危橋示警　台灣首創「斷橋預警」系統

近台灣掀起一股露營的風潮，正逢暑假期間，野外溯溪、戲水活動盛行，然而消暑玩樂之餘別忘了，水域安全的觀念尤為重要。

根據內政部統計近年的各級水域救援數據，平均每年約有 700 多人溺水，死亡人數超過一半，其中又以發生地點為溪河的事故案件最多，而且這個數字正在逐年增加……。

全球溺水死亡的人數，比你想像中更多

2021 年 9 月，一篇發表於專業醫學期刊《刺胳針全球衛生》（The Lancet Public Health）的研究顯示，比起其他重大公共衛生問題，溺水在全球各地造成的死亡人數更多，然而這點卻很常被忽視。

研究中提到，在高收入國家中，溺水為 1～24 歲兒童和青年人的第六大死因；在澳洲、法國、紐西蘭、瑞士和美國，則是 1～4 歲兒童的第二大死因。而在中低收入國家，溺水的死亡率是高收入國家的三倍以上。

在溺水死亡率居高不下的背後，可能包括監督過失與兒童缺乏游泳技能的問題。

除了休閒活動之外，無法預測的天災──洪水，也是造成溺水死亡率偏高的原因之一。由於氣候變遷，遭受洪水災害的人數，以及相關的災害嚴重程度都在增加，預估未來還會持續上升。

值得注意的是，氣候變遷也導致海洋變暖，進而影響世界上從事漁業或水產養殖的 6000 萬人，也迫使小規模的家計型漁業（artisanal fishery）需要到更遠的地方捕魚。這意味著船隻需要停泊在不熟悉，甚是不適合的水域中進行長時間的捕魚作業，導致漁民落船溺水的風險也跟著提高。

容易被忽視的危險水域

• 溪流

台灣溪流多數蜿蜒湍急，河道可能會有高低差或縮減等情形，從事溪流的水上活動時，應謹慎評估該溪谷地形的風險。另外，一條溪流的流速並非均一致，而是呈現分層；水面及靠河床處往往流速較慢，水面下則較快，這點亦被輕忽，還需多加留意。

例如台灣溪域中蠻常出現的「翻滾流」（backwash），溪流經過瞬間落差的地形（如：瀑布、攔沙壩、水壩等）時，在重力作用下，下沖的水流會將落水處侵蝕凹陷，由於撞擊河床後的水流方向改變，以逆流的方式流向上游，而上方的空氣也會被水流捲入，當水流的浮力大於流動的慣性時，上下水流就會來回捲動，就形成一個不停翻滾的迴圈；人會因此卡住，甚至被吸附翻滾而無法脫離，造成嚴重傷亡。

除翻滾流外，水面下還可能暗藏「渦流」（又稱漩渦）。

渦流由反水流形成，是一種漩渦型水平滾動的水漩；水流經石頭孔隙時會相互推擠，進而形成圓錐狀渦旋（Vortex），渦流會捲入從旁流經的物或人，將其捲沉至水底或石縫間，無法脫離。

除水流外，另一潛在殺手則是石頭。除了長期受水流影響外，其上附著的蘚苔、藻類等也使得石頭表面變得光滑，踩踏行走時若稍有不慎，則可能跌入水深處，情急下便提高了溺水風險。

• 海邊

於海邊戲水時，「離岸流」（Rip current）容易被忽視但卻隱藏著巨大危機……。

離岸流又稱「裂流」，為一種從海岸帶到海中、向外海方向快速移動的海流，流向幾乎與岸線垂直。離岸流和巨浪並不相同，通常是毫無防備的情況下突然出現，而且在任何天氣條件下都可能發生，持續時間從幾分鐘到幾星期不等，可能突然出現、突然消失。若發現該水域兩側均為海浪，但中間出現相對平靜無浪的區域時，應有所察覺此處有離岸流，盡量遠離。

強勁的海流能將強壯的人迅速帶離海邊，將人推向外海，若試圖抵抗，則會因體力耗盡而發生溺水事故。若不幸遭遇離岸流時，可試著讓自己漂浮於海面，保留體力揮手向救生員求助。

