2016年4月5日

2016年3月號閱讀意見調查問卷 獲獎名單~出~爐~囉~

感謝各位讀者對於科學月刊3月號的「填問卷.拿新書」活動的熱情參與!
獲得《下一場人類大瘟疫》的讀者有:
李〇蒂、歐〇霖、黃〇澤、林〇斌、張〇瑞
恭喜以上讀者,我們近日將以EMAIL與您聯繫,確認寄書地址。
感謝各位讀者對於3月份「填問卷.拿新書」活動的參與!

2016年4月1日

航向颱風之眼— 飛機觀測

作者/黃椿喜(中央氣象局氣象預報中心課長。)

2003年起9月1日,臺灣啟動了飛機觀測颱風的追風計畫,改裝過的ASTRA噴射客機航向杜鵑颱風42000英呎上的高空翱翔,數小時的任務內拋投了14顆投落送觀測,颱風內部資料透過衛星傳送到了氣象局的預報中心,預報員自螢幕上終於見到了真實的颱風結構,也終於我們每年都驕傲的見證西北太平洋上唯一經常性觀測之飛機,巡航在颱風上空不斷蒐集著關鍵的資料⋯⋯。

從二戰航向近代的飛機觀測
以飛機