追風的故事
台灣有一群「追風」科學家，每當颱風可能來襲時，他們就搭乘噴射機，飛
到颱風上方，冒著可能的生命危險在空中進行觀測。他們不僅對科技、民生、
防災有重大貢獻，也期望能在國際學術研究領域佔有一席之地。
撰文╱吳俊傑
台灣大學大氣科學系教授，國科會「颱風重點研究」暨「追風計畫」主持人。
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1996年，一部以科學家「追風」做為故事背景的電影「龍捲風」，勾起了許
多人對大氣科學研究的好奇與嚮往。在電影情節中，科學家發明一種饒富創意
的感應器，只要將這種帶有翅膀的小型物件置入龍捲風的中心，便能從感測器
接收寶貴的資料進行更深入的研究；科學家在曠野上馳騁著吉普車，無所畏懼
地追逐一個又一個深具毀滅性的龍捲風，一幕幕充滿了浪漫的冒險精神。
你知道嗎？從2002年起，在台灣有一個由國科會所支持的重點研究計畫，每
當颱風可能侵襲或影響台灣周邊時，一組科學團隊成員便搭乘向漢翔公司租用
的噴射機，裝載著最新的科學儀器，飛到颱風上方約13公里高空，釋放稱為「
投落送」的大氣偵測探空儀。這些投落送在張開的拖曳傘協助下，以每秒五公
尺的速度緩緩降落，量測大氣風場、溫度及濕度資料，並立即透過無線電訊號
及衛星通訊系統，將資訊傳送到飛機上、中央氣象局及世界各國氣象單位的電
腦系統中，以便進行即時的颱風分析及電腦模式預測。這項研究有個動人心弦
的暱稱－－追風計畫。
為什麼要追風呢？只是為了滿足幾位瘋狂科學家的好奇心而如此大費周章嗎
？當然不是。如〈掌控颶風〉所述，我們的大氣（如颱風）是一個高度複雜的
非線性動力系統，任何初始誤差都可能對預測結果產生重大影響。而颱風的生
成及發展卻主要發生於觀測資料稀少的海洋上，使得我們難以使用電腦模式準
確地預測颱風的未來動態。為解決此一難題，大氣科學家在過去數十年來已發
展出各式先進的觀測系統，例如衛星及雷達遙測、飛機觀測與投落送等，得以
細窺颱風究竟，並結合電腦模擬及預報系統，逐漸揭開了颱風神秘的面紗。
投落送的妙用
美國飽受颶風危害之苦，有鑑於此，近年來投入相當多的研究經費及科學人
力進行颶風研究。每當有任何颶風在加勒比海區域活動或靠近美國本土時，隸
屬美國國家海洋及大氣研究總署的國家颶風研究中心，便會出動數架不同功能
的研究專用飛機，直接飛入颶風中及繞行颶風周圍進行觀測，並投擲投落送，
以充份掌握颶風的整體結構及其環境動態。他們的研究成果大幅提升我們對於
颱風的了解，同時也顯示這些投落送測得的資料，可以改進颱風路徑預測的準
確度達30%。
可惜的是，在浩瀚的西北太平洋海域，也是全球颱風頻率最高、強度最大的
地區，並無任何颱風偵察飛機的觀測資料。基於颱風對於台灣地區的重大威脅
，在國內、外學術界及政府單位的通力合作下，我們於2002年啟動追風計畫，
成為全球以偵察飛機觀測西北太平洋颱風的先驅研究團隊。
大家可能很好奇想問，我們除了將飛機飛到颱風周遭，又是如何決定在哪些
時間、哪些地點投擲這些所費不貲的投落送呢？這牽涉到一項相當新穎且重要
的科學議題：策略性觀測。雖然大氣是一個混沌系統，但我們仍可以推知哪些
位置的初始誤差是較不穩定的（即其誤差隨時間呈較快速成長，因此也稱為敏
感區域），而這些敏感位置便是整個動力系統以及電腦模擬時的關鍵誤差來源
。我們的策略便是針對颱風周圍的這些敏感區域進行額外的重點觀測，以達到
最有效率的觀測成果。但我們又是如何預先知道敏感位置何在呢？
追風科學團隊目前已設計出相當先進的觀測策略—我們結合四種分別依不同
大氣動力假設與統計原理而發展出來的方法（包括「系集散落」、「系集轉換
卡門濾波器」、「奇異向量」及「共軛敏感度」等，詳見追風計畫網站）以預
先評估關鍵的敏感觀測位置，配合飛機航程及航管限制以決定投落送的最適當
投落位置。簡而言之，追風計畫巧妙地用飛機，將控制大氣運作的數學方程式
，運送到大自然中最猛烈的颱風風暴周遭進行檢驗與試鍊，透過蒐集關鍵敏感
區域的資料，一探颱風預測改進的奧秘。
2003年至今，追風計畫已針對杜鵑、米勒、妮妲、康森、敏督利、梅姬、艾
利及米雷等8個颱風完成10航次的飛機偵察及投落送觀測任務，總計在颱風上
空飛行48小時、並投擲166枚投落送。在觀測同時，這些寶貴的投落送資料便
即時進入中央氣象局及世界各國氣象單位的電腦預測系統中，協助預測颱風路
徑及分析其周圍結構，如暴風半徑（對放颱風假與否具關鍵性影響）。目前為
止，針對追風計畫所得資料的評估結果顯示，投落送資料平均可改進美國氣象
局電腦模式（該電腦模式為全球最具權威的預測模式之一，特色為預報結果可
即時顯示在網路上，供研究及作業人員下載使用）對24~72小時內的颱風路徑
預測準確度達20%。另一方面，投落送也已被成功用來驗證及校正衛星與雷達
遙測資料，藉此提升遙測颱風參數的可信度。
台灣特有的研究金礦
值得一提的是，台灣位居地球最大陸塊與最大海洋交界處，大氣科學的研究
素材極為豐富多樣。從颱風、梅雨、季風及聖嬰現象一一呈現，全球的大氣科
學家都很稱羨我們所擁有的研究金礦。然而，科學家的幸運並不能取代人民的
困境。颱風豪雨每年奪走不少民眾的生命與家園，人為災害也在無知下助紂為
虐。被視為天賜及可再生資源的水與空氣日益珍稀，我們的下一代可能處於全
然陌生的生態環境。因此，開採這研究的金礦與保衛國土是大氣科學工作者的
使命。在颱風這個議題上，我們有幸已到達一定的成熟度，並透過追風計畫初
步做出突破性的研究成果。我們期望能藉由追風計畫，對國內科技、民生與防
災有重大貢獻，並在國際學術研究領域佔有一席之地。
有關追風計畫詳細內容，可參考追風計畫網站：
http://typhoon.as.ntu.edu.tw/DOTSTAR/home2_chinese.htm
【本文轉載自科學人2004年11月號】
< 完 >
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