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『台灣瘋狗浪現況』專輯
目  錄 封面
「台灣瘋狗浪現況」專輯序言
台灣附近的瘋狗浪和異常波浪
氣象局瘋狗浪與異常波浪之預測與預警
台灣近岸海域實測異常波浪分析
颱風長浪演化與瘋狗浪之預警
長浪引起瘋狗浪之案例分析
瘋狗浪溯上的數值模擬與海岸公路或遊憩區之應用
應用群集分析建置瘋狗浪預警系統
高階孤立子穩定性之試驗研究
海洋中異常大浪對海洋再生能源設施之影響


「 台灣瘋狗浪現況」 專輯序言
(第二十六卷第四期-序言)
摘要

  全球及台灣鄰近海域或海岸地區時常發生突然的波浪入侵,將人、車、船等衝擊落海或傾覆翻倒等事件,造成不少生命安全傷亡。在台灣,媒體以「瘋狗浪」一詞來報導上述所發生的案件,因此瘋狗浪一詞廣為人知。事實上,此類事件發生在海洋上與海岸邊產生的機制完全不同。廣闊海洋中,地形與底床作用可以忽略,而突然發生的大浪被認為是由於波浪間的非線性交互作用所生成,我們稱這種海洋中突然的大波為「異常波浪」,英文為freak wave或rogue wave;但俗稱的瘋狗浪係發生在海岸邊,由於波浪淺化且與礁岩或防波堤作用,激起巨大水花,假使剛好有人車停於該處,可能會被衝擊下水,其發生機制與海上異常波浪不同且較複雜。以上兩種均是高度危害性的波浪,其特性是突然的發生而難以預測,這與颱風波浪可以預測而有所不同。不論是異常波浪或瘋狗浪,截至目前為止均無法預測何時、何地會發生,本刊特別將此兩類危險波浪分開論述,藉以導正學理上正確的觀念。

本刊邀請國內多位從事異常波浪或瘋狗浪之專家學者撰稿,共收錄九篇論文,這些文章包含了海洋異常波浪以及海岸瘋狗浪的研究;他們的研究範疇涵蓋了事件調查、數值模擬、實驗室試驗與現場觀測資料分析等,也包含了基礎研究和應用研究等。雖然異常波浪和瘋狗浪均尚無法進行定率預測,但機率預測已可行,本刊亦收錄相關研究。期待本刊收錄之文章可令讀者對於瘋狗浪和異常波浪有更深入之了解。

 

 

專輯主編:李汴軍/中華民國海洋及水下技術協會副秘書長

     蔡政翰/國立台灣海洋大學海洋環境資訊系教授

     董東璟/國立成功大學水利及海洋工程學系副教授、近海水文中心副主任 

     

台灣附近的瘋狗浪和異常波浪
(第二十六卷第四期-台灣瘋狗浪現況)
摘要

  「瘋狗浪」和「異常波浪」都是海中的危險波浪,但它們的發生地點和發生機制截然不同,瘋狗浪發生在海岸邊,異常波浪發生在海洋裡,在媒體報導中它們可能被混為一談,但在嚴謹地學理探究中,它們應該被分開看待。本文蒐集過去17年來,在台灣海岸發生的瘋狗浪事件以及鄰近海域發生的異常波浪等實際案例,探討其發生地點、時機與發生時的海象條件,以使對瘋狗浪及異常波浪有更深入的瞭解。

 

作者:蔡政翰/國立臺灣海洋大學海洋環境資訊系教授

   董東璟/國立成功大學水利及海洋工程學系副教授

   蔡仁智/崇右技術學院視覺傳達設計學系副教授

氣象局瘋狗浪與異常波浪之預測與預警
(第二十六卷第四期-台灣瘋狗浪現況)
摘要

 發生在海岸邊的「瘋狗浪」和海洋中的「異常波浪」對海域活動的民眾和船隻造成極大的威脅,這些危害性的波浪現象迄今仍無法「預測 (Prediction)」它何時、何地會發生,但若能提供「預警 (Warning)」信息,仍可有效地降低傷亡,提高海域活動安全性。本文說明中央氣象局所建置的「瘋狗浪機率預警系統」和「異常波浪機率預警系統」,包含其基本原理、運作概況與驗證結果,特別說明的是,前述兩者是屬於機率預警(Probabilistic warning)系統,即預測未來幾小時內,在某海岸地區或海域,瘋狗浪或異常波浪可能發生的機率為何,藉由預測的機率提供預警信息,經驗證結果顯示,中央氣象局所建置之機率預警系統,對海域活動可以提供有效訊息。

 

 

 

