第四章 雲霧攔截效率比較
4.1 臺灣地區不同海拔雲霧攔截效率推估
4.1.4 雪山地區…
2016 年 4 月 6 日啟用的三六九山莊廁所舊址鋼架之上的雲霧攔截網氣象站，兩組 攔截網(截面積 1.8m*1.2m)排列成 L 型，一面朝東(雙層網)一面朝南(單層網)，以便攔 截由東面斜坡下方谷地的升坡霧，以及伴隨西風翻越雪山東峰山脊而衝下到山莊的雲 霧。兩套攔截網下方集水槽的水流經由水管進入已加蓋的Davis 雨量筒傾斗量杯計數，
傾倒次數與發生時間則由EL-USB5 紀錄器（內含電池）自動記載。經過 4~10 月數月 紀錄，發現箭竹樹葉會被風掃吹飄進集水槽而阻塞水流，造成紀錄器沒有滴水次數反 應，乃於10 月 15 日～21 日期間進駐三六九山莊，以人工詳加記錄當時天氣雲霧發生 時間與攔截網效率；2016 年 10 月 20 早上 8:00 至 21 日早上 7:00(24 小時)這段時間所 發生的雲霧個案資料分析顯示，朝東的雙層攔截網的雨水加上雲霧水的總蒐集率可達 49.9L/m2/hour，一場大霧可有 0.31L/m2/hour，假設持續相同霧水濃度，則可有 7.4 L/m2/day 攔截量，因此雖然該地海拔已超過 3000m 高度，但是雲霧水攔截效率仍有全 球各地霧水蒐集率(3~10L/m2/day)的中上數值。
4.2 三種降水型態水量比例推估
本研究沿用林等(2014)三義山丘雲霧水攔截實驗方法，先以該地風速風向和溫度濕 度等氣象資訊來評估可攔截雲霧水的方位與效率，並現地評估攔截網架設來直接注入 蓄水桶的方案，評估增加三六九山莊用水量之可行性。透過 2016 年～2017 年 SP1 與 SP3 的氣象資訊與三六九山莊的雲霧攔截、夜間集水測試，來估算雲霧降水(水平降水)、
降雨(垂直降水)、降雪(延遲降水)的水量。
以2016 年 1 月 SP1 與 SP3 的統計資料為例(表 4)，SP3 當月雲霧量(時數)共計 162
小時，SP3 雨量筒累積 323.5mm。SP1 當月積雪累積量 145cm，雨量筒累積 224mm。
SP1 與 SP3 的雨霧雪等三種水量推估，結果如下：
(一) SP3 霧水水量推估：0.31 L/m2/h * 162 hours =50.2 L/m2/month 備註：0.31 L/m2/h 為三六九山莊霧水攔截實驗所得數值。
(二) SP3 雨水水量推估：100 cm * 100 cm * 32.35 cm ＝323,500 cm3 約略等於 323.5 L/m2/month。
備註：為了與(一)霧水水量比較，因此將雨量筒截面改成如 1m*1m 單位面積，以計算 雨水水量。
(三) SP1 雪水水量推估：100 cm * 100 cm * 145 cm * 0.1＝ 145,000 cm3約略等於145 L/m2/month
備註：0.1 為新雪密度。
(四)SP1 雨水水量推估：100 cm * 100 cm * 22.4 cm ＝ 220﹐400cm3 約略等於 224 L/m2/month
綜合上述，1 月份為高山地區的乾季和雪季，假設同樣的收集面積(1m*1m 單位面 積)，垂直降水的確較水平降水的水量為多(6.4 倍，323.5: 50.2)；但山區若無降水或發 生乾旱時，尤其在高山森林生態系中雲霧發生就顯得格外重要，降雪量累積融化的水 量也是相當可觀(0.65 倍，145: 224)。
4.3 雲霧攔截網應用(雨傘)
由於雲霧攔截網為固定式蒐集，雨傘具機動性，可隨時隨地依起霧情形蒐集霧水，
