關鍵詞：衛星測高、海洋渦漩、臺灣西南海域
4. 結果與討論
經由1992 年 10 月到 2011 年 12 月的衛星資料 統計結果顯示，位於臺灣西南外海有一個渦漩生成 極為頻繁的區域(圖 3)，而此一結果曾在一些前人 的研究中曾提過(Cheng and Qi, 2010; Xiu et al., 2010; Nan et al., 2011)。本研究顯示，該高度活耀 區域內(圖 3 黑色方框)所產生的暖渦個數(33 個)比 冷渦個數(20 個)多。Xiu et al. (2010)研究指出黑潮 入侵不僅僅會影響到南海內的水體循環，也會影響 南海北部渦漩的生成。
Bayler 和 Liu(2008)研究結果顯示，大部分在 南海內的渦漩傳遞速度與第一模態斜壓羅氏貝波
的傳遞速度相近。圖4 顯示在台灣西南外海生成的 渦漩，其生成後的傳遞路徑，由圖中的傳遞路徑我 們可以發現暖渦生成後沿著大約 500 公尺等深線 往西南方傳遞，而冷渦則是在東經118 度與 121 度 間徘徊。圖5 則是一個範例，呈現使用本研究發展 之渦漩偵測方法，觀察整個渦漩演化的生命過程。
經由此偵測方法我們可以大量統計觀察並量化渦 漩的動力特性，結果如表 1。由表中我們可以發 現，所有暖渦的動力特性，包含面積、相對渦度、
振幅、生命長度與渦漩動能都比冷渦來的大，而且 暖渦在移動時伴隨著很強的非線性特性，此處振幅 的定義為中心點到邊緣間的高度差。渦漩動能 (eddy kinetic energy)定義如下:
2 2
2 u v
EKE
， (4)
其中 u 與 v 分別為地轉流場的水平分量與垂直分 量 。 平 流 非 線 性 參 數(advective nonlinearity parameter)定義為渦漩旋轉速度(U)除以渦漩傳遞 速度(C)，當此參數數值大於 1 時，此渦漩就被稱 為非線性渦漩(Fu et al., 2010; Chelton et al., 2011)。
圖3 1992 年至 2011 年渦漩產生數量的分布圖。黑 色方框內為渦漩生成較多的區域
圖 4 生成於臺灣西南海域之冷渦(藍色線)與暖渦 (紅色線)的追蹤軌跡圖，藍、紅色粗線分別 為冷、暖渦的軌跡趨勢線。紅色與藍色星號
圖 5 絕對動力地形圖與暖渦的演變過程。紅線、紅色星號與白色圓分別代表渦漩的路徑、生成位置與渦 漩邊界
表1 冷、暖渦渦漩特性統計表.
物理性質 平均值 數值範圍 標準差
暖渦 冷渦 暖渦 冷渦 暖渦 冷渦
面積 (km2) 17984 17968 10000~31381 8281~28409 5377 5759 相對渦度 (10-6 rad/s) -8.6 7.9 -12.9~-4.9 6.0~13.2 2.0 1.7
振幅 (cm) 10 8 4~20 4~10 3.5 1.7
生命長度 (weeks) 6.8 4.8 3~18 3~15 4.3 3.2 渦漩動能 (cm2/s2) 482 334 114~1321 194~626 254 103
移動速度 (m/s) 0.08 0.07 0.05~0.11 0.02~0.12 0.02 0.02
平流非線性參數 7~ 4~ - -
5. 結論
根據19 年的衛星海表面高度資料，統計分析 位於台灣西南海域之海洋渦漩的海表面結構與傳 遞過程，而整個追蹤渦漩的過程則是使用本研究所 改良的自動化渦漩追蹤演算法，此演算法是以 Okubo-Weiss 參 數 與 相 連 元 件 標 記 演 算 法 (connected component labeling)為基礎，所發展出 來。偵測結果顯示，不論冷、暖渦或是不同形狀，
此演算法都能夠偵測的相當不錯。根據統計結果，
在台灣西南方約北緯20.5 度至 22.5 度與東經 119 度至120.5 度範圍內，有大量的冷、暖渦漩在此海 域產生，其中又以暖渦居多。生成之後大部分的暖 渦會往西南方沿著約500 公尺的等深線傳遞，而冷 渦則是在東經118 度與 121 度之間徘徊。在物理性 質方面，渦漩面積、振幅、生命長度或是渦漩動能 的最大值，在此海域生成之暖渦都比冷渦來的強，
且此海域生成的渦漩都具有極高的非線性特性。簡
而言之，本研究對臺灣西南海域生成的渦漩做了大 Interpretation of Satellite Data in Oceanography (AVISO)提供之多衛星測高儀資料，國家科學委員 會(NSC 102-2611-M-019-011)經費的補助，中華民 國航空測量與遙感探測學會提供出席國際會議經 費補助，使得本文得以順利的完成。
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1 Ph.D. Candidate, Department of Marine Environmental Informatics Received Date: Sep. 27, 2013 2 National Taiwan Ocean University Revised Date: Nov. 15, 2013 2 Professor, Department of Marine Environmental Informatics, Accepted Date: Nov. 26, 2013 2 National Taiwan Ocean University
*.Corresponding Author, Phone: 886-2-24622192, E-mail: [email protected]