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「追風計畫」20年!臺大教授吳俊傑談亞洲第一個大型颱風研究計畫與生命中的重要颱風

111/08/30 瀏覽次數 705
圖一

圖一:2008 年,追風計畫第二次起飛觀測辛樂克颱風時,研究團隊(吳俊傑為右一)在機艙內合影。(影像來源:吳俊傑講座教授兼理學院長)

颱風是每個臺灣人從小就非常熟悉的天候狀況,但總是期待放颱風假的你,追過風嗎?

「我從小在臺東長大,我追過。」說話的人,是臺灣大學大氣科學系講座教授暨理學院院長吳俊傑,也是 20 年前,主持全亞洲第一個《追風計畫:侵臺颱風之飛機偵察及投落送觀測實驗》(下稱《追風計畫》)的大氣學者。
 

臺東長大見慣颱風,從小追風種子發芽

吳俊傑先是笑容燦爛地拿出手機,螢幕上顯示的是 1975 年 9 月 22 日從臺東外海登陸的貝蒂颱風路徑圖。他露出赤子笑容說,當時還是小學生的他在颱風天帶著弟弟頂風跑出門,所感受到的颱風變化:

「你會先感受到北風,因為颱風是逆時鐘轉的,然後會突然沒風了,那就是你正在颱風眼中,再過數十分鐘後吹起南風,那就是颱風眼已經通過你了。」話到此處,他回到學者的諄諄關懷口氣,「颱風天追風有危險,要提醒大眾不要輕率仿效。」

幼時成長於臺灣東部這塊西北太平洋上颱風頻仍造訪的土地,追尋颱風的熱情種子,也許早就埋在吳俊傑心中。在談臺灣自 2002 年 8 月啟動的追風計畫前,吳俊傑回憶道:「早在 1991 年時,我就在墨西哥追過颱風了。」

90 年代初期,吳俊傑赴美攻讀麻省理工學院拿博士學位,求學期間,隨著指導教授前往墨西哥做「追風志願者」。他提及,自己研究的是颱風動力理論,而指導教授恰巧為了驗證理論,在墨西哥主持用飛機探測颱風的實驗。

「那兩個月的時間,建構出我對野外實驗佈置、技術瓶頸、科學邊界的挑戰。哪裡會知道,臺灣有讓我奉獻追風經驗的機會。」在求學階段難得將颱風理論與實驗融合的機緣,十多年後卻在自己的國家發揮效用,這讓吳俊傑對賈伯斯對史丹佛大學畢業生曾說過的「connecting the dots」格外有感。

「人生是好奇與熱情的無限探索,點點滴滴的積累會逐漸串連成什麼軌跡、發揮什麼效果,我們事先是無法預知的。」這不但是吳俊傑的人生哲學,也是他常用來勉勵學生多探索、多分享的經驗談。
 

投落送技術,測量臺灣家門口的颱風更準

西北太平洋是全球颱風生成最多的區域,臺灣、日本都在這條颱風必經的路線上。對科學家而言,研究對象就在自己家門口、可以親身感受颱風,改進預測,減少國人災損,就是當仁不讓的義務。

2001 年夏,臺灣接連被橫掃花蓮縣及南投縣的桃芝颱風、造成臺北捷運淹水的納莉颱風侵襲,災情慘重;國科會鼓勵科學家提出突破性研究,吳俊傑所主持的《追風計畫》,就在國家有計畫的投入資源中申請到經費,從 2002 年 8 月起,與美、日等關心颱風預測的國家,開啟跨國的團隊研究合作。

吳俊傑指出,《追風計畫》經過一年準備期,佈置飛機與觀測設備、訓練科學家與研發標靶觀測策略,試飛 4 次後,2003 年 9 月 1 日的杜鵑颱風,就是團隊第一次正式「追風」。

