【專題企劃13】挺進災難最前線,研究船以科學力守護臺灣

by 朱 富國
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撰稿 / 朱富國(科學推展中心主編)


 

2024年4月3日花蓮外海發生規模7.2級大地震,全臺有感,近震央地區花蓮市內還有明顯的災害,國內地球科學相關系所紛紛對應規劃海域探測項目,前往花蓮外海勘查。首先是國立中山大學海洋科學系副教授林玉詩在校方全力支持下,於4月8日使用新海研3號研究船前往花蓮外海震央區域,進行為期5天的水下探勘工作,完成322公里地形與底質測線、184公里震測測線及三站水文剖面,並探測多處因海底山崩造成的底質擾動,同時攜回巨厚霧濁層海水樣本進行後續分析。

新海研3號研究船跨領域科研團隊在進行夜間電火花震源及訊號接收纜線布放。(圖片:新海研3號第205航次科研團隊提供)

而遠在帛琉進行首度國際遠航的新海研1號研究船,在地震發生後第二天也更改回程(返臺)的航線,機動規劃前往震央海域進行近40小時的高精度海域地形、海床底質以及海床重力測量,同時將震央區兩次採水的水樣提供給林玉詩教授一併分析。

「海水對地形的侵蝕作用比空氣有效率,根據科學文獻報導,海床的破裂構造在幾個月內就會模糊化或被消除(掩埋),所以要理解這次地震,震後立即進行探勘是很關鍵的。」參與新海研1號國際航次並主動提議調整航線的國立臺灣大學海洋研究所副教授張翠玉指出。

負責營運管理臺灣最大噸位海洋研究船 — 勵進研究船的國家實驗研究院臺灣海洋科技研究中心(以下簡稱海洋中心)主任孟培傑表示,0403地震後,海洋中心也正與國立東華大學、國立臺灣師範大學、臺大等海科、地質與地球科學相關學者聯繫,共同籌劃「臺灣東部斷層海陸聯合探測技術與防災資料之建置」計畫。

0403震災後,停泊於臺灣南北各地不同母港的國家研究船隊,所展現出之快速組織動員力,以及運用各自不同的專業與「科學力」,厚實未來災防工作基礎的企圖心,可謂顛覆了研究船多從事偏靜態學術調查的刻板印象。

船期吃緊,犧牲計畫顧全大局

「這次研究工作最主要的意義並非是發現偉大的科學成果,而是代表科學家對社會的關心與責任。當發生重大地質災害時,除了救災人員與政府決策官員外,科學家也能從不同面向提供協助,更快地讓民眾能了解自然的變化與可能的原因,讓社會民眾能相信科學,提升科學素養,而不是盲目地接收未經科學證實的傳聞,以致人心惶惶、社會不安。」新海研3號研究團隊林玉詩副教授與海科系張詠斌副教授表示。

儘管人類做了很多研究和努力,目前為止仍無法預測地震,但「就算沒有辦法做到災難預測,至少可以做到災難理解。」張翠玉認為透過測量研究地質架構,掌握更多斷層構造的發育系統,未來災難來臨時才能知道如何因應。「如果能確認海域斷層的位置,就不要在斷層附近設置重要的公共建設,或者天然氣管等設施。又假使我們可以更清楚地掌握整個斷層的尺度,就能預先評估可能造成的災害範圍和影響;換句話說,做任何規劃,愈多資訊愈好。」張翠玉說。

新海研1號研究船組裝採水瓶系統。(圖片/詹森提供)

「不過我還是希望,國內研究船的管理調度,未來可以更靈活!」張翠玉舉例,日本的七艘研究船是由「國立海洋開發機構」(JAMSTEC)統一管理,遇到緊急事件就可以靈活調派適合的船隻前往支援。