溺水時，比你想像得更難求助

也許你想像中發生溺水時應該是用力揮打四肢拍水、大聲喊叫等大動作來呼救，但其實不然。

當人溺水時會想拼命嘗試把頭伸出水面呼救，若過程中不甚吸入水使聲帶進水，聲帶及上呼吸道因而緊繃，造成無法順利發聲。

等到無力、頭部低於水面時，冰冷的水流入上呼吸道引起咽喉痙攣緊縮、氣管收緊，再後來喉頭放鬆，便會使大量水份灌入呼吸道及肺部，肺泡無法換氣，人體因此無法呼吸而窒息，導致腦部缺氧受損甚至死亡。

整個溺水的過程遠比我們想像中來的無聲無息，這致命的傷害僅短短幾分鐘，即使一旁有人也難以察覺，直到溺水者無意識漂浮於水面時已為時已晚。

而兒童溺水事故，也比想像中更危險，為台灣 5 歲以下幼童的三大死亡原因之一。

幼兒處於溺水狀態時，較成人更加難以察覺，家長往往以為有在旁照看就能避免憾事發生。而大部分溺水後的兒童，都會有嚴重的腦缺氧後遺症，影響著日後正常的生活機能。

但有些徵兆可幫助大家判斷，孩子是在游泳還是正在溺水，例如：眼神呆滯無法聚焦、身體呈垂直且腳沒有活動等等。

溺水救法及注意事項

看到有人溺水時，若不是接受過水難救助訓練的專業人員，請不要貿然下水施救！

切記救溺五步驟：叫叫伸拋划。

叫：大聲呼救。

叫：撥打 119 求助。

伸：利用延伸物，如：竹竿、樹枝等，讓溺水者抓住。

拋：向溺水者拋送漂浮物，如：瓶、球、繩等。

划：利用大型浮具，如：救生船、救生圈等，划向溺水者，將之救援。

除此之外，夏季從事水上活動時，暖身需要做確實，避免抽筋、肌肉痙攣等情況，並且選擇有專業救生員、救生裝備的安全水域環境。如果出現身體不適、飲酒後、精神情緒狀態不穩定時，請不要輕易下水！

最有效的預防不外乎就是將基本的水上安全、游泳技能，融入進教育課程，從根本上幫助防止溺水事件的發生。

參考資料

1. Medd, D. R., Scarr, J., Larson, K., Vaughan, J., & Krug, E. G. (2021). Drowning Prevention: Turning the Tide on a Leading Killer. The Lancet Public Health, 6(9), e692–e695.
2. 秘境苦花潭溺水事件：如何判斷渦流、翻滾流與渡溪安全
3. 海邊戲水 先來認識「離岸流」—台灣環境資訊協會－環境資訊中心
4. 離岸流—維基百科
5. 溺水的人其實不太會掙扎，乾性溺水也可能致命！（懶人包）—照護線上
6. 兒童溺水知多少—中國醫藥大學兒童醫院
7. 發現有人溺水，救溺五步驟—臺北市政府消防局防災科學教育館
8. 救人五招：「叫叫伸拋划」—中華民國紅十字會

國民法官生存指南：用足夠的智識面對法庭裡的一切。

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《放不放颱風假就看它！——幫助衛星精準氣象預測的「掩星技術」》
• 作者 / 科技大觀園特約編輯｜曾繁安

新颱風生成後，大家最關心的就是颱風的路徑、帶來的風雨大不大，以及——到底放不放颱風假？要能預測和評估颱風的走向影響，可靠的氣象觀測資料是不可或缺的。這就不得不提，在我們頭頂上認真執行觀測任務的人造衛星，以及它們身懷測知氣象變化的絕技！

貢獻全球氣象資料，福爾摩沙衛星功不可沒

過去福爾摩沙衛星三號（福三）執勤十年，為全世界多個氣象中心與研究單位提供無以計數的資料，可謂台灣在國際氣象上的外交大使，於減少天氣預報誤差的貢獻度上，更曾被評為全球前五。福三榮退後，接棒的福爾摩沙衛星七號（福七）也在今年二月完成任務軌道的全部部署。福三和福七都不只有一枚衛星，而是由各 6 枚衛星組成的衛星星系（constellation）。每一枚衛星就像在不同位置巡守、收集氣象情報並互相通報的將士，使得觀測範圍可以覆蓋地球各個區域，提供即時而完整的三維觀測數據。

