颱風效應

西太平洋地區可說是全球颱風發生頻率 ，而颱風在台灣 更是常見的氣候型態，颱風所挾帶之強風和豪雨常帶給台灣地區然災 害，在水面上，風對海面產生海浪，造成海水攪動進而提高了海洋環境 噪音位準。此節將要針對颱風所對聲壓位準影響大小做分析，將受颱風 十三所示，為珍珠颱風影響時段，並找風速影響最 大時間137~138（5 月 17 日~5 月 18 日），將此兩天平均聲壓位準與颱風 影響前兩天的135（5 月 15 日）與 136（5 月 16 日），與後兩天的 139

（c）

（b）

（d）

.4k 與

最高的地方

影響時段畫出，如圖

（5 月 19 日）與 140（5 月 20 日）做比較，由表十觀察， 500 與 1.5k Hz

Mean STD Mean STD Mean STD Mean STD

颱

77.2 4.26 70.8 2.52 66.7 2.07 65.8 2.11

影響前兩天

5 月 15

~16 日

72.3 5.96 65.5 6.15 61.9 3.24 62.6 1.88 日

影響後兩天

5 月 19 日

~20 日

74.0 7.01 67.1 4.49 63.1 2.29 62.1 1.77 單位：dB

3.3.3

將每天聲壓位準變動畫出，圖十四中為春季各頻率每天每小時變動，X 軸時間為小時，Y 軸為聲壓位準，在 500 及 1.5k Hz 對不明高位準訊號

做處理。

每日變化分析

接下來所要探討的是聲壓值每日每小時變化，以一天為一單位，

所

(a)

(b)

(c)

(d)

圖十四、春季聲壓位準每日變化，（a）~（d）分別 為 500、1.5k、2.4k 與 3.6k Hz

如圖十四（a）與（b）中紅色實線所圈出地方，資料空白處為每天

3.4 噪音位準估算

了解風速影響的聲壓位準變動後，本節利用測量到的資料，來預測 風浪之噪音，考慮噪音頻率為 500、1.5k、2.4k 及 3.6k Hz 四個頻率，並 參考在Marrett [4]文中提到噪音之預估公式：

( ) ( )

( )

NL f =B f + n f v （3.1）

NL（f）為噪音位準、B(f)為關聯式截距（dB）、20n(f)為斜率、ν為風 速（kt）。此公式在各研究中廣泛的被使用，而在不同海域中有所不同的 參數為B(f)和 20n(f)。

季各頻率聲壓位準與 5 m/s 以上的風速之迴歸分析，由於預估公式

B(f)和 20n(f)參數，可由 附錄二得知。

3.4.1 迴歸分析

所使用風速單位為節，所以在做迴歸分析時已先把風速m/s 單位改為節 來做運算，風速也取對數函數來描述，此動作可有最好的相關曲線[5]，

如圖十六至圖十九所示，而各季節預估式中之

(a) (b)

(c) (d)

圖十六、500 Hz 在各季節環境噪音與高風速迴歸曲線，

（a）~（d）分別為 500、1.5k、2.4k 與 3.6k Hz

(a) (b)

(c) (d)

圖十七、1.5 kHz 在各季節環境噪音與高風速迴歸曲線，

（a）~（d）分別為 500、1.5k、2.4k 與 3.6k Hz

(a) (b)

(c) (d)

圖十八、2.4 kHz 在各季節環境噪音與高風速迴歸曲線，

（a）~（d）分別為 500、1.5k、2.4k 與 3.6k Hz

(a) (b)

(c) (d)

圖十九、3.6 kHz 在各季節環境噪音與高風速迴歸曲線，

（a）~（d）分別為 500、1.5k、2.4k 與 3.6k Hz

3.4.2 噪音位準估算

利用對台灣西南海域長時間序列的觀察，統計出環境噪音之分佈趨 勢，藉由聲壓位準與風速資料的迴歸分析，求得此海域之估算噪音位準 參數，可在無聲學儀器佈放量測時，得到此海域之環境噪音分佈情形。

