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颱風來時要幹嘛?–親臨現場一探河川裡的秘密
 
 
這幾年,大數據與人工智慧火熱著,因為藉著分析巨量的資料改變了世界,但是縱使它創造奇蹟,資料卻是不可或缺的基本元素。在氣候變遷下,台灣遭受颱風大雨侵襲而造成災害已是常態,為保護生命與財產,水利人努力的防止橋墩嚴重沖刷避免橋樑倒塌,但還能做什麼?水文監測資料將是所有研究與設計的基礎,不過資料得來不容易,尤其是颱風天,更需要一批勇於面對風雨的人去收集。這是一件特別的工作,與大家想像的實驗室不同,因為我們的實驗室是不受控制的真實世界,也希望讓大家知道亮麗的新技術背後都有一群默默付出的伙伴與一段看似沒什麼的工作。
 
聽講心得(撰文|孫維新館長)
 
上週五(05/12)晚間的第四場春季展望演講,由國家實驗研究院台灣颱風洪水研究中心欉順忠博士擔綱,欉博士以「颱風來時要幹嘛?-親臨現場一探河川裡的秘密」為題,帶領我們認識颱風對臺灣河川的影響,以及水文研究發生的第一現場!

        在講座開始時,欉博士將臺灣的土地比喻成媽媽,而颱風則是奶水,在灌溉上功不可沒,因此比起自然災害這個稱呼,倒不如以較為中性的自然現象形容為佳。不論是平時或颱風時期,水文監測資料向來得之不易,就像電影《Twister》裡面一樣,要得到龍捲風的數據很難,科學家要開車將感測器送進龍捲風中,把性命和財產拋之腦後。他開宗明義的表示,希望讓大家瞭解他們真實的工作,雖然可能默默無名,卻是腳踏實地,而且有其必要性的。

        河堤、河邊的親水公園一直是假日悠閒的好去處,但在河邊會看見甚麼?想必大家都能輕易聯想到有水、或是散落的消波塊,然而不僅止於此,有時可能有裸露的橋墩。看上去或許沒什麼,但是魔鬼藏在細節裡,經水流嚴重沖刷之後的橋墩,是有倒塌的可能!欉博士展示了莫拉克颱風時的雙園大橋,以及蘇利颱風時的中正大橋。這並不是橋的結構問題,而是水將橋墩周遭的沙子帶走,同時保持橋墩平衡的力量逐漸消失。

        欉博士指出,就連大家散步經過不同高度的堤防,也有決定的關鍵因素。他開始介紹整套設計流程,首先當然是需要水文監測的資料收集,如降雨狀況、水流速度等,再來進行分析,由電腦計算決定設計的降雨與河川的流量,最後是堤防的規劃和施工。他也講到關乎大家生活的防災預警,推薦了一款行動水情APP,不只能夠得知颱風進度、降雨情形,也能得到是否會淹水等最新訊息,如此也就不必等候辛苦的記者冒著風雨播報。

        每逢夏秋交際之時,颱風會頻繁的經過臺灣,同時帶來豐沛的雨量,欉博士以莫拉克颱風為例:世界年平均雨量約莫970 mm,而莫拉克颱風的降雨量多達他的三倍之多,可見臺灣的洪水來的很快,但臺灣川短流急,如此大量的水來得快去得也快,很難留住。為了在這樣的「實驗室」做研究,欉博士與團隊需要與時間賽跑,要在現象發生的當下趕到現場,有時即便坐了高鐵,也因水流來去很快的特性,錯過了資料。

        颱風來時要做什麼?欉博士與團隊為了獲得觀測資料,不管颳風下雨,都需要親臨現場進行儀器巡查、前往測站進行流量觀測,也要做淹水狀況的巡察和紀錄等。流量的計算是來自於流速乘以河道切面面積,現在通常都藉由儀器ADCP進行測量,其原理是藉由聲波偵測水中雜質,並計算水中流速和整個面積,相較其他方法,ADCP最大的優點是研究人員不必在水中工作,也提高了觀測結果的正確性。

        現今全球暖化帶來的氣候變遷同樣也影響著河川變化!臺灣河川系統複雜且差異性大,面對到的水患包括河川潰堤、橋墩沖刷、泥沙淤積、淺層崩塌,和都市淹水,藉由數值模式的分析計算,這些水患能在防災應變、設計規劃上達到一定的加強和改善,碰到的困難點在於監測不足,與觀測品質。針對這樣的困難點,欉博士介紹了今天的重點之一:試驗流域,建置試驗流域是為了更好的分析資料跟減少變因,以達到觀測的品質和監測密度,讓觀測分析更加準確,以對臺灣的水文現象有更多的了解。他介紹了兩個颱風洪水研究中心目前的試驗流域:一是宜蘭河流域。它乘載了颱風降雨,為一天然河川系統和山區平原地形;另一是高雄的典寶溪流域。此區西南氣流旺盛,為人工渠道排水,流域地形平坦。兩區域的水文監測項目為雨量、河川水位、流量推估,和淹水深度。

        在演講的最後時分,欉博士提到了這個世代正在快速變化。現在大數據與人工智慧成了大家熟悉的名詞,藉分析巨量的資料,我們確實看見了改變。不過,他再一次強調颱風洪水期間,擁有現場資料的重要性。有了資料,我們才能夠使用、開發,進而創新!不論是冒著風雨得到的觀測資料,或者建置試驗流域的監測分析,若將資料蒐集與產生比喻做一塊錢,而之後的分析模擬能帶來一億的利潤,那麼在這樣努力不懈的付出工作裡,我們是否也看得見一塊錢的價值?大家都很敬佩欉博士與團隊展現出的精神!

 
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