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坐飛機,上青天,追颱風!

老師帶小兵與班上同學去氣象站參觀,順便看到氣象站的人員在施放探空氣球。大家看著大氣球緩緩飛向天空,開心的興奮大叫。老師在旁也解釋原理說:「這個大氣球會綁住氣象觀測儀器,跟著氣流飛向高空,測量沿途的氣象資訊,回傳高空的氣溫、氣壓、溼度、風向及風速,這些資料不僅對於氣象人員掌握天氣有即時的幫助,對於氣象專家了解三維的大氣結構也很有研究價值哦...!」

這時候小兵好奇的問:「老師,這些氣象儀器可以用『飛』的方式送上去,那可不可以用『丟』的,讓儀器從天上掉下來,記錄沿途的氣象資訊,會不會比較簡單呀?」

老師回應:「小兵好有創意歐!你想的沒錯,在大氣科學的研究裡,也有用『丟』的方式來觀測沿途所經過的大氣資料,但不是我們今天看到的這種探空氣球!用『丟』的方式需要利用飛機飛到高空,從高空將儀器往下丟,不過因為飛機飛行一趟很貴,所以只有用在研究特別的天氣系統:針對颱風執行這種觀測方式,叫做『追風計畫』。」

探空氣球的外觀。

探空氣球

追風計畫,原名為侵臺颱風之飛機偵察及投落送觀測實驗,是由臺灣大學大氣科學系發起,與中央氣象署、國家實驗研究院臺灣颱風洪水研究中心及漢翔航空工業股份有限公司這三方產官學界共同執行,也屬於臺、美兩國的重要合作計畫,更是目前亞洲地區唯一應用飛機於颱風的觀測作業。

當初會發展追風計畫主要有以下幾種原因:

  1. 臺灣位在西北太平洋颱風生成後的移動路徑上,常因太平洋高壓的氣流引導,成為颱風侵襲頻繁的地區之一,每年平均約有3~4個颱風會對臺灣造成威脅。
  2. 現今陸地的觀測網絡密集,但海面上的氣象觀測資料相對稀少,尤其颱風大部分的發展階段都是在海面上,為了瞭解颱風發展過程的周圍環境狀況,我們更需要詳細的大氣觀測資訊。
  3. 目前一般直接觀測颱風的訊息主要有衛星雲圖以及雷達回波圖,前者為天上的衛星從颱風上空以巨觀的方式觀察颱風的樣貌,後者則是當颱風靠近的時候,用來掌握颱風的降水強度及分布狀況。
  4. 電腦數值模擬是幫助我們掌握颱風移動的方式之一,由於海面上的氣象資料相當稀少,對於電腦計算的準確度有很大的影響,為了讓電腦能更精確地計算出颱風變化,需要蒐集海面上的大氣資料。

所以科學家就在想,有沒有一種方式可以有效的針對颱風還在海面上發展的時候,就可以了解它的變化,並且真正看到颱風周圍環境的三維結構。於是在2002年起,由臺大大氣系吳俊傑教授開始主持颱風重點研究,逐漸發展為追風計畫,利用全球衛星定位系統的方式,有目標的對侵臺颱風執行投落送觀測,可以針對預先設計的投落送投擲位置,蒐集從高空落下至地面之間的氣象資料。

追風計畫具體的做法是由民間的漢翔公司協助,使用ASTRA飛機與機載垂直大氣探空系統(AVAPS)設備,也就是一般所稱的投落送(Dropsonde),是一種自飛機或相似的高空飛行器投落至地面的氣象探測裝置。任務確定後,飛機會飛到颱風周圍約43000英呎的高空,相當於13000公尺的高度投擲投落送,以取得颱風周圍關鍵區域的大氣環境資料,包含大氣的溫度、氣壓、濕度以及水平風向風速之垂直分布,這些資料會經儀器內的無線電傳輸器即時透過衛星通訊傳回中央氣象署,並隨即由該局發送至世界各國氣象作業中心。

 

投落送裝置組成結構

投落送裝置的組成,包含拖曳傘、通氣孔、緩衝繩索、GPS天線、微處理器、GPS接收器、電池、氣壓感測器、無線電傳輸器、濕度與溫度感測器。

投落送裝置組成結構

這十多年來,已經針對移動到臺灣附近,總共60個颱風(2003~2015年)執行了追風計畫的任務,有些颱風甚至連著兩天或三天執行連續觀測任務,獲得相當多的資料,對於改進颱風路徑預測、結構及強度的數值模擬預報準確度扮演重要角色。透過追風計畫可以更了解颱風發展的關鍵性重要觀測數據,算起來我們也是走在世界的先端!

聽到這裡,小兵快樂的說:「那我以後也要坐上飛機研究颱風的三維大氣結構,做個預測颱風動向的專家~」

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