「臺灣研究船隊的船期排得太滿,幾乎完全卡死!這次是新海研1號兩位領隊—臺大海洋所楊穎堅和詹森老師都很支持,甚至詹老師願意調整自己的實驗,我們才有機會變更實驗項目。特別是國內目前只有勵進號與新海研1號兩艘研究船可以進行深海高精度的地形探勘,這次新海研1號能夠在震後迅速抵達震央海域進行探測,對於研究海域大地震是非常幸運、有效率的作為,所得的測量資料有助於理解這次地震對應的構造變形機制。不過因為船期時間有限,我們必須根據對花東海域的構造背景來規劃最有效的地形測線,並如期回到高雄港,因為所有的船期都是上一季甚至上一年就已經排定了。」張翠玉補充。

「每年4月開始海象轉好,研究船期安排都比較緊湊。這次航次,是因為擔任新海研3號總幹事的林玉詩老師發現4月8到12日船剛好有空檔,因緣際會加上中山大學的全力支持下,才能在2-3天內克服諸多行政困難,完成複雜的出海申請作業而順利出航。我們也希望藉由這次的航次安排,可以形成一種新的模式,讓國內研究船可以彈性的機動支援重大地質或天氣災害調查研究工作,以便於在第一時間就可以組成研究團隊趕赴現場進行採樣工作。」張詠斌副教授以新海研3號的實際經歷,說明研究船期吃緊和出海行政作業等現實問題。

統一調度,適才適所臨危不亂

詹森表示:「國內研究船的船期,其實是需求大於供給。一艘研究船,以一年最多跑220天計算,要分配給各種研究計畫和政府部會使用,最後拿到的實際使用天數大概只有申請天數的三折。」

孟培傑也觀察到類似的問題:「以勵進研究船來講,這兩年每年都跑超過兩百天,這樣對研究船不太好,應該要有一些喘息空間,讓研究船做保養、維修和人員訓練,從長期營運和安全的角度來看,是不夠健康的。」孟培傑和詹森都認為,未來國家研究船隊應該朝向持續擴充增加更多更大噸位、配備重型機具設備(如深海淺鑽機)和適合遠洋航行的研究船等方向努力,方能滿足學術研究與災防工作等多面向需求。

孟培傑另外提及,雖然0403花蓮地震發生後第一時間,新海研3號和1號都主動前往震區研究,甚至有些老師還是搭著漁船去調查,但這些都是屬於相對「臨時性」的作為,事前沒有辦法充分準備和進行完整調查。國立臺灣海洋大學蔣國平教授也指出,幾艘研究船主動調查0403地震雖然讓人很感動,但是零散、沒有完整組織甚至沒有經費的自主性研究,距離真正的「災防」還有很長一段路。

「2001年阿瑪斯號貨輪在墾丁海域擱淺並造成漏油汙染事件後,國內就形成了一套針對油汙的緊急應變計畫,其實在海洋災防事務方面,也可以仿照這個做法,在緊急事件或重大意外事件時,由中央統一發布行政命令,才能夠做到研究船隊即時調度,調派適合的船隻到現場進行資料蒐集或其他支援工作。」孟培傑強調。

而勵進研究船、新海研1號、新海研2號、新海研3號雖然是以「國家研究船隊」的概念運作,但仍強調各自的發展特色,因此孟培傑認為依照任務和研究船特色、設備進行協調分工,同時輔以經費、人員管理補助的配套措施,才能發揮最大效益。

救難尖兵,水下探測屢建奇功

與尚且無法做出即時性預警的地震相較,研究船在颱風、海流或是汙染流向的預報工作上,則展現出相對強大的應用潛力。詹森以颱風預報作業為例進行說明:中央氣象署須要整合衛星觀測與其他各種數值,才能獲得最後的颱風強度、風速或路徑等預報資料;而在颱風來臨前運用研究船所施放的觀測浮標,或Seaglider(水下滑翔機)等其他主動觀測儀器所蒐集回傳的海洋觀測參數,則有助於颱風預報結果的校驗和修正,大幅減少預報偏差與提升災防預警應變效率。

研究船施放水下滑翔機。(圖片/詹森提供)

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