第一部 分
四、 社會影響(社會福祉提升、環境保護安全)
(一) 建置及增進近岸區域海象預報整合子系統
建置暴潮系集預報作業系統現有建置之風暴潮預報模式，均為單一氣象場輸入之決定性預 報，惟臺灣所屬之西北太平洋區域為全球強烈颱風密集生成區域，
採用決定性預報方式恐無法全面地掌握風暴潮之特徵。為因應未來 潛在強烈颱風強度變動、路徑和相關物理因子之不確定因素，本研 究中發展暴潮系集預報作業系統，針對臺灣特有之地理環境建構網 格計算系統，並且發展相關機率預報產品，包括潮位測站之機率預 報時序暴潮偏差水位圖及總水位圖、預報時間00-12、12-24、24-36、
36-48、00-48 小時之暴潮偏差水位盒鬚圖及總水位盒鬚圖、10%超越 機率臺灣海域暴潮水位 2 維分布圖及臺灣海域暴潮水位達成高度機 率 2 維分布圖等，以提供民眾及其他研究單位參考或進行後續相關 暴潮研究。
另本年度天氣圖編輯系統新增無風場底圖及辨色力異常波浪分 析預報圖兩項產品，提供弱勢族群對於中央氣象局官方網頁更加友 善閱讀的環境。
提升海象預報技術
3 維海流預報模式作業化系統持續提供多方研究單位預報及分 析資料，進行(1)更新 SCHISM 版本及網格優化與測試，能提升 3 維 海流預報模式計算效率，及鄰近海域南灣、澎湖、東北角海域納入 海象作業化預報提升預報能力、(2)增加近岸淡水河與基隆河感潮河 段之高解析度網格系統，藉由案例測試了解此區複合性暴潮發生之 機制，提供未來 3 維海流預報模式發展耦合暴潮預報技術、(3)進行 臺灣海域波浪模式及波流耦合暴潮模式之更新模式版本、網格優化 與測試並將 2 維波潮耦合暴潮模式上線作業化，每日穩定提供 3 組 波浪預報資料、(4)建置湧升流數值預報雛型系統，提供海表溫度、
溫躍層資訊，協助相關漁業研究。並進行後續研究發展，提供更多 應用及研究單位參考使用。
(二) 西北太平洋海象資料庫
持續蒐集國內、外各式海氣象資料，整合即時與歷史海氣象監測
海象災防網站(https://ocean.cwb.gov.tw)，擴增西北太平洋海象資料庫，
新增鄉鎮沿海天氣、最大暴潮增水預報、JASON-3 衛星遙測-浪高、風 速站氣候統計、海溫站氣候統計、西北太平洋各國經濟海域範圍線、
港灣潮流預報、鄉鎮天氣預報、國內潛水地點圖資、水下 10 米海流-RTOFS 模式預報、水下 10 米海流-HYCOM 模式預報、衝浪指標、鄉 鎮區域年度大潮線、縣市區域極端暴潮線、鄉鎮區域暴潮潛勢線等 15 項地理資訊圖資，計畫期間累計完成風、浪、流、潮、霧、天氣、潮間 帶與海水位等 55 項圖資。此外，為加強海象資料庫應用於災防業務，
建置海洋溢油、海難漂流預報、漁業海溫預警、航行海象、海岸潮線預 報、區域波候、海洋熱含量監測、海平面變化、極端暴潮線、海域災害 資料庫等 10 項災防加值應用，除協助應變機關提升海域救災效率，並 推廣於離島海運航安、海域遊憩、海上施工、海洋綠能經營與學研使 用。
(三) 異常海水溫與海難漂流預報技術
有鑒於近20 年反聖嬰年的 2000 年、2008 年、2011 年及 2018 年，
均發生海洋養殖漁業寒害災情，其中又以 2008 年澎湖海域養殖漁業遭 受寒害損失高達新臺幣 1 億 8 仟萬元影響最巨。本計畫推動建置「異 常海水溫預警系統」，依據該系統分析強反聖嬰年、強風速等綜合條件 預測臺灣海峽海水溫度，預警澎湖海域海洋養殖漁業寒害高風險潛勢。
本計畫研究結果，冬季時北方的低溫冷水會沿著大陸沿岸南下，南方 的暖水則會隨著黑潮支流沿著澎湖水道北上，而澎湖群島就位於這兩 股勢力角逐的海溫鋒面帶上，在往年的冬季澎湖群島會受到黑潮支流 帶來的暖水所保護，然而在反聖嬰期間，臺灣海峽冬季的東北季風會 比其它年間來的強勁，使得北方冷水更容易大量南下，隨著寒流的影 響下，海氣溫差與風速的增加，更加劇海溫的散失，導致出現 15℃以 下養殖魚類致死低溫，尤其澎湖群島北面，吉貝、目斗與澎湖本島。
為使社會大眾及政府相關單位及早獲得漁業海溫災害預警資訊，
本計畫研發異常海水溫與海難漂流預報技術技術，並應用於「臺灣海 象災防環境資訊平台」，進行可視化呈現，完成漁業海溫預警作業。氣 象局並應用本預警作業，於 109 年 12 月 29 日發布新聞表示，各項指 標均顯示今年為強反聖嬰年，在反聖嬰年通常容易出現較強的東北季 風，使得北方較冷的海水南下，加上東北季風強風所帶來的寒冷空氣 攪動海水，影響台灣附近海域，使海水溫度更低，綜合這些影響因素 下，針對澎湖海域分析預估 110 年 1 至 2 月可能達到 15 至 17 度以下
低溫，澎湖海域地區的海洋養殖漁業有遭受寒害之風險，呼籲箱網等 海水養殖產業提早做好減災措施。
(四) 海平面變化分析
