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2015.03.10

環繞國土海疆的海洋雷達網!環台岸基海洋雷達測流系統建置完成

台灣位處連結南海與東海交會的西太平洋邊隅,除了波浪與潮汐外,附近還包括黑潮主流、中國沿岸流與南海海流等主要洋流,且夏、冬兩季的流況不同,這些海洋物理特性深深影響著台灣的氣溫、濕度等氣候條件,同時也影響了航海、漁場及海洋能源開發等經濟活動。這樣複雜且影響甚巨的海洋環境,使我們必須加強海象環境長期監測的工作,以達成海洋立國的願景。



(上圖) 2015年1月剛建置完成的新北市貢寮區馬崗測站雷達觀測範圍與海流資料產出品質。

傳統上人們透過漂流浮標、錨碇浮標及研究船執行海洋海象觀測任務,然而這些海上作業不僅因為海象變幻而增添風險,觀測成果亦僅侷限於觀測設備通過的測線上,而且所費不貲。因此,在1980年代後期,世界各國紛紛將雷達技術導入海洋環境監測應用,以超視距海洋雷達建置大範圍、長時間、全天候、低成本的觀測平台。

2009年國家實驗研究院台灣海洋科技研究中心成立之初,即展開「台灣四周海域表層海流即時觀測平台計畫」,在海巡署、國產署、軍備局、工業局、墾管處、東管處、海博館、新北市等機關協助提供適當場址下,6年間於台灣沿海建置了17座海洋雷達,完成「環台岸基海洋雷達系統(Taiwan Ocean Radar Observing System, TOROS)。目前此觀測平台逐時提供台灣周遭約150公里範圍內、相當於5.4倍台灣島面積大小海域的表層海流資訊,開啟了我國前瞻海洋科技支援海洋事務管理及海洋科學研究的新世紀。

千里眼與順風耳  觀測環台表層海流

雷達會發射電波訊號至觀測區域,再接收來自觀測區域的回波訊號並加以分析,即可偵測物體之距離、方位、高度、速度、大小等資訊,其功能如同人體的眼睛和耳朵。國研院海洋中心建置的海洋雷達系統,觀測距離長達150~200公里,只要整合兩座雷達站的觀測數值,即可得出表面海流資訊,因此海洋中心沿著台灣海岸線,每隔70~90公里建置一座雷達站,實現大範圍、長時間、全天候、低成本的海域環境監測。此類超視距海洋雷達系統可謂是海洋的千里眼與順風耳。


(上圖) 超視距海洋雷達的發射天線(左)與接收天線(右)。



台灣的海岸線長達1200公里,海洋中心的同仁在環繞台灣3周後,選定20餘處較適當的位置,規畫建置超視距海洋雷達系統。為了發揮最大觀測效益,又要避免電波訊號受到干擾,測站多位處偏僻的海岸,用地、電信、電力的取得往往成了最大挑戰。海洋中心結合優秀的海洋科學家及系統整合工程師,為偏僻的海洋雷達站提供有效、穩定的電力、電信方案,並為每座測站依其環境及洋流狀況逐一進行最佳化參數的分析,以提升觀測精度及穩定度。2015年1月,海洋中心於新北市馬崗漁港建置第17座測流雷達系統後,達成了環臺測流的目標。


(左圖) 近即時環台海流觀測成果圖例。



防災減災救災  預警救難的無形英雄

2014年6月,墾丁南灣發生遊客落水失蹤事件,海洋中心TOROS團隊獲知後,根據雷達觀測的表層海流資訊模擬漂流方向,研判失蹤者應仍在南灣海域內,不會向外漂出,並將此訊息提供給海巡署,最後海巡署果然在推測地點附近尋獲。相信未來若能將TOROS的資訊正式導入海巡署的海難搜救系統,必能有效提升搜救的效率。

海洋中心亦與墾管處就南灣海域遊憩風險管理進行合作,由海洋中心架設專屬資訊交換平台,提供墾丁周遭海域的表層海流觀測資訊,並結合海洋中心另一項研究成果「海象模擬平台」(Taiwan Ocean Prediction System, TOPS),提供海流預測資訊,協助墾管處執行遊憩風險管理。未來TOROS團隊亦將開發海嘯波傳遞預警偵測功能,提供一、兩百公里外海嘯波傳遞之即時觀測訊息,以因應馬尼拉海溝發生地震時,可能引發之海嘯。

海洋中心TOROS團隊將以環台海洋雷達觀測系統為基礎,努力提升系統精確度與穩定度,並致力發展波浪資訊的分析技術及波流短時預報功能。此外,海洋中心更將持續進行跨平台整合,使前瞻科研成果可以應用在科學研究、海洋事務管理等面向,並嘗試轉譯成普羅大眾所能理解的資訊,提供民眾海洋遊憩活動的規劃,使海洋中心的研發成果得以發揮具體的應用價值。



(上圖) 2014年6月墾丁發生遊客落水失蹤事件時,海洋中心以雷達觀測數據提供的漂流方向模擬結果。

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