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颱風過後的地貌變異:滾滾黃水山上來

地球觀測就是利用從衛星與空中的遙測技術輔以其他地面的量測技術,以收集分析探討地球的物理、化學與生物狀況的科技方法。2015年八月蘇迪勒颱風與九月杜鵑颱風連續侵襲台灣北部,對新北市烏來地區帶來黃泥水,從衛星影像與航照可以看到颱風造成的地表變遷,原來都是他們惹的禍--山崩、土石流
 
 
 
地球觀測就是利用從衛星與空中的遙測技術輔以其他地面的量測技術,以收集分析探討地球的物理、化學與生物狀況的科技方法。2015年八月蘇迪勒颱風與九月杜鵑颱風連續侵襲台灣北部,對新北市烏來地區帶來黃泥水,從衛星影像與航照可以看到颱風造成的地表變遷,原來都是他們惹的禍--山崩、土石流。
 
衛星影像與航照是觀測地表地貌的好工具
 
蘇迪勒颱風於2015年8/7-8/8侵襲台灣時,於新北市烏來區帶來了豐沛降雨,其中8/8清晨05:00-07:00間,其平均降雨強度高達80 mm/hr,事件總累積雨量達798 mm,其中3、6、12小時最大降雨量皆高於200年重現期。如此豐沛的降水導致南勢溪流域內的烏來山區誘發了區域型土砂災害,如山崩與土石流。從坡面上宣洩而下的土砂溢淹道路造成台9甲線多處阻斷,孤島效應更使福山、信賢部落對外聯繫中斷。蘇迪勒颱風堪稱2004年艾利颱風以來,造成臺灣北部最為嚴重之強降雨事件。為了於災後迅速掌握山區災況,即時的衛星影像與航照或無人飛機可用來作為判釋地形貌變異的基礎,快速清點山崩與土石流的分布位置,建立成山崩目錄。透過此一分析,可釐清災後山崩發生位置、面積與潛在誘發堰塞湖等二次災害之潛勢,對於山區聚落救災資源分配規劃亦有顯著助益。
 
颱風帶來破壞地貌的災害
 
就山崩災害而言,邊坡淺層岩屑崩滑的發生原因,是受到短延時強降雨的直接誘發。另外,牽涉岩體滑動之大規模崩塌災害,除受長延時累積降雨促發因子影響外,還受區域地質構造以及地下水條件等的影響。由林務局資料顯示,南勢溪集水區山崩面積於2013年約為25公頃,在2015年蘇迪勒颱風後,已激增至87公頃。整體而言,坡面風化與崩散的土層最終將伴隨雨水匯入溪流,致使原有溪水濁度提高。由於蘇迪勒颱風之短延時降雨量達到近十年之峰值,引起大台北水源保護區原水濁度飆升。在平時,原水濁度約20 NTU;颱風災後原水濁度達40,000 NTU,其幅度遠超過淨水廠處理6,000 NTU的負荷上限,因此造成自來水的減供或停水,影響民生甚鉅。在分析山崩造成溪水濁度抬升的議題上,可採用遙測影像光譜變化結合地面測站的實測值,研析河道濁度變化的關聯性。此外,上游山崩沖刷夾帶而下的土砂,亦可藉由遙測影像釐清其於河道內之淤積位置與範圍,瞭解降雨入滲反饋至河川的流量變化與土砂運移歷程關係。圖1顯示蘇迪風災一個月後,南勢溪上游山崩之土砂仍有大部分淤積於南勢溪屈尺段凹岸處,而南側呈南-北流向之平廣溪則有大量崩積土砂淤積於主河道內。

遙測影像有利於廣域地貌變異之快速量化分析
 
遙測影像可用於廣域地貌變異之量化分析,快速地獲得大尺度判釋與滿足長期監測之目標。以蘇迪勒颱風重創烏來地區為例,利用法國SPOT-6衛星所拍攝之太空遙測影像,蘇迪勒颱風災前(2015/7/14)及颱風災後(2015/9/18)兩期影像,利用色調變化進行山崩判釋。圖2顯示以平均棒球場面積2.1公頃估算達到18座棒球場;若以平均足球場面積0.8公頃估算達47座足球場!可見其蘇迪勒颱風發生後,於烏來地區造成相當嚴重之災害。其中,一度造成平廣溪阻塞,此為平廣路上邊坡之淺層岩屑崩滑造成 (照片一、圖2標示A點),而台9甲線10.2K之忠治里崩塌尤為嚴重(照片二、圖2標示B點)。

我國國家太空中心自主發展的福爾摩沙衛星五號預定於2016年初發射,而福爾摩沙衛星二號於2004年5月21日發射成功迄今,已遠遠超過其設計的任務壽命5年,目前為止已經使用了11年,仍在服役。我國民間產業也有自主能力可以進行各種地表地貌的監測分析與應用。對於具潛在易致災之山崩或土石流高潛勢區,可以利用微地形判釋技術分析災前致災規模與影響範圍等,達到災害預判效果。鑑於歷史災害發生前之地貌變異及微變動分析之重要性,從2009年莫拉克風災後,經濟部中央地質調查所統籌於2010-2015年完成臺灣全島高精度地形,並進行潛在大規模崩塌判釋,以期避免類似小林村之憾事再次重演。惟判釋之大規模崩塌區位是否具確切活動性,仍需納入其他評估手段謹慎釐清。未來若能進一步整合其他先進的地球觀測技術如雷達影像差分干涉、高光譜影像、熱紅外線影像等,配合政府釋出之公開巨量資料,結合產官學研等產業共同落實應用,勢必有助於提升台灣天然災害防減災技術以及世界上的能見度。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播:小王子眼中21世紀的地球」執行團隊撰稿)
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