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『臺灣海域監測網』專輯
目  錄 封面
「臺灣海域監測網」專輯序言
被動水下聲學監測網與水下聲景之研究
臺灣海域作業化海氣象資料浮標監測網
時空碼技術於水下通訊之運用及效能分析
興達港沿岸海域之水下環境噪音分析
結合MACHO海底觀測站的雙條水聽器線陣列被動偵測性能分析
遠岸水深測量之潮位修正技術應用及比較
海洋紊流觀測技術:定點觀測與走測
澳洲水下文化資產之監測管理
海洋及水下科技季刊一一0年度第三十一卷第三期封面


「臺灣海域監測網」 專輯序言
(第三十一卷第三期-序言)
摘要

   眾所皆知,台灣四周環海,無論對國安或民生發展,海域監測都是極為重要的工作。台灣的海岸線綿長,領海範圍廣大,監測點位受限於時空分布,監測數據往往不足以描述全面海域環境之變化。然而長期監測站的布放成本所費不貲,只有衛星遙測相關監測項目,如海表溫等,足以涵蓋全部海域。惟衛星遙測受限於水表層,水體內部仍是監測盲點。政府相關部門與民間單位在海域開發的規劃中,也逐漸累積海域監測數據中,只是離「台灣海域監測網」的目標仍是路途遙遠。

   本專輯的動機為呈現海域監測現況,希望提供「台灣海域監測網」建置構想。所收錄的8篇文章中,「被動水下聲學監測網與水下聲景之研究」呈現苗栗與彰化水下聲音蒐集結果與水下聲景時空變化情形。「臺灣海域作業化海氣象資料浮標監測網」一文介紹臺灣海域作業化海氣象資料浮標發展現況,觀測數據之應用實例,並對未來發展策略提出建議。監測網之關鍵技術之一為水下通訊,「時空碼技術於水下通訊之運用及效能分析」針對水下通訊相關技術做一報告。「興達港沿岸海域之水下環境噪音分析」呈現興達港附近海域之水下聲景。

   「結合MACHO海底觀測站的雙條水聽器線陣列被動偵測性能分析」探討中央氣象局在頭城海域建置的MACHO海底觀測站的雙條水聽器線陣列之偵測性能,結果顯示藉由對水下目標交叉定位,可獲得水下目標的距離與方位。潮位修正是水深量測重要步驟,「遠岸水深量測之潮位修正技術應用及比較」探討應用不同潮位修正技術於新竹外海進行遠岸水深的量測,並比較結果的差異。有鑑於紊流遍及全球海域,「海洋紊流觀測技術:定點觀測與走測」介紹如何藉由紊流剖面儀及專用絞機,發展出成熟的紊流觀測技術,並測得黑潮流域、南海、及臺灣東北角海域之紊流強度分布圖。最後,「澳洲水下文化資產之監測管理」介紹西澳海事博物館對水下沈船所使用的監測管理技術,並提出可供國內借鏡之處。

 

 

 

 

專輯主編:陳琪芳/國立臺灣大學工程科學及海洋工程學系教授

       黃清哲/國立成功大學水利及海洋工程學系 教授

 

 

被動水下聲學監測網與水下聲景之研究
(第三十一卷第三期-臺灣海域監測網)
摘要
  臺灣四面環海,但水下聲學量測的相關法規目前並不完善,以往對於臺灣周邊海域之水下噪音量測分析,為各委託單位依其目的業務及財力進行零星的相關資料監測分析,缺乏長期及大範圍之調查,且尚未建立完整制度及聲學資料庫。本研究建議建立西海岸之水下聲學監測網,以建立臺灣周邊海域的水下聲景資料庫,用以監測水下聲景在時間與空間上的變化,且為海域生態環境監控之重要一環。研究團隊從2014年至2020年共七個年頭於苗栗、彰化與雲林外海量測水下聲學資料,且利用其資料建立其區域之水下聲景資料庫,並探討水下聲景之時間與空間變化。七年間以多站水下錄音器錄製到第一、二支離岸示範風機21號與28號架設(2016年9月)與海洋風場建立及商轉(2019年底)、颱風侵台、魚類鳴音以及鯨豚叫聲。本文將探討水下聲景於離岸風機建置的前後、颱風侵台以及鯨豚活動分別造成的變化,發現在施工期間所產生之人為噪音大幅度的改變水下聲景,而水下聲景的變化進一步改變水下生態環境。本研究為臺灣周邊海域之水下聲景先期研究,也希冀各界能一起建構出臺灣完善的水下聲景資料庫與水下聲學監測網。

關鍵字:水下聲景、離岸風機、被動式水下監測

 

 

作者:洪靖唐/國立臺灣大學程科學與海洋工程研究所

   冉祥萱/國立臺灣大學程科學與海洋工程研究所

   胡惟鈞/國立臺灣大學程科學與海洋工程研究所

   陳琪芳/國立臺灣大學程科學與海洋工程研究所

 

