第一章 緒論
1-1 研究動機與目的
台灣位於太帄洋西側，四面環海的地理位置使得我們與海洋環境 有著重大關聯，然而對於廣大的海洋我們依然只能一窺一二，因為波 浪是一種複雜的波動現象，會隨著空間與時間有不同的變化。然而，
在這些不規則的起伏表面卻隱藏著某種特性，此特性通常就需要統計 的方法來分析瞭解。Longuet-Higgins (1952)以理論證明了波高的機率 分布為 Rayleigh 分布，但就統計學理論而言，這樣的結果並無法滿足 海 面 上 各種 的波浪 現 象 ，只 能描述 部 份 波高 機率 分 布 是 趨近 於 Rayleigh 分布。
過去台灣對於波浪的觀測一般使用各種波浪儀(如水壓式、超音 波式、電極式、浮標式等)，雖然能夠簡單的觀測到波浪、週期、波 向等的海象資料，但是其觀測之水深範圍約在 50 公尺以內，對於廣 大的海洋是屬於較為近岸的波浪特性，且資料常因儀器的損壞而無法 有效且連續的做為分析資料。另一方面，儀器往往是設置在某幾個測 站的，這對於想要了解整個海域的風浪特性似乎稍嫌不足。對於遠域 的外海則因為儀器設置的困難，而無法取得外海相關之波浪及氣象資 料。隨著科技日新月異，衛星測高技術是可快速獲取大區域或整體地 表資訊的科技，若將之發展並應用於海洋上，可以擷取廣大的海洋波 場及風速等海象資料，解決傳統觀測方法的缺失，故利用衛星測高技 術則是另一套觀測海洋風浪的有效方法。
因此本文使用 ERS-2、JASON-1 及 ENVISAT-1 三顆衛星所搭載 的雷達測高計得到的測高資料，對於台灣周圍的外海海域做其波高分 布特性的探討，並以傳統定點浮標之類的波高資料做為一個比較的依 據，嘗試建立起衛星測高資料與其之間的關係，希望未來對於全台灣 各地方之海洋工程施作或是海象預測等等，能有進一步的幫助。
2
1-2 文獻回顧
對於衛星測高於波浪之研究有 Cox 等人(1999)同時使用實測及衛 星波高資料與全球波浪推算模式(GROW)進行比較，模式與其波高之 誤差約為 0.68m。Abdalla 等人(2004)應用 ERS 及 ENVISAT 之衛星波 高資 料於 ECMWF（ European Centre for Medium Range Weather Forecasts）歐洲中尺度預報中心風速之數值波浪推算，以衛星資料進 行模式之同化，提高波浪推算之精度。Skandrani(2004)等人亦以多顆 衛星資料進行波浪模式之同化，以預測全球之波浪。而衛星波高資料 之校正與改正則有 Cotton 等人(2002，2003)、Queffeulou(2003)及 Ray 和 Beckley(2003)提出相關之方法。朱(2007)則是應用衛星測高資料發 現台灣周圍海域波高與風速有著逐年增加的情況。
Longuet-Higgins (1952)藉著通訊學裡面有關雜訊的理論(Rice，
1944，1945)，以(1)海面上的變動是一個高斯分佈的隨機過程。(2)這 個變動是由無限多個具有相似的頻率，但是不同相位之正弦波所重疊 累加而成的。(3)這些波浪的相位分佈是所謂的隨機相位(random phase)等三項基本假設為前提，證明了海面上的波高應該近似於 Rayleigh 分佈。雖然 Longuet-Higgin 以理論證明了波高的機率分佈應 該是 Rayleigh 分佈之後，但幾十年來仍有諸多學者認為，在不同的實 際狀況下，Rayleigh 分布適合度也不同。Pan(1992)利用中國沿海各地 至少三年以上的波浪資料，驗證出海上波高的機率分布為 Log-Normal 分布。錢(1991)也提到海面波高的機率分佈為 Normal 分布；此外，
Guedes (2001)也根據葡萄牙的港外波高資料，証實出波高合適的機率 分布為 Weibull 分布。江(2006)提出以 2004 年花蓮港全年資料探討波 高分布及統計特性。李(2007)對臺北港、花蓮港以及安帄港所做的波 高分布及統計特性。賴(2008)更針對台灣海域的短期波高與週期做最 適機率分布的研究結果。
由往昔的文獻可以知道，衛星可以提供無論是在廣度或是密度都 比傳統測量方式還要來的優異的資料，因此本文即是希望以衛星測高 資料探討台灣周圍海域的波浪特性。
3
1-3 文章架構
本文主要使用衛星測高資料及定點港口實測資料來探討台灣周 圍海域波浪特性，並依照五個章節內容，依序探討其空間及時間上的 分布特性。
第一章是前言，主要說明本文研究動機與目的、研究方法及文獻 回顧。
第二章則是簡介衛星測高資料與定點港口實測資料來源以及本 文將全台灣劃分成七個區塊，遠近岸各兩個小區域，總計 14 個分塊，
其中的劃分原則以及範圍界線。
第三章則是主要分析衛星測高資料在空間上的分布特性，以及使 用群集分析，更客觀地決定兩季之範圍。
第四章主要分析全台灣五個港口之實測資料，及其季節分類特 性，最後與衛星測高資料做一比較，藉此了解兩種資料之關連性。
第五章為結論與建議，對於前面幾章之結果定出結論，並針對未 來可繼續深入之課題做建議。
4