將各結果列於圖二十中，可提供此海域環境噪音之參考值。圖二十為春 季各頻率的量測資料與估算值比對，藍色為原始聲壓位準，綠色則為估 算值，圖中紅色虛線表示風速在 /s 所估算出之聲壓位準大小，圖中

可發現越 始聲

壓位準差異越

5 m

高頻段之估算值越和實際值較相近，越高頻段估算值與原 小，也證實了高頻率主要受風速所影響。

76.3

圖二十、春季各頻率量測值與估算值比對圖，

63.6

（b）

（a）

4. 結論與建議

環境噪音隨時間的變化，增加對此海域聲壓位準的了解，有效提升聲納 效能系統，本文在冬季中，由於資料筆數取得較少，所以會有較高的偏 差出現，需再加強更多長時間之觀測，才可修正冬季的誤差值，將可建 立在此海域有更完整的預估值。

能有效提昇聲納的偵 測效能，若我們得到此海域更多海洋相關資訊時，本文資料中的不明高 位準訊號影響，或許可再深入做探討，進而找出其影響來源。

、白浪風、變動產生的壓力變化等，

也都會因為海域的不同而有所差異，所以必須藉由更多量測及分析資 料，聲納效能才能獲得更好的提升。

台灣由於處於重要之軍事位置，對於台灣四周海域及淺水海域，環 境噪音之影響因素非常多，都必須加以了解及掌握，本文只針對了風速 加以探討，如在對其他影響如船舶、潮汐及黑潮等因素加入分析，相信 可更了解台灣四周海域的環境噪音之機制，如此才

海洋環境變化大，不只針對風速影響，對於海洋環境噪音還必須依

靠更多海洋物理資料作佐證，淺海環境由於地域特性，須加考慮附近船 舶、海洋生物、岸邊工廠等暫態性聲源影響，而在淺海環境中，Grant B.

Deane[9]也提到，風浪產生的碎波

5. 謝誌

本計劃非常感謝各研究船上相關人員的鼎力相助，使得此實驗能進 行順

參考文獻

1. R. J. Urick, Principles of Underwater Sound, McGraw-Hill, 1993

Acoust. Soc. Am., 22, 8, 2005, pp.

225-1248.

3. 立成功大學近海水文中心http://www.comc.ncku.edu.tw/

利，也感謝海軍官校馬炳彬老師的幫忙，感謝國立成功大學近海水 文中心(COMC) 浮標之海洋環境資料的提供。

2. B. B. Ma, and J. A. Nystuen, “Passive Acoustic Detection and Measurement of Rainfall at Sea”, J.

1 國

4. . Marrett & N. R. Chapman, “Low-Frequency Ambient-Noise e ments in the South Fiji Basin,” IEEE Journal of Oceanic

ring, 15(4), October, 1990, pp.311-315.

5. W. W. Crouch and P. J. Burt, “The Logarithmic Dependence of

Journal of Oceanic Engineering, 31, 1, January 2006.

R

M asure Enginee

Surface-Generated Ambient-Sea-Noise Spectrum Level on Wind Speed,”

J. Acoust. Soc. Am., 51(3), March, 1972, pp.1066-1072.

附錄一

圖A、春季聲壓位準之機率分佈，（a）~（d）分別 為 500、1.5k、2.4k 與 3.6k Hz

圖B、夏季聲壓位準之機率分佈，（a）~（d）分別 為 500、1.5k、2.4k 與 3.6k Hz

圖C、秋季聲壓位準之機率分佈，（a）~（d）分別 為 500、1.5k、2.4k 與 3.6k Hz

圖D、冬季聲壓位準之機率分佈，（a）~（d）分別 為 500、1.5k、2.4k 與 3.6k Hz

附錄二