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环台岸基海洋雷达测流系统建置完成
2020-07-24

环台岸基海洋雷达测流系统建置完成

台湾位处连结南海与东海交会的西太平洋边隅,除了波浪与潮汐外,附近还包括黑潮主流、中国沿岸流与南海海流等主要洋流,且夏、冬两季的流况不同,这些海洋物理特性深深影响着台湾的气温、湿度等气候条件,同时也影响了航海、渔场及海洋能源开发等经济活动。这样複杂且影响甚巨的海洋环境,使我们必须加强海象环境长期监测的工作,以达成海洋立国的愿景。

传统上人们透过漂流浮标、锚碇浮标及研究船执行海洋海象观测任务,然而这些海上作业不仅因为海象变幻而增添风险,观测成果亦仅侷限于观测设备通过的测线上,而且所费不赀。因此,在 1980 年代后期,世界各国纷纷将雷达技术导入海洋环境监测应用,以超视距海洋雷达建置大範围、长时间、全天候、低成本的观测平台。

2009 年国家实验研究院台湾海洋科技研究中心成立之初,即展开「台湾四周海域表层海流即时观测平台计画」,在海巡署、国产署、军备局、工业局、垦管处、东管处、海博馆、新北市等机关协助提供适当场址下,6年间于台湾沿海建置了 17 座海洋雷达,完成「环台岸基海洋雷达系统」 (Taiwan Ocean Radar Observing System,TOROS)。目前此观测平台逐时提供台湾周遭约 150 公里範围内、相当于 5.4 倍台湾岛面积大小海域的表层海流资讯,开启了我国前瞻海洋科技支援海洋事务管理及海洋科学研究的新世纪。

千里眼与顺风耳,观测环台表层海流

雷达会发射电波讯号至观测区域,再接收来自观测区域的回波讯号并加以分析,即可侦测物体之距离、方位、高度、速度、大小等资讯,其功能如同人体的眼睛和耳朵。国研院海洋中心建置的海洋雷达系统,观测距离长达 150~200 公里,只要整合两座雷达站的观测数值,即可得出表面海流资讯,因此海洋中心沿着台湾海岸线,每隔 70~90 公里建置一座雷达站,实现大範围、长时间、全天候、低成本的海域环境监测。此类超视距海洋雷达系统可谓是海洋的千里眼与顺风耳。

环台岸基海洋雷达测流系统建置完成

超视距海洋雷达的发射天线(左)与接收天线(右)。

台湾的海岸线长达 1200 公里,海洋中心的同仁在环绕台湾 3 周后,选定 20 余处较适当的位置,规划建置超视距海洋雷达系统。为了发挥最大观测效益,又要避免电波讯号受到干扰,测站多位处偏僻的海岸,用地、电信、电力的取得往往成了最大挑战。海洋中心结合优秀的海洋科学家及系统整合工程师,为偏僻的海洋雷达站提供有效、稳定的电力、电信方案,并为每座测站依其环境及洋流状况逐一进行最佳化参数的分析,以提升观测精度及稳定度。2015 年 1 月,海洋中心于新北市马岗渔港建置第 17 座测流雷达系统后,达成了环台测流的目标。

环台岸基海洋雷达测流系统建置完成

近即时环台海流观测成果图例。

防灾减灾救灾,预警救难的无形英雄

2014 年 6 月,垦丁南湾发生游客落水失蹤事件,海洋中心 TOROS 团队获知后,根据雷达观测的表层海流资讯模拟漂流方向,研判失蹤者应仍在南湾海域内,不会向外漂出,并将此讯息提供给海巡署,最后海巡署果然在推测地点附近寻获。相信未来若能将 TOROS 的资讯正式导入海巡署的海难搜救系统,必能有效提升搜救的效率。

海洋中心亦与垦管处就南湾海域游憩风险管理进行合作,由海洋中心架设专属资讯交换平台,提供垦丁周遭海域的表层海流观测资讯,并结合海洋中心另一项研究成果「海象模拟平台」(Taiwan Ocean Prediction System,TOPS),提供海流预测资讯,协助垦管处执行游憩风险管理。未来 TOROS 团队亦将开发海啸波传递预警侦测功能,提供一、两百公里外海啸波传递之即时观测讯息,以因应马尼拉海沟发生地震时,可能引发之海啸。

环台岸基海洋雷达测流系统建置完成

左图为海洋中心为垦管处架设之游憩风险管理资讯交换平台;右图为 2014 年 6 月垦丁发生游客落水失蹤事件时,海洋中心以雷达观测数据提供的漂流方向模拟结果。

海洋中心 TOROS 团队将以环台海洋雷达观测系统为基础,努力提升系统精确度与稳定度,并致力发展波浪资讯的分析技术及波流短时预报功能。此外,海洋中心更将持续进行跨平台整合,使前瞻科研成果可以应用在科学研究、海洋事务管理等面向,并尝试转译成普罗大众所能理解的资讯,提供民众海洋游憩活动的规划,使海洋中心的研发成果得以发挥具体的应用价值。


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