方便登山者攜帶與使用。2016 年 6 月 21～22 日之間，在三六九山莊斜坡上下兩處同 步測試大氣系測計研究室與工業研究院共同開發的集水雨傘，當晚天氣發生雲霧現象，
隔日清晨分別蒐集到630 ml(下坡)與 380 ml(上坡)，攔截效益非常可觀，超乎預期，值 得推廣(參見圖 4-1)。
4.3.1 雙溪集水雨傘
這一構想與設備也在新北市雙溪區山區進行六個月實地測試（5 月中旬～6 月中 旬）。是實驗現場照片，其中攔截網是 1m*1m 見方面積並以木框加以平整網面處理，
攔截網材質則與三六九山莊攔截網相同。經由5 月 16 日強降水事件前後 30 小時（總 雨量27.4mm）小時累積水量比較分析，雨傘和 1m*1m 平面攔截網各攔截了 13.9L 和 1.58L 水量；另一次 5 月 23 日弱降水事件前後 30 小時（總雨量 4.4mm）小時累積水 量，雨傘和 1m*1m 平面攔截網各攔截了 1.9L 和 0.84L 水量；以上兩次實驗結果顯示 工研院集水雨傘比平面攔截網更能兼顧雨水和雲霧水之攔截效果。2017 年 1 月 17 日 至21 日透過雲霧觀測實作課程，在臺大山地農場(梅峰)曾協助亞洲大學的學生，測試 一款專為山區登山健行者而設計的雲霧水收集背包套如(圖 4-2)所示，除了具創意，對 山區水資源不穩定或不足之處，利用雲霧水攔截方法來收集水資源是相當重要的。
第五章 總結與討論
由文獻回顧(1-2 節)讓我們了解到高山地區的雨、霧、雪之水象因子，除了是高 山集水區重要的水資源之外，在登山安全、休閒遊憩、森林生態、山坡土石流防災等 相關氣象資訊提供，是目前山區管理單位迫切需建立的資訊平台。因此，本研究嘗試 以簡易氣象站、影像、雲霧水攔截實驗將資料彙整後，透過人工判讀、統計方式(第 二章)來分析其霧、雨、雪之水象因子在雪山、玉山之年際、季節以及不同海拔高度 的差異。
第三章分析結果概述如下：發現臺灣高山地區雨量於春夏時期高於秋冬時期，以 海拔3180m 雪山三六九山莊為例，2012 年至 2016 年研究期間春雨和梅雨季(3～6 月) 總平均降雨量 1,392.7mm，佔五年之平均雨量 45.7%，夏季(7～10 月)有 34.7%雨量貢 獻，秋冬季(11～2 月)最少僅佔 19.6%。然而在同一山區海拔 3593m 的雪山圈谷，夏季 總平均降雨量為725.5mm(45%)，春季次之(40%)，秋冬季最少(15%)。研究期間共歷經 28 次颱風，五年平均颱風季所挾帶雨量貢獻 SP3 測站 690.7mm 佔總平均雨量 22.7%)；
雪山圈谷為 407mm 佔總平均雨量的 28.9%)由此可見颱風對於高山地區生態與水資源 收支的貢獻不容小觑，如果缺少颱風雨量貢獻，春、梅雨季卻是最不可少的降水來源；
秋冬季的雨量較少，除了東北季風所帶來的雨量之外，可能是冬季寒潮的降雪，沒有 計算在雨量之內的。
雲霧出現的季節性變化與雨量因子雷同，仍是呈現春夏季節高於秋冬季節。研究 期間雪山地區(白晝期間) 雲霧發生的季節性特徵是：四年平均雲霧出現日數與時數各 占比率為：春、梅雨季(3～6 月)，(104.8 天 731.8 小時)；颱風季、午後陣雨(101.5 天 587.1 小時)；秋冬季(89 天 518.8 小時)。綜合雪山山區雨水(垂直性降水)與雲霧(水平降 水)季節變化特徵，顯示山區具有為春夏季(3～10 月)多雨多霧，以及秋冬季(11～隔年
