為何近年來颱風預測越來越不準?別再怪氣象局啦!這個關鍵因素讓高科技也束手無策

2019-07-26 16:56

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伴隨氣候變遷的影響,颱風的走向、雨量、風速越來越難預測。(取自中央氣象局)

伴隨氣候變遷的影響,颱風的走向、雨量、風速越來越難預測。(取自中央氣象局)

氣象預報與我們的生活息息相關,小到今天要不要帶傘出門,大到颱風天要不要放假都要密切注意。但氣象預報究竟是怎麼判斷的,會不會失準呢?其實現在全球各地持續出現許多無法準確預測的天氣遽變,即使科學家不斷嘗試使用更先進的科技,想要做更準的預報,但無法預測的情況卻變得越來越多……

倘若天氣預報受到科技限制,而無法準確預測氣象,那麼將可能會造成前所未見災害、受害人數將會難以估計。在台灣,除了地震之外,帶來最多災害的便屬颱風,但伴隨氣候變遷的影響,颱風的走向、雨量、風速越來越難預測,每每颱風來臨,政府機關無不嚴陣以待,深怕難以預測的颱風帶來無法估計的災害。

其實不只台灣,不少國家例如日本、美國都因颱風、颶風所困擾,尤其在海上迅速生成的颱風,其路徑更是難以預測。根據最新研究顯示,這幾年颱風預報的偏差逐年升高,現有的系統已經無法準確地預測它們的路經,因此為了能更加準確預測颱風路徑和雨量,美、日等國紛紛投入研究,並發展出和以往不同的預測方式,希望能透過天氣預測,將颱風所帶來的災害降到最低。不過為什麼全球暖化會讓颱風變得更難捉麼呢?其實最主要的原因,就是來自於海面上的「水蒸氣」。

此圖顯示出每年誤差的範圍,雖然有些起伏,但很明顯可以看出這幾年的誤差持續在變大。(圖片擷取自Youtube)
此圖顯示出每年誤差的範圍,雖然有些起伏,但很明顯可以看出這幾年的誤差持續在變大。(圖/公視提供)

颱風能量來源:海水蒸發量

在琉球大學任職的伊藤康介指出,受到全球暖化的影響,要正確地預測颱風變得更加困難。其中的原因之一就是這幾年受氣候變遷的影響,迅速形成的颱風越來越多。之所以會這樣,是由於全球暖化造成海水表面的溫度上升,更多的海水因為溫度升高而蒸發並進入大氣層。水蒸氣就是颱風生長的能量來源,當颱風吸收大量水蒸氣後,颱風中央的上升氣流會增強,進而讓颱風得以迅速增長,颱風的中心氣壓也將逐漸降低。我們都知道,颱風的中心氣壓與其強度成反比,因此如果水蒸氣的量越多,颱風強度就會上升。

水蒸氣就是颱風生長的能量來源,當颱風吸收大量水蒸氣後,颱風中央的上升氣流會增強,進而讓颱風得以迅速增長。(圖片擷取自Youtube)
水蒸氣就是颱風生長的能量來源,當颱風吸收大量水蒸氣後,颱風中央的上升氣流會增強,進而讓颱風得以迅速增長。(圖/公視提供)

目前的問題就在於,颱風觀測點都設置在陸地,海面上完全沒有觀測點,所以無法精準地測量有多少海水蒸發形成水蒸氣。因為缺乏海面上水蒸氣的詳細資訊,預測颱風的動態就變得更加困難。觀測水蒸氣量的誤差若有小小的偏差,也會造成降雨量的預估值有很大的偏差。也因此,在測量雨量時,水蒸氣的估計量就成為了關鍵。而會造成颱風越來越強的原因,就是因為全球暖化使得水蒸氣變多。然而現有的技術已經跟不上氣候的變遷,未來將可能會有更多難以預測的颱風及颶風。

如果預報錯誤,將可能會造成颱風應變中心無法在正確時間發布颱風警報,這樣可能會導致民眾無法在安全時間疏散。如果在風雨交加或是半夜進行要求民眾撤離,就可能為時已晚,也會造成民眾的恐慌。因此,錯誤的預報會帶來嚴重災害,災情也將難以估計。