但福七與行經南北極的「繞極衛星」福三不同的是，它在南北緯 50 度間軌道繞行，主攻台灣、赤道與中低緯度颱風盛行區的觀測。因此福七可以提供密集度更高、更多的溫度、壓力、水氣等氣象資料。國家太空中心推估，它可提升氣象預報準度 10% ——以颱風為例，可以讓 72 小時的路徑誤差改善 10%，協助我們更精準地評估氣象變化與預防災害。

每日可提供 4000 點大氣垂直剖線資料、大幅提升全球氣象預報準確度的福七，究竟是怎麽辦到的？答案就是掩星技術 (Radio Occultation) 。

掩星技術，讓衛星成為太空中最精準的溫度計！

在天文學上，「掩星」指的是一個天體，在另一個天體與觀測者之間通過，產生的遮蔽現象。但英文中的「Occultation」，也可以指前景中的物體，阻擋遮蔽背景中任何物體的情形。而所謂的「掩星技術」，就是利用電磁波訊號在經過大氣層時，會因穿透不同溫度、壓力或濕度的空氣層，被「遮蔽」而產生轉向、變慢、減弱等的特性，來反演出地球上空之溫度、氣壓和濕度。

衛星與衛星之間，本來因為地球的阻隔看不到彼此，但可以接受來自彼此的電磁波訊號。福七的主要酬載儀器——全球衛星導航系統無線電訊號接收儀」（TGRS），可以接受美國全球定位系統（GPS） 和俄羅斯全球導航衛星系統（GLONASS）全球定位衛星通過大氣與電離層的折射訊號。接著，通過計算電波訊號的偏折程度，就可以反演出大氣與電離層中的溫度、水氣、壓力、電子密度等數據。

掩星技術在 1995 年才開始投入應用，而從 2006 年的福三，到如今福七計劃中積累的研究經驗，使台灣成為這項新穎技術領域的佼佼者。掩星技術所得到的資料具備高準確度和解析度，也擁有不需要大量接收訊號的衛星，就可以得到大範圍數據、降低成本的優勢，不僅可以用作氣象預報，更能幫助我們監控和增進對氣候變遷的瞭解。

衛星加上同位素的助攻，可以使天氣預報更精準

另一方面，除了改善觀測一般氣象資料如溫度、濕度、大氣壓力等參數的準確度，在氣象觀測中新增測定不一樣的參數——如大氣水分子的同位素，也可以讓我們的天氣預報更精準！

過去礙於資料的取得有限，同位素分析在氣象觀測與預報中常被忽略。但近年來人造衛星技術的發展，為氣象科學推開新的一扇窗。來自歐洲太空總署、搭載光譜分析儀的衛星 IASI ( Infrared Atmospheric Sounding Interferometer )，讓東京大學的研究團隊，可以利用其所搜集到的大氣水氣資訊，在氣象預報的模型中，第一次嘗試納入同位素資訊的考量來做分析。

我們都知道，擁有相同質子數、不同中子數的氫與氧元素之同位素，會讓個別水分子的重量變得更重或輕一些。水分子同位素對氣相和液相轉換相當敏感，與一般的水分子 H₂O 相比，較重的水分子如 H²HO 或H₂¹⁸O 會更傾向於凝結成水珠，或更難蒸發。因此蒸發與降雨過程等大氣運動，便會影響不同同位素水氣分子的分佈。追蹤它們的行跡，能增進我們對氣象系統的瞭解。

研究團隊以 2013 年在日本發生的低壓事件作為參照，發現納入同位素的數據之後，氣象模型能更好地模擬這次事件的整體氣壓情形。而在全球的尺度，尤其是中緯度及北半球地區，融合同位素資訊後，氣象預報如氣溫及濕度預測的準確度，也都有所提高。雖然這只是初步的探究，但科學家期許，未來進一步完善氣象觀測衛星對同位素資料的收集，能使人類更往精準氣象預測的目標邁進。

人造衛星就像是科學家的千里眼，能觀測千里之外的風雲變化。發展衛星技術，不僅能讓我們更精準預測氣象，在全球化的現代，也能在國際上發揮「Taiwan Can Help」及互助的精神；各國對航太技術的投入與數據資源共享，更是科研工作與人類社會的一大福音。

參考文獻

• 福衛七號星系佈署完成
• Wikipedia-Radio occultation
• 掩星觀測簡述
• 福衛七號／何謂掩星技術？這裡一次解答
• 台灣太空科技扎根30年 未來1年1衛星發射
• Better weather forecasting through satellite isotope data assimilation
• IASI data product profile

