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探索海洋表層–由海面特徵探知水下流動

96/05/07 12686

黃中｜臺灣大學新聞研究所

海洋占地球表面積的70％，海洋與大氣藉由通過海平面的熱量、動量、氣體等的傳輸而相互牽制。大氣對海洋的溫度變化非常敏感，例如聖嬰現象是因為東太平洋海洋溫度異常上升，使得赤道地區對流旺盛的區域向東移動，進而影響大氣環流，造成全球的氣候異常。因此，大氣與海洋之間「通量」的正確計算，成為近年來海洋科學家研究的重點之一。

要正確計算大氣與海洋之間的通量，就必須了解大氣與海洋交界面「紊流混合層」的流場變化。中央大學水文科學研究所蔡武廷教授從事海洋研究多年，他的「海面紊流生成機制」計畫便是探討海面下的紊流如何造成海洋表面特徵（例如溫度與粗糙度），再試著逆向自海面特徵尋找與海面下紊流的關係。他以數值模擬的方法，同時計算海面與水下的流場變化，這些模擬的結果與國外學者以精密儀器實際測量的結果吻合。

由於遙測技術的進步，要量測海面特徵已非難事，例如溫度分布可透過紅外線照像儀取得，但若要進一步量測水面下立體空間的流動狀況則十分困難。而蔡教授建構的電腦數值模擬方法，只需海面資料就可探知水下情況。蔡教授指出，例如實驗科學家測得海面溫度的分布與特徵，想了解水下流動狀況，便可透過他的電腦模擬計算出來，「就像我看了你的臉色，就可知道你的身體狀況如何」。有了水下流動狀況，就可更精確地計算海面的通量。

蔡教授表示，海面下1公尺深的海水所儲存的熱量與海面上方幾百公尺高的大氣相等，因此海洋表面微小尺度的流場也可能在全球環境變遷中扮演重要角色，猶如法拉利跑車車輪上的螺絲。

深度閱讀

風場引起的水面條紋：http://www.cc.nctu.edu.tw/~tsai/Langmuir.htm，04/06/2007。
生地化循環：http://140.115.123.30/gis/globalc/CHAP0801.htm，04/06/2007。
談聖嬰現象：http://www.sinica.edu.tw/as/weekly/87/677/06.txt，04/06/2007。

資料來源

《科學發展》2007年5月，413期，80頁

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