作者:滕春慈/交通部中央氣象局海象測報中心主任

   朱啟豪/交通部中央氣象局海象測報中心課長

   林芳如/交通部中央氣象局海象測報中心技士

   陳琬婷/交通部中央氣象局海象測報中心助理

台灣近岸海域實測異常波浪分析

(第二十六卷第四期-台灣瘋狗浪現況)

摘要
  異常波浪(freak wave)指的是海上突然出現的大波,此種波浪出現得很快,難以預測,是造成船難發生的原因之一。本研究使用目前在台灣周圍海域作業化運行的13個浮標資料,各浮標資料最短3年最長18年,總波浪觀測個數達8千萬個以上,共探勘尋得5605筆具危害性的異常波浪案例,異常波浪高度以介於2-4米間居多。分析結果顯示,異常波浪主要以一片高聳水牆、一個海洋深谷或一群浪中有筆大浪等三種型態出現,以波谷深與波峰高比值以及是否成群出現兩項指標作為評判依據,結果顯示異常波浪波形以非成群之對稱型態居多,佔七成以上。台灣周遭海域的異常波浪主要發生在冬季期間,它們出現的機率為6.72X10-5,也就是說平均約15000個波中就會出現一個異常波浪,且本文發現,當海面波高較險峻時(Hs>5m),異常波浪發生機率隨著波高而增大。分析結果也表明了,颱風期間危險異常波浪發生的機率高於它在平時海況下出現的機率。

作者:陳盈智/國立成功大學水利及海洋工程學系博士班研究生

   董東璟/國立成功大學水利及海洋工程學系副教授、近海水文中心副主任

   李汴軍/中華民國海洋及水下技術協會副秘書長

   黃清哲/國立成功大學水利系教授兼近海水文中心主任

   高家俊/國立成功大學近海水文中心顧問   

颱風長浪演化與瘋狗浪之預警

(第二十六卷第四期-台灣瘋狗浪現況)
摘要

 本研究由檢視國內五大商港近岸之逐時波浪監測紀錄發現,當西太平洋海域有颱風形成並向臺灣海域行進時,則無論中央氣象局是否發布海上或陸上颱風警報,颱風所衍生之長浪(湧浪),均甚特別地可於蘇澳港及花蓮港近海,以甚相似之示性波高()與尖峰週期(),清晰陳示時變性。颱風長浪的主要演化歷程包括(1)啟始到達;(2)群聚成長;(3)堆疊擁積;(4)發達成熟;及(5)減衰消退等五個重要階段。其中,自堆疊擁積至發達成熟階段,颱風長浪的尖峰週期將會由10秒以下突然躍昇至12秒以上,示性波高亦會由小逐漸成長至大於1.5公尺,以致颱風長浪常會因此一波動調變不穩定特性而可引發異常大浪或瘋狗浪。而為解決目前瘋狗浪尚無法準確預測或預報之問題,本研究乃依據此一調變特性,提出瘋狗浪預警之發布與解除準則,並建立預警的分級與其預警措施,冀期能滿足防災、避災、減災、除災之需求。

 

作者:莊文傑/交通部運輸研究所港灣技術研究中心研究員

   曾相茂/交通部運輸研究所港灣技術研究中心研究員

   張憲國/國立交通大學土木工程學系教授

長浪引起瘋狗浪之案例分析

(第二十六卷第四期-台灣瘋狗浪現況)
摘要

  長浪即波浪學理所稱之湧浪(swell),為離開風域的浪。長浪具有週期長、波長大、波浪尖銳度小、傳播速度快、能量消散慢等特點,近年有多件發生於海岸邊的瘋狗浪事件都號稱是因為長浪所引起,本文因此針對此類事件進行案例分析,企圖從科學的數據中探究是否長浪確實引起了瘋狗浪的發生。雖然長浪並不全然等於瘋狗浪,但從本文分析實測數據的結果證實了,長浪確實是導致瘋狗浪發生的成因之一。

 

作者:董東璟/ 國立成功大學水利及海洋工程學系副教授

   陳盈智/ 國立成功大學水利及海洋工程學系博士班研究生

   彭仁平/ 國立成功大學水利及海洋工程學系助理

瘋狗浪溯上的數值模擬與海岸公路或遊憩區之應用
(第二十六卷第四期-台灣瘋狗浪現況)
摘要

 目前對於瘋狗浪的研究,能應用在實際災害的成果還很有限。主管機關沒有簡單可行的準則去決定道路、遊憩區或其他可能受災的設施應該何時封閉或管制,也無法決定哪些區域應管制一般民眾進入以免危險。本研究以2014年龍洞海濱瘋狗浪事件為例,對瘋狗浪的溯上過程使用COBRAS (COrnell BReaking wave And Structure)流體模式進行數值模擬。根據模擬結果,我們判定地形阻擋波浪、造成波浪向上飛濺可能就是2014年龍洞海濱瘋狗浪事故發生的原因,而入射波高等於兩倍示性波高時即可造成足以沖倒行人並將之捲入海中的飛濺。入射波週期改變後,波浪向上飛濺的現象一樣會發生,可見週期並不影響瘋狗浪的發生。根據數值研究的結果,本文並探討將此研究方法應用在海岸遊憩區或海岸公路等易受災區域的方式。

 

作者:陳冠宇/國立中山大學海洋科學系教授

   劉俊志/國立中山大學海洋科學系研究助理

   張義偉/國立中山大資訊管理系博士生

   李俊穎/交通部運輸研究所港灣技術研究中心研究員

↑回目錄

 

應用群集分析建置瘋狗浪預警系統
(第二十六卷第四期-台灣瘋狗浪現況)
摘要

  在台灣發生的瘋狗浪事件約7成發生於東北角海岸。本研究便以此區域為研究對象。研究中建置一個台灣東北角海岸的瘋狗浪預警系統,先以碧砂漁港的連續觀測資料、基隆港氣象觀測資料與碧砂測站附近20公里內的實際發生瘋狗浪襲擊的落海事件等資料,以強關聯分析後得出可能造成發生落海事件發生的可能條件,再依所定義的可能落海條件,尋找設定出龍洞地區可能發生浪擊落海事故的時段。依此,使用龍洞地區的海象觀測資料與氣象預報資料作為模式輸入,以資料探勘工具建置一分時的瘋狗浪預警模式,再以實際發生落海事件來驗證所建置的模式。研究中使用探勘工具中的群集演算法,分別建置6小時、12小時及24小時的預警模式,經由實際落海事件資料進行驗證,結果顯示在實際瘋狗浪發生事件的預測上皆可達到90%以上。

 

作者:蔡仁智/崇右技術學院副教授

   謝帆廸/崇右技術學院校務研究中心研究員

   何宗儒/國立臺灣海洋大學海洋環境資訊系教授

   蔡政翰/國立臺灣海洋大學海洋環境資訊系教授

↑回目錄

 

高階孤立子穩定性之試驗研究
(第二十六卷第四期-台灣瘋狗浪現況)
摘要

 自然界中不穩定性是經常可觀察到的普遍現象,有時會導致意想不到的災難。波浪調變為系統不穩定性的其中一種形式。這種不穩定性在物理學上通常被稱為調變不穩定性(MI)。調變不穩定性(MI)導致不穩定波的增長或衰變週期。非線性薛丁格方程(NLSE)的呼吸子(breather)解是眾所周知的可準確描述調變不穩定波的增長和衰退之守衡性系統。本研究以實驗及數值方式進行研究耗散(dissipation)現象可對FPU週期產生的相位偏差。在成功大學水工試驗所200米之波流水槽中的觀測此現象,並與數值模擬結果比對。結果顯示出理想的非線性薛丁格方程breather解能夠描述這樣耗散非線性動力學,我們的研究結果可能會影響廣泛的新的物理情景演繹。

 

作者:許弘莒/國立成功大學水工試驗所研究員

   李孟學/國立成功大學水工試驗所助理研究員

↑回目錄

海洋中異常大浪對海洋再生能源設施之影響
(第二十六卷第四期-台灣瘋狗浪現況)
摘要

  海洋再生能源擷取設施如波浪發電機、海流發電機佈放於海上,面臨了許多環境衝擊,尤其是來自波浪的衝擊最直接也影響最大。造船、海岸結構物或海上鑽油平台設計上都已考慮巨大波浪的作用,但海洋再生能源設施受極端大波的影響則較少被討論。本文分析台灣東北角波浪浮標資料發現,過去14年期間曾觀測到25個超過10公尺之異常大波,最大者為23.3公尺,等同於約每200天會發生一次,但這僅是每小時觀測10分鐘的結果,實際出現機率應遠高於前述數值。本文進一步研究海流發電機承受波浪作用力發現,潛沒式海流發電機之頂部與葉扇承受波浪衝擊力最大。另外,參考國外研究結果顯示,在真實海況不規則波的作用下,波浪發電機受波浪的衝擊力為規則波作用下的2倍。本文建議往後海上再生能源擷取設施之受力分析或試驗波高應提升至30公尺以上。

 

作者:蔡政翰/國立臺灣海洋大學海洋環境資訊系教授

   胡哲魁/工業技術研究院綠能與環境研究所副研究員

   江室瑩/工業技術研究院綠能與環境研究所副研究員

↑回目錄

 

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