〈本文選自《科學月刊》2020年9月號〉

• 賈新興／臺灣大學大氣科學系博士，前中央氣象局長期預報課課長，現職為天氣風險管理公司總監。

夏季是颱風出現的季節，往年的 7 月平均會有 3～4 個颱風生成。但今（2020）年 7 月卻罕見地無颱風生成，主要原因是季風槽受太平洋高壓，以及較大的垂直風切所導致。

颱風消失了？生成條件大盤點

每年的 7 月是颱風開始活躍的月份，平均而言，7 月都有 3～4 個颱風生成，從 1951 年以來的颱風生成資料顯示，歷年 7 月最少都有 1 個颱風生成，最多則有 8 個颱風生成，分別是 1971 年 7 月和 2017 年 7 月。

然而今年的 7 月，整個西北太平洋海域卻靜悄悄的，沒有半個颱風生成，到底是發生了什麼事，讓 7 月颱風銷聲匿跡了呢？就讓我們一一檢視颱風生成的條件。

生成條件一：溫暖的洋面

颱風生成在海面上，廣大的洋面能提供足夠水氣，當水氣蒸發釋放潛熱時，就可以讓颱風有足夠的能量成長。

一般來說，當海水溫度超過 26°C 時，才會產生足夠的水氣。而西北太平洋地區，每月氣候平均的海溫都在 27°C 以上，其中 2 月的平均海水溫度也有 27°C（圖一）。

因此，西北太平洋溫暖的海域，時時刻刻都有足夠的水氣提供颱風生成所需的能量。從西北太平洋區域今年 7 月平均的海水溫度分布圖發現，整個西北太平洋的海溫至少都超過 29°C（圖二）。

溫暖的洋面，雖然提供了足夠的能量，但為什麼颱風仍舊長不出來呢？讓我們再檢視其它颱風生成的動力條件！

條件二：活躍的季風槽

颱風是個逆時針旋轉的低壓中心。夏季時，當北半球的西南季風，和太平洋高壓所帶來的東風或東北風相遇，兩者所造成的輻合作用，會使低氣壓的漩渦繼續加深，讓風速增強。

當低氣壓的近地面最大風速到達或超過每小時 62 公里或每秒 17.2 公尺時，我們就將它稱為颱風。這個伴隨西南季風和太平洋高壓南側的東風或東北風相遇的地方，通常稱作季風槽，或是俗稱颱風生長的故鄉。

從 7 月大氣低空風場的氣候平均圖，可以看到西南季風和太平洋高壓南側的東風形成的季風槽，從東經 120 度往東南方向延伸至東經 160 度。比較今年 7 月的大氣低空風場（圖三）可以發現，整個季風槽不見了，原來應該是季風槽所在的區域，一整個都被太平洋高壓的東風所佔據了。

而太平洋高壓是個穩定且下沉的空氣，但颱風是個垂直發展的低氣壓，因此，偏強的太平洋高壓讓今年的西南季風無法深入至西北太平洋區域，剷平了颱風的家，也就讓颱風長不起來了。

條件三：垂直風切不能太大

另外，颱風垂直發展的高度至少可以達到對流層頂的高度，因此當高空風和低空風的風向差異太大時，也就是一般我們所說的垂直風切太大時，就無法讓水氣凝結所釋放出的潛熱更有效地提供颱風發展，造成颱風的垂直發展不好，颱風就不容易生成。

根據7月氣候上的垂直風切分布顯示，在西北太平洋區域的風切平均介於 -10～5之間。但今年 7 月的垂直風切，則介於 -10～10 之間，明顯比氣候平均值高，因此不利於颱風的垂直發展。

都是高壓和垂直風切惹的禍！

從以上颱風的生成條件來看，今年 7 月雖然有足夠的水氣提供的能量來源，但要讓颱風旋轉起來的季風槽，因為太平洋高壓太強，使得季風槽無法向東推進到西北太平洋區域；偏強的太平洋高壓帶來穩定的下沉空氣，連帶的也讓垂直風切太大，颱風更是長不起來！

今年 7 月的太平洋高壓太強，不但讓颱風長不起來，連帶的也是造成臺北創下自 1897 年以來的最高溫紀錄 39.7°C 的原因之一！至於為什麼今年的太平洋高壓如此強大，就是另一篇故事了。

〈本文選自《科學月刊》2020年9月號〉

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