透過「投落送裝置」洞悉颱風內部

這幾年,日本研究團過透過搭乘飛機,直接飛往颱風上方進行觀測。當飛機抵達颱風上方後,將「投落送裝置」從飛機上丟入颱風內。這種裝置的很輕,只有110公克,其內部的感應器可以測量颱風的風速、氣壓和濕度等資料。將投落送丟下後,這項裝置能夠每秒將所觀測到的資料即時傳回飛機上,供研究人員分析。利用在颱風內部丟下多個投落送裝置後,團隊便能取得颱風的立體輪廓。

利用在颱風內部丟下多個投落送裝置後,團隊便能取得颱風的立體輪廓。(圖片擷取自Youtube)
利用在颱風內部丟下多個投落送裝置後,團隊便能取得颱風的立體輪廓。(圖/公視提供)

取得資料後,團隊便開始分析數據,並預測颱風的動向。他們認為,颱風內部的氣流是影響預測的關鍵之一。因為貼近海面的風,能夠將水蒸氣輸送至中央,增加颱風的能量。也就是說,測量靠近海面的風速和風向,就能更精確地預測颱風。

太平洋另一端的美國,則是利用發射衛星,來預測颱風的動向。美國航太總署發射多個名為CYNGSS的氣象衛星繞行地球,它們的任務是測量全球颱風生成帶上海面的風。首先,他們透過GPS信號衛星發射無線電波打向海面,如果海面一片祥和,那麼強度相同的訊號就會順利反射並被CYNGSS接收。相反地,如果受到颱風的關係,海面風起雲湧,那麼CYNGSS就無法接受大部分的訊號。透過接收訊號的強落,科學家就能分析風的強度。如此一來,透過上面兩項新科技,就能解決海面上沒有觀測站的問題。

除了上述的方法外,新的氣象衛星也全面升級,除了解析度比以往高出四倍,觀察的頻率也增加到了過去的十二倍,也就是每兩分半鐘一次。如此一來,研究人員就能更清楚地分辨雲層變化和移動的細節。靠著新科技,就能夠計算並分析海面上的風,而這也是過去的科技所無法做到的。另外,透過這項新科技,研究人員還能分析雲的高度還有水蒸氣的流動,讓人類離精準預測颱風又更進一步。

透過大數據,做出全球各地的天氣預報

人工智慧也在預測颱風這一塊派上用場。過去預測颱風的方法,是電腦將預報模型算出數十個可能的動向,接著再靠氣象學家用過去經驗和知識,剔除掉一些可能並留下較有可能的狀況。然而,人工智慧則是先取得過去三十年內,全球各地的颱風預報模型還有最後測量的結果。有著豐富的歷史案例資料庫後,便能從中找出原先系統的誤差,並加以排除之。接著開始分析不同颱風模型的趨勢,算出上萬個反應這些動向的新預報。這些新預報中,也包含過去模型無法計算出的結果。最後,人工智慧會再從這成千上萬個結果中,挑選出具有可能性的預報。

人工智慧在分析來自全球的資料後,便能預測全球各地的天氣。(圖片擷取自Youtube)
人工智慧在分析來自全球的資料後,便能預測全球各地的天氣。(圖/公視提供)

人工智慧預報的支持者表示,透過這項科技,未來預測颱風動向,將可以比過去更精準將近30%。除了颱風之外,還能利用大數據資料,進行全球各地的氣象預報。這些大數據來自全球飛機所測得的溫度、濕度和風速,各地汽車雨刷上獲得的降雨資料還有你我的智慧手機所取得的氣壓資料。接收這些資訊後,人工智慧在分析後,便能預測全球的天氣。

雖然全球暖化造成氣候劇變,各地的自然災害不斷。科學家努力研發新科技,希望上述的新科技能跟上氣候改變的腳步,精準預報氣象,讓天氣遽變所帶來的災害降到最低。

本文部分內容經授權取材自公視主題之夜《與颱風鬥智 》7月26日(五)22:00首播。

責任編輯/潘渝霈

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