均
・2015/05/20 ・2914字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 572 ・九年級

圖片12
圖/楊穎堅提供

台美雙方長期合作海洋科學計劃,歷時15年透徹解析了南海內波生成、傳遞、變形、破碎、翻轉到消散的「生命史」,研究成果刊於521期(5月7日)的國際知名學術期刊《自然》(Nature),論文有來自台韓法美25單位的42位共同作者,其中8位為台灣學者。以往過去內波相關研究多偏重於現象觀察,此為首次解析內波完整的周期與樣態,也改寫了海洋學教科書。

足足50層樓高的南海內波

內波(internal wave)是一種因海水密度垂直分層而引發的波動,發生於海面下。近海面處的海水因對流、波浪運動等「攪拌」,形成密度均勻的混合層,但繼續往下,海水密度受溫度鹽度影響而分層明顯,分層界面受到擾動便產生內波。就像常見的一款玩具,密封玻璃盒內有兩種液體,小企鵝漂浮於藍色液面,搖晃時,液體表面和液體之間皆會產生波浪。

台菲之間的呂宋海峽中,南北向的恆春海脊與巴坦海脊相隔約一百公里,高度也相差不遠(分別為2500公尺與2000公尺高),在此特別的環境條件下,造就了振幅達150公尺的巨大內波,台大海洋研究所教授詹森形容:「這像是波浪的腳打結,自己絆到自己。」波浪行經兩個海脊,連續絆了兩次而堆高振福。台大海研所助理教授張明輝解釋,其他地區如美國、大西洋、泰國與緬甸西邊的安達曼海,內波振幅平均只在50公尺左右,南海內波是目前已知全球最大的內波。

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南海內波剖面圖。photo:Alford et al., 2015, Nature

圖片13
南海內波示意圖,圖中建築為127.4公尺高的台電大樓。圖/楊穎堅提供

據團隊研究,南海內波在兩個海脊之間生成,往西行進至東沙臺地,因深度變淺、波速變慢才變形、破碎、翻轉而消散,影響範圍約在北南海至東沙之間400公里,內波從生成到消散約兩天半。

南海內波可使海水在數分鐘內下沉超過150公尺,水溫驟變12℃以上。內波由潮汐引起,逢大潮時內波也較大,台大海研所副教授楊穎堅說,內波強度亦隨季節變化,春夏季節較大。

內波的影響

內波對海面上的船隻影響不大,但對水下航行與海洋工程的安全影響甚深,海中的結構物如鑽油平台底柱會受到強大的扭力而毀損;內波對生態影響則有好有壞,詹森說,內波會將深海的營養鹽與一些深水海洋生物帶到表層,利於浮游藻類光合作用,成員也觀測到鯨豚會追逐內波覓食;內波有時會將冷水往上推,南灣和東沙島海水均溫因而比大堡礁等地區低,珊瑚礁白化率也較低,壞處則是溫度過低可能讓珊瑚冷休克。

過去幾起潛艇事故也被懷疑是內波所為,潛艇突然被一股力量拉往深海而失事。詹森解釋,潛水艇一般航行於水深100公尺處,臨界深度為水下500公尺,超過此深度潛艇會無法承受水壓。當潛艇遇到內波,突如其來的密度變化會影響潛艇的浮力,潛艇可能失去浮力往下沉,加上被內波迅速往下帶,潛艇承受不住高壓而被擠碎,「整個過程只有十幾分鐘,潛水艇上的人來不及反應。」楊穎堅說。另一方面,內波具有軍事應用潛力,因其會折射聲波,若潛艇跟著內波航行,聲納無從發現潛艇行蹤。

內波不定時生成,不過楊穎堅說,既有觀測資料搭配衛星觀測,技術上已可達到內波預報。

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從衛星看南海內波。圖/楊穎堅提供

無心插柳的研究 「雜訊」躍身期刊論文

2000年初台美合作在東沙島附近作海洋聲學研究,探討聲音在海面下的傳播情況,儀器全數順利回收,豈知偵測所得數據雜亂無章,根本不能用,實驗失敗,團隊還發現海溫在十幾分鐘內降了12℃的怪象。後來團隊發現低溫與雜訊都是內波所致,「波動把儀器亂甩,弄出一堆噪音。」楊穎堅說,為了解決問題,團隊轉而探討內波,一路追著內波回溯到呂宋海峽,詹森笑說:「結果當時那些不要的『雜訊』變成我們現在登在Nature的論文。」