海平面變化趨勢分析技術部分，改良傳統調和方法來分析海平面 趨勢，將潮汐資料分解成具有週期訊號的天文分潮和不具週期的趨勢 訊號，來探討以長期資料和近 20 年資料分析海平面上升趨勢。
利用氣象局提供的臺灣環島沿岸長期之海水位實測資料進行分析 後，認為將潮位資料分解成週期訊號(天文潮)和非週期性(單調函數)之 趨勢訊號來分析海平面趨勢是比較合理的分析方式。本技術分析海平 面上升的方法主要有：(1) 線性迴歸 (Linear regression) 方法、(2) 改 良傳統調和分析方法 (Modified Harmonic Analysis, MHA)、(3) 希爾伯 特— 黃 轉 換 法 (Hilbert-Huang Transform, HHT) 經 驗 模 態 分 解 法 (Empirical Mode Decomposition, EMD)、和(4) 利用包絡線方法分析海 平面上升趨勢變化。透過海平面上升方法之優缺點比較表，綜整各種 分析海平面上升方法優缺點比較(表 10)，由於 HHT 方法，潮汐水位 EMD 篩選過程中上、下包絡曲線的端點飛翼（End Swing），即端點處 會出現過大或甚小振幅的現象，會有端點效應問題，對海平面上升趨 勢的分析會有影響誤差，所以 109 年未採用 EMD 方法來分析海平面 上升趨勢。
利用改良型的調和分析方法，透過最小平方法法迴歸分析計算海 平面上升，結果顯示：在本案例的臺灣環島潮位站海平面變化趨勢圖，
臺灣東西岸海平面上升速率最快的是分別是石梯、臺中港潮位，東西 海岸的海平面上升速率分布與臺灣潮差的分布很類似。以「長期資料」
和「近20 年資料」(圖 54)分析海平面上升趨勢結果顯示：海平持續加 快的測站有:臺中港、塭港、東石、恆春蟳廣嘴、花蓮、臺東富岡；海 平面減緩的測站有：基隆、淡水、竹圍、新竹、高雄、蘇澳、蘭嶼、馬 公。若考量到海平面上升因子(地表垂直變動速率、地層下陷等因子)後，
修正後的臺灣環島潮位站海平上升速率趨於一致(表 11)。
由於潮汐資料的品質會影響海平面上升速率，因此潮位資料的精 確度對於了解臺灣周圍海水面上升速率就顯得非常重要。未來分析海 平面上升，能有地表垂直變動速率、地層下陷等資料，將對海平面上 升趨勢有很大幫助。建議潮位站設置量測潮位站地表垂直變動速率的 相關設備。
表 10：海平面上升方法優缺點比較。
海平面上升分析
方法 優點 缺點
(1)線性迴歸方法 (1)方法簡單 (2)不受資料缺損 影響
(1)準確精度有問題 (2)易受資料長度的影響 (2)改良傳統調和
分析方法 (1)改良了調和分 析無法計算海平 面上升缺點 (2) 數 學 模 式 嚴 謹，且精度準確
(1)計算繁瑣，需要有準確的潮汐分 潮
(2).只要是迴歸分析多會受到資料長 短影響迴歸係數
(3)經驗模態分解
法 能適時的反應資 料特性，具有可 適性(adaptive)。
EMD 篩選過程中上、下包絡曲線的 端點飛翼（End Swing），即端點處會 出現過大或甚小振幅的現象，會有 端點效應問題，對海平面上升趨勢 的分析會有影響誤差
(4)利用包絡線方
法 方法簡單 與 EMD 缺點相同，易受極端值影 響
表11：潮位站考量地表垂直變動速率修正後之海平面上升速率。
圖54：臺灣環島潮位站海平面近 20 年來變化趨勢圖。
(五) 海洋溢油漂流預報技術
發展海洋溢油漂流預報技術主要是針對溢油事件發生初期提供線 上快速計算油污漂流軌跡，提供災防機關緊急應變使用。本項技術資 料來源是作業化預報風場與流場，又為了降低油污軌跡追蹤的不確定 性，提供多元輸入條件來預測溢油軌跡，如圖 55 所示，包括溢油發生 的時間、溢油經緯度、溢油總量、溢油種類、溢油歷時、預報長度，即 可進行預測模擬。模擬程式會根據風場(TWRF)、以及使用者選定的流 場(OCM、HYCOM) 模擬未來 3 天油污擴散方向與範圍，流程如圖 56 所示。模擬結果採時間堆疊之靜態展示圖，讓油污擴散的軌跡得以視 覺化顯示，如圖 57 所示。
圖57 為模擬三天的油污擴散情形，假設油污於石門近海處洩漏，
並持續洩漏 12 小時，共洩漏 20 公噸，平均每三十分鐘，漏出 0.83 公 噸 (大約每次溢出 10 顆油污粒子)，由結果發現，油污溢出半天後 (0.5 天左右)，油污大致遍佈整個海岸，經過大約一天，已有部分油污因為 風力吹送而沾染海岸(因為地形限制演算法較為粗略，故模擬結果上油 污會因為模擬時間的拉長，而較為侵入岸上，但仍可視為海岸污染之 參考)，且於海上分布的範圍更加廣泛(紫色部分)。經過模擬兩天後的 情境，油污粒子所及範圍更加擴大，並因為海流推動而往右側移動，
隨著海流繼續推送，油污範圍已蔓延至岸際。海洋溢油漂流預報的部 分，經過歷史事件的驗證，證明本項產品可在溢油發生初期提供線上
圖55：提供多元輸入條件來預測溢 油軌跡。
圖 56：溢油漂流預測流程。
圖 57：模擬油污 3 天的擴散方向與範圍。