2 月)少雨少霧的乾溼差異特性，而雲霧出現日數與時數呈正相關。本研究在雲霧觀測 僅以(白晝期間)做計算，夜間至清晨是霧發生的高峰期，因此這部分數據將有低估的可 能。未來，期盼能有更完善偵測雲霧水的設備，有效掌握水資源的利用價值。
臺灣南北兩大主峰(玉山北峰與雪山圈谷)降水量的差距方面(3-3 節)，以 2012 年～
2016 年總平均降雨量（玉山 2,970mm，雪山 1,408.3mm)來說，玉山北峰高於雪山一倍 以上；玉山的季節特徵結果顯示：春、梅雨季與颱風季的平均降雨日和降雨量非常接 近，亦是全年降雨日和降雨量最為集中的時期(4～9 月)，其他月份較偏乾少雨，乾濕 季節非常明顯；然而，雪季(12～4 月)降雪量(延遲降水)卻是雪山高於玉山一倍以上(玉 山242cm，雪山 524cm)。中央山脈南北的降水差異，可能是因為夏季西南氣流和颱風 給予玉山相當多的降雨(垂直降水)貢獻，而冬季的東北季風與大陸冷氣團也給予北部的 雪山帶來降雪(延遲性降水)相對的貢獻。
2016 年雪季對於三六九山莊(SP3)另有登山安全的延伸議題，比如整個雪季期間 3 月份是雪、霧、雨量同時都達到高峰(3.1.9 節)。因此，雪季期間在山區進行登山活 動會因為雲霧、降雨、降雪事件較集中而容易發生迷途、滑落墜崖、失溫、凍傷等山 難事故，未來如能建立完善高山氣象資訊平台、提供較即時的氣象資訊、配合管理單 位加強登山安全宣導，將可望降低山難事故的發生。
在不同海拔進行雲霧攔截實驗個案資料分析(第四章)，顯示新北市雙溪泰平里的雲 霧攔截收集率為65.9ml/m2/hour；苗栗三義地區雲霧收集率則為 312.4ml/m2/hour；南投 溪頭地區雲霧攔截收集率為48.4ml/m2/hour；至於雪山 369 山莊個案資料，顯示雨水加 上雲霧水的總蒐集率可達49.9L/m2/hour，一場大霧可有 310 ml/m2/hour，假設持續相同 霧水濃度，則可有7.4 L/m2/day 攔截量，因此雖然該地海拔已超過 3000m 高度，但是 雲霧水攔截效率仍有全球各地霧水蒐集率(3~10L/m2/day)的中上數值。因此，對於山區
因缺水而影響登山活動水源的提供或冬季乾旱期、森林火災的監測與預防等，都顯示 高山氣象資訊的重要性。或許，不久的將來在高山地區的山莊或山區緊急避難小屋興 建或改建時，可以將雲霧攔截網的構思納入參考，實際運用在水資源較為不足之處。
本研究針對臺灣高山的垂直降水(降雨)、水平降水(雲霧)與延遲降水(降雪)三種水 象因子進行初步觀測分析，由於樣區因地處偏遠、海拔超過三千公尺，山區天氣變化 大，無論運送或架設實驗器材都非常不易，更感受每一筆資料都相當珍貴；加上兩個 月才能上山一次去收集資料與維護相關儀器。山區惡劣天氣影響（如颱風、豪雨、降 雪等）容易導致儀器故障、電力不足、資料下載不完全等，在時間與空間無法即時處 理的狀況下，導致雪山圈谷SP1 測站在 2012 年 6～8 月、2013 年 10 月、2014 年 1～3 月這三段時間的資料闕漏感到相當可惜。在這之前，雪山山區並無氣象站，直到2016 年 7 月中央氣象局於雪山圈谷與東峰、桃山等處完成架設高山自動氣象站，期盼高山 氣象資料有更長更完整的累積，可以結合跨領域的研究者、針對不同的議題做更深入 的研究和應用。
本研究亦期盼能引起國人與管理單位持續重視高山水文氣象資訊蒐集，以及在全 球極端氣候威脅議題下，臺灣山區水資源管理上能有拋磚引玉的效果。
參考文獻
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