南海內波存在已久,但早年觀測資料不全,沒引起科學家注意。張明輝解釋,早期海洋科學家偏重觀測尺度較大的運動,十幾分鐘的內波置於十幾小時的觀測資料中相當於雜訊。直至1990年代美國石油公司在南海探勘石油,鑽油式平台作業中途遇強流而斷纜,調查後發現是內波所為,南海內波才漸受重視,但過去沒有科學家全程觀測過。

南海地區政治議題相當複雜,台灣的特殊政治地位提供學術單位些許自由空間進入南海作研究,15年來,台美雙方出動研究船於南海探測共計87航次。詹森負責數值分析,搭配衛星資料找出內波可能出現的「熱點」,被其他人戲稱為「在岸上遙控大家作實驗的人」,張明輝則為主導船上實驗的科學家,他說主要方式有為期幾個月的錨定或為期幾天的船測,放一串儀器測量溫度、鹽度、壓力與海流,也有利用水下滑翔機探測。

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張明輝說,內波來的時候可直接看到,因為內波會造成表面碎浪,研究船也配有雷達系統偵測內波。當內波來時,就把船移過去投放儀器。圖/楊穎堅提供

「出海就是在玩命」 船上生活實況

許多人對海洋懷著浪漫想像,真實的船上生活是如何呢?楊穎堅說:「在船上不打更,24小時作業!因為航次太難申請了,且出海每天都在燒成本。」而楊穎堅身為團隊領導人,必須時時掌握情況,不像其他人能輪班值勤。出海的風險也相當大,「許多人沒出過海,不清楚海洋研究過程,出海就是去玩命的。」詹森說,風浪大、暈船是家常便飯,還有許多突發狀況如機器故障、成員生病、遇鋒面,「有風浪我都不敢待船艙,寧可帶救生衣到上面,萬一怎麼樣起碼可以跳出去。」詹森說多年來研究最大感想是:「不要有人定勝天的想法。」

楊穎堅就有驚險經驗,海研三號出海半途突然沒電、不動了,張明輝補充:「船沒電代表你不能控制船,只能在海上隨波逐流,附近有陸地或暗礁撞上去就完蛋,是非常危險的事。」幸好後來船啟動了,但只能往前,無法轉彎或煞車,船長把船開近高雄港再關掉動力,請港務局派船把海研三拖進港。「當時從早上十點繃緊神經到晚上八點進港,壓力才卸掉,我掏個腰包請全船吃豬腳麵線收收驚。」楊穎堅回想時仍餘悸猶存。

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臺美內波研究團隊夜以繼日的於海研一號上進行探測工作。圖/楊穎堅提供

未來研究方向

「了解海洋的變動就能了解氣候的變遷。」詹森表示,內波對於數值模式的模擬結果有很大影響,但以往的全球氣候變遷模型都沒有納入內波。洋流運動與氣候變遷有緊密關聯,若把內波納入模擬,或許就能大幅精進電腦數值模式的可靠度。

內波有可能將冷水或溫水帶往海面,一些學者認為,某些巨大內波造成的海面溫度變化可能影響颱風強弱,不過這還只是個點子,有待未來研究。黑潮的樣貌也是團隊近年感興趣的研究題目,「用現在比較先進的儀器探測,發現黑潮根本不是以前課本上所學那樣,要重新研究。」

楊穎堅也說,內波觀測或許不能「直接地」支援海嘯或地震預報,但執行科學任務時所累積的技術與知識可以間接幫助其他海洋研究。

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海研一號的研究人員正在回收水下滑翔機。圖/楊穎堅提供

延伸閱讀:科技大觀園〈神祕的巨浪–南海內波〉

文章難易度
劉珈均
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