團隊分為兩組,一組上飛機,到 1 千公里外投擲 GPS 投落送(Dropwindsonde)到標靶觀測點,取回颱風周圍最敏感區塊的大氣環境資料;另一組則與中央氣象局合作,分析即時傳回的即時資料,並且與衛星及雷達資料套疊。

「在這之前,我們觀測颱風主要是依賴衛星與雷達,無法掌握關鍵風向與風速動態;但我們使用飛機的投落送探測,可以量到颱風在侵臺兩、三天前的風向與風速詳盡三度空間結構。」吳俊傑記憶鮮明的念出他的第一篇新聞稿「飛繞杜鵑渦」的標題。
 

投落送技術,將颱風預測誤差再降低 2 成

臺灣啟動追風計畫後,成果卓然。而若提到最有印象的颱風,吳俊傑馬上聊起了 2008 年的辛樂克颱風。

「那年我們佈置了一個大型的 T-PARC 實驗,與美國和日本合作,共動用了四架飛機,預備觀測太平洋上颱風的生命歷程,全世界的大氣專家都在關注。」吳俊傑說,那是為期八、九月兩個月期程的觀測實驗,但八月卻一個颱風都沒出現。國際研究團隊在臺灣,日本,及關島中間佈置了天羅地網,卻沒有颱風現身,進入九月後,科學家只能更緊張倒數。

「到了 9 月 7 日,辛樂克颱風出現了!」直至 14 年後,吳俊傑談起辛樂克還是歷歷在目,「辛樂克的生命週期持續了 10 天,也有罕見的雙眼牆現象,追風計畫連飛了三天,整個跨國團隊更是連續飛了 7 天,獲得無比寶貴觀測資料。2008 年辛樂克颱風個案在颱風研究史上,貢獻了破紀錄的 70 餘篇專業期刊研究論文,科學家紛紛用不同的角度,來討論辛樂克的形成,移動,標靶觀測效益,強度及結構演變,眼牆動力,及溫帶變性。」

追風計畫觀測得到的投落送資料,以美國國家氣象局的全球模式預報系統(NCEP/GFS)為例, 對於 24 - 72 小時的颱風路徑模式預報,平均可以減少 2 成的誤差。
 

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圖二:由吳俊傑繪製的 2008 年 9 月 11 日辛樂克颱風飛行觀測路徑。(影像來源:追風計畫網站)

極端氣候下,未來颱風的演變

八月又逢颱風季,據中央氣象局的颱風資料庫,雖今年整體颱風數已達 8 個,仍無侵臺颱風;但剛經過日本的(13 日下午)第 8 號輕度颱風米雷已在靜岡登陸,據日本氣象廳公告,包含石川、靜岡、秋田等 5 都道府縣都進入「特別警報」警戒,處在危險場所的民眾皆須撤離,據華視新聞報導,米雷為日本本州中部帶來短時間內的強降雨,甚至還有少數土石流。

「颱風季還沒結束,今年會形成幾個,又會來臺灣幾個還很難說。」吳俊傑指出,隨著全球暖化速度加劇,據目前電腦模型推估,世紀末時,地球均溫可能上升 2-4 度 C。

氣候變暖,颱風會怎麼樣?氣候變遷災害風險調適平臺推估,暖化將使海面的溫度與水氣含量增加,降水能力較強的颱風發生比例變大。若只考慮降雨強度的改變,21 世紀末,侵臺颱風個數可能減少,而強颱與強降雨的比例可能會增加。

目前科學界的許多研究指出全球暖化後,在本世紀末全球颱風可能變少與變強的推測,然而實際上颱風在不同洋面的樣態如何,吳俊傑認為還需要更深入研究來判讀。他鼓勵後進學生,「大氣科學是相當特別的專業,既是數學,物理與化學的延伸,更是資訊與數據科學的展現。現在氣候變遷及永續防災議題受到高度重視,在科技發達,資料透明開放的當下,只要有足夠的好奇心與敏銳度,這是非常合適探索科學的敲門磚。」
 

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