臺灣海域作業化海氣象資料浮標監測網
(第三十一卷第三期-臺灣海域監測網)
摘要

  近年隨著大氣與海洋所引發之災害頻傳,全球皆相繼投入自然環境之監測工作。佔全球表面積七成之海洋水域扮演著氣候調節甚至是氣候變遷的關鍵。海洋環境的現場監測數據除了是釐清氣候議題之依據外,也可確保海上與岸邊相關活動之安全。過去20多年來,在跨政府部門的努力之下,已在臺灣環海建立了25座作業化海氣象資料浮標觀測站,在海上構築出一面監測網絡,全天候且即時提供現場海氣象特性之監測結果。本文除討論資料浮標相關技術之外,也說明資料浮標監測網建置之歷程與演進,並對未來之發展策略提出展望。

 

 

 

 

作者:吳立中/國立成功大學近海水文中心副研究員

   董東璟/國立成功大學水利及海洋工程學系教授兼近海水文中心主任

   滕春慈/交通部中央氣象局海象測報中心主任

   吳益裕/經濟部水利署水文技術組組長

 

時空碼技術於水下通訊之運用及效能分析

(第三十一卷第三期-臺灣海域監測網)
摘要
  時空碼技術因具有於空間域及時間域分集增益之特性,可加強通訊系統於傳送資料訊符的過程中訊符訊號對抗環境雜訊干擾的能力,而於近年來倍受重視,並被廣泛運用於無線通訊方面,由於水下通訊環境遠較空氣中的通訊環境更為複雜,環境雜訊對於資料訊符的干擾影響也更大,因此,時空碼技術於水下通訊範疇亦具有相當之運用價值。

    本論文旨在研究基於具備四個發射端換能器及單一個接收端換能器之水下通訊架構,搭配具備4*4傳輸矩陣的時空碼,對於數型時空碼之傳輸矩陣結構是否為正交與其最大傳輸率高低的關係進行說明,並針對水下通訊於使用上述各型傳輸矩陣時,環境雜訊對於資料訊符位元錯誤率之影響進行分析,最後以模擬驗證及比較各型傳輸矩陣的資料訊符位元錯誤率對應水下通訊環境訊號-雜訊比之效能。本文之研究成果可應用於水下通訊系統,透過配置多個發射端換能器,搭配對應之時空碼傳輸矩陣,降低水下環境雜訊對於水下通訊資料訊符之干擾,以提高通訊品質及效能。

關鍵詞:時空碼、水下通訊、分集增益、通道、正交、正交性、訊號-雜訊比、位元錯誤率

 

作者:林新詠/國家中山科學研究院資訊通信研究所水下科技組

興達港沿岸海域之水下環境噪音分析
(第三十一卷第三期-臺灣海域監測網)
摘要

  高雄興達港被列為綠能前瞻基礎建設的海洋科技產業基地之一,漁港轉型前,鄰近之重點建設為興達火力發電廠及永安液化天然氣廠。因民國97年興達火力發電廠於外海成功擴建國內首例無遮蔽的大型深水碼頭,不僅讓15萬噸的大型貨輪能靠泊、降低原物料的海上運送成本,亦使興達漁港至永安漁港間成為運煤航道,每年4月至9月為運煤旺季。本研究為分析興達港沿岸船舶噪音所造成之水下噪音差異,以潛水員佈放底碇式水下錄音器及以碼頭懸掛錄音器錄製水下噪音。兩者皆搭配船舶自動識別系統(Automatic Identification System)篩選出行經錄音點位附近的船舶,以利比較不同船型之船舶噪音差異。由環境噪音頻譜分析,發現有一非錄音系統所產生之60Hz與120Hz信號,推判此信號與鄰近電廠有關,因於102年苗栗通宵火力發電廠外之文獻中也有錄到類似60Hz信號;另魚礁區音檔中,在500Hz至800Hz頻段出現週期性信號,時間區段為每晚八點至十點間,推判為魚礁區之生物噪音。分析長短期水下噪音頻譜之變化,可了解當地海洋環境之動態及船舶噪音對當地環境噪音之影響。

關鍵詞:水下環境噪音,船舶自動識別系統,船舶噪音,生物噪音

 

 

 

作者:方銀營/國家中山科學研究院資訊通信研究所水下科技組

   鄭茗徽/國家中山科學研究院資訊通信研究所水下科技組

   施辰佑/國家中山科學研究院資訊通信研究所水下科技組

   劉家毓/海軍造船發展中心構型資訊管理科中校研究發展官

結合MACHO海底觀測站的雙條水聽器線陣列被動偵測性能分析
(第三十一卷第三期-臺灣海域監測網)
摘要

  單條水聽器線陣列只能靠水下目標的輻射噪音強度的大小來決定其偵測範圍,以及利用波束測得水下目標方向,而唯一的缺陷就是無法測得與水下目標的相對距離。因此,本文就以結合MACHO海底觀測站的雙條水聽器線陣列對水下目標交叉定位,以獲得水下目標的相對距離與方位,分為淺海區域與深海區域布設來討論其被動偵測性能。

關鍵詞:垂直線陣列、水平線陣列、L形陣列、測向測距誤差、距離模糊、深度模糊、定位模糊

 

 

 

作者:林澄貴/國立台灣大學海洋研究所物理海洋學碩士

曾任職國家中山科學研究院副研究員

 

 

遠岸水深量測之潮位修正技術應用及比較
(第三十一卷第三期-臺灣海域監測網)
摘要

  潮位修正是水深量測重要處理步驟,由於傳統潮位站記錄在遠岸水深量測常不具代表性,故如何選用潮位修正技術便為關鍵。本文針對新竹外海離岸置潮位站約38-84公里的海域,針對不同潮位站、海潮模式、商用及精密單點定位的潮位修正結果進行比較,發現就遠岸測量而言,潮位站與測區的潮區特性差異較距離遠近關係為大,內政部及海洋學門資料庫的海潮模式在遠岸皆有很好的表現,利用後處理精密單點定位的橢球高水深測量成果則較商用近即時精密單點定位平均潮位計算結果為佳。國內目前正積極編繪電子航行圖,此文的分析及實證結果,可作為臺灣日後進行遠岸水深量測工作參考。

 

 

 

 

作者:廖音瑄/國立臺灣大學海洋研究所、國立臺灣大學海洋中心

   許鶴瀚/國立臺灣大學海洋研究所、國立臺灣大學海洋中心

   陳姿婷/國立臺灣大學海洋研究所、伍茲霍爾海洋研究所

   謝獻祥/國立臺灣大學海洋中心

   謝宗霖/國家實驗研究院台灣海洋科技研究中心

   劉紹勇/國家實驗研究院台灣海洋科技研究中心

 

↑回目錄

 

海洋紊流觀測技術:定點觀測與走測
(第三十一卷第三期-臺灣海域監測網)
摘要

  紊流遍及全球各海域,對散佈海洋物質、傳輸動量、熱量以及溶質等,影響效力遠大於分子擴散作用。水團因紊流而混合的過程中會改變海水特性,進而影響到全球環流與海氣作用。再者,紊流時常發生在強流速切變環境,因此在海洋工程中也是極為重要的考慮因素。有鑑於此,臺灣大學貴重儀器中心於2017年起陸續購入兩套紊流剖面儀與一組專用絞機,組成團隊積極發展紊流觀測,經過四年來的投入,無數次的實地海上觀測,包含宜蘭外海、花蓮東側黑潮段面、綠島周圍海域、臺灣南端鵝鑾鼻,遠至南海東沙島鄰近海域,逐漸發展出一套可作業化流程,定點式與行進式兩種觀測方式。本文主要目的在於說明紊流剖面儀上具有的量測探針與功能,介紹運用切變探針量測紊流的原理及兩種施放方式的經驗、方法和過程。

 

 

 

作者:謝祥志/國立臺灣大學貴重儀器中心海洋探勘組技術員

   王釋虹/國立臺灣大學貴重儀器中心海洋探勘組技術員

   王 弼/國立臺灣大學貴重儀器中心海洋探勘組技術員

   鄭宇昕/國立臺灣海洋大學海洋環境資訊系助理教授

   張明輝/國立臺灣大學海洋研究所副教授

 

↑回目錄

 

澳洲水下文化資產之監測管理
(第三十一卷第三期-臺灣海域監測網)
摘要

  水下文化資產跟陸地上的文化資產一樣,也受到國家立法保護。可是因為遺址與文物在水面下易受到潮汐海流變化及海事活動等影響,所以在資產保護上需要更多的努力,而很多對於水下文化資產保護較有能力的國家,都已進行過監測與管理的相關實驗。本文介紹西澳海事博物館針對James Matthews號沈船使用的監測管理技術,在監測方面包括沈船木質部酸鹼性的檢測、木質部電子顯微鏡紀錄、沈積物粒徑分析及岩心微電極分析等方法,讓管理者對於水下文化資產的保存狀態能有效掌握;另外,在管理技術則進行過海草覆蓋、沈積物回填、圍堰定砂等實驗,已有初步的實驗心得。在參考國外相關案例後,筆者提出國內水下文化資產未來在監測管理研發之建議供大家參考。

關鍵詞:James Matthews號、水下文化資產(underwater cultural heritage)、監測管理(monitoring and management)

 

 

 

 

作者:邱瑞焜/國立海洋科技博物館助理研究員

國立臺灣海洋大學地球科學研究所合聘助理教授

↑回目錄

 

 

 

 

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