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水下滑翔机观测太平洋海域 首次精细测绘黑潮水文断面
 

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

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台湾大学海洋研究所詹森所长带领的研究团队於2015年执行由科技部补助之「黑潮流量及变异观测计画」,并於2016年在科技部补助下购入全台第一具水下滑翔机Seaglider进行黑潮观测,成功地在花东外海首次取得细致的黑潮水文资料,研究团队领先群伦地精准解析黑潮强流底下的千层糕状水文结构及背後的动力机制,属世界少见却又重要的研究,成果将可应用在改善气候模拟模式的动力机制叁数化,对提升气候变迁长期预报准确度的潜力不容小黥。

(左起)台大理学院院长吴俊杰、科技部自然司司长林敏聪、台大海洋研究所杨颖坚??教授、台大海洋研究所张明辉??教授、科技部谢达??次长、台大海洋研究所杨凯??博士、台大海洋研究所所长詹森、海洋学门召集人蒋国平教授
(左起)台大理学院院长吴俊杰、科技部自然司司长林敏聪、台大海洋研究所杨颖坚??教授、台大海洋研究所张明辉??教授、科技部谢达??次长、台大海洋研究所杨凯??博士、台大海洋研究所所长詹森、海洋学门召集人蒋国平教授

水下滑翔机Seaglider首航从2016年12月到2017年3月之间在东部海域黑潮区进行三角形侧线量测,沿途记录水文、溶氧、萤光(可换算叶绿素浓度)、光背散射等叁数。87天期间总共完成434次下潜(至1000公尺深)跟上升,航程2095公里,研究团队在这组高解析度的Seaglider资料里进行详尽分析,从而发现花东外海黑潮强流之下的水团层叠水文结构,彻底颠覆了四、五十年来科研界对黑潮里水文分布的印象,进而揭发黑潮区两个温、盐度互异的水团遭遇时,不是立即混合成新水团,而是从水团界面上的扰动,藉着复杂的双扩散过程(Double diffusion),在黑潮横向截面里(尤其在500━800公尺深之间)发展成两股水团上下交错层叠的水文结构,每层水平长度从10到100公里不等,层与层的厚度大约50公尺,成果於8月6日发表在《Nature》系列期刊《Scientific Reports》。

近年来越来越多的科学观测显示这类型的海洋次中尺度过程(Submesoscale processes)对调节海洋物理、生物、地球化学等叁数的时空分布相当重要,当然也是影响数值模拟气候变迁的关键因子。本项成果除了为各大洋西方边界流(如黑潮之於北太平洋西边)带来新颖的物理与生地化研究课题外,也提供了改善气候模式的全新动力因子。此外,虽然这种次中尺度的水团层叠现象在北极海、大洋和近赤道海域等低流速的环境里、水团交汇处常被观测到,但在西方边界流等强流区之观测和研究目前仍然非常稀少,更凸显本篇论文的创新价值。

藉由水下滑翔机Seaglider的水下类人工智慧行为(AI)及强韧的耐海性能,可以说把台湾海洋探测技术及大洋观测能力推向一个崭新的纪元。此次观测技术的建立与论文发表,成果受到国际瞩目,後续进一步促成台大海洋所研究团队获邀加入联合国教科文组织之下的「海洋及海洋气象联合技术委员会」(Joint Technical Commission for Oceanography and Marine Meteorology,JCOMM) 推动的国际合作全球海洋边界流观测网(OceanGliders Boundary Ocean Observing Network,BOON),负责台湾东边的黑潮永续观测,台大海洋研究所詹森教授亦受邀担任BOON任务指导团队(Steering Team)成员,显示科技部於补助计画时在决策引进水下滑翔机Seaglider与建立自主操控技术时的远见。此次科研突破也深具提升我国海域水文即时观测及相关应用的能量,值得台湾相关科研界进一步推广使用及借镜。

關鍵字: 科技部 
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