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海大運用水下滑翔機觀測太平洋 首次精細測繪黑潮水文斷面
 

【CTIMES/SmartAuto 籃貫銘 報導】   2019年10月02日 星期三

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臺灣大學海洋研究所詹森所長帶領的研究團隊於2015年執行由科技部補助之「黑潮流量及變異觀測計畫」,並於2016年在科技部補助下購入全臺第一具水下滑翔機Seaglider進行黑潮觀測,成功地在花東外海首次取得細緻的黑潮水文資料,研究團隊領先群倫地精準解析黑潮強流底下的千層糕狀水文結構及背後的動力機制,屬世界少見卻又重要的研究,成果將可應用在改善氣候模擬模式的動力機制參數化,對提升氣候變遷長期預報準確度的潛力不容小覷。

(左起)臺大理學院院長吳俊傑、科技部自然司司長林敏聰、臺大海洋研究所楊穎堅副教授、臺大海洋研究所張明輝副教授、科技部謝達斌次長、臺大海洋研究所楊凱絜博士、臺大海洋研究所所長詹森、海洋學門召集人蔣國平教授
(左起)臺大理學院院長吳俊傑、科技部自然司司長林敏聰、臺大海洋研究所楊穎堅副教授、臺大海洋研究所張明輝副教授、科技部謝達斌次長、臺大海洋研究所楊凱絜博士、臺大海洋研究所所長詹森、海洋學門召集人蔣國平教授

水下滑翔機Seaglider首航從2016年12月到2017年3月之間在東部海域黑潮區進行三角形側線量測,沿途記錄水文、溶氧、螢光(可換算葉綠素濃度)、光背散射等參數。87天期間總共完成434次下潛(至1000公尺深)跟上升,航程2095公里,研究團隊在這組高解析度的Seaglider資料裡進行詳盡分析,從而發現花東外海黑潮強流之下的水團層疊水文結構,徹底顛覆了四、五十年來科研界對黑潮裡水文分布的印象,進而揭發黑潮區兩個溫、鹽度互異的水團遭遇時,不是立即混合成新水團,而是從水團界面上的擾動,藉著複雜的雙擴散過程(Double diffusion),在黑潮橫向截面裡(尤其在500-800公尺深之間)發展成兩股水團上下交錯層疊的水文結構,每層水平長度從10到100公里不等,層與層的厚度大約50公尺,成果於8月6日發表在《Nature》系列期刊《Scientific Reports》。

近年來越來越多的科學觀測顯示這類型的海洋次中尺度過程(Submesoscale processes)對調節海洋物理、生物、地球化學等參數的時空分布相當重要,當然也是影響數值模擬氣候變遷的關鍵因子。本項成果除了為各大洋西方邊界流(如黑潮之於北太平洋西邊)帶來新穎的物理與生地化研究課題外,也提供了改善氣候模式的全新動力因子。此外,雖然這種次中尺度的水團層疊現象在北極海、大洋和近赤道海域等低流速的環境裡、水團交匯處常被觀測到,但在西方邊界流等強流區之觀測和研究目前仍然非常稀少,更凸顯本篇論文的創新價值。

藉由水下滑翔機Seaglider的水下類人工智慧行為(AI)及強韌的耐海性能,可以說把臺灣海洋探測技術及大洋觀測能力推向一個嶄新的紀元。此次觀測技術的建立與論文發表,成果受到國際矚目,後續進一步促成臺大海洋所研究團隊獲邀加入聯合國教科文組織之下的「海洋及海洋氣象聯合技術委員會」(Joint Technical Commission for Oceanography and Marine Meteorology,JCOMM) 推動的國際合作全球海洋邊界流觀測網(OceanGliders Boundary Ocean Observing Network,BOON),負責臺灣東邊的黑潮永續觀測,臺大海洋研究所詹森教授亦受邀擔任BOON任務指導團隊(Steering Team)成員,顯示科技部於補助計畫時在決策引進水下滑翔機Seaglider與建立自主操控技術時的遠見。此次科研突破也深具提升我國海域水文即時觀測及相關應用的能量,值得臺灣相關科研界進一步推廣使用及借鏡。

關鍵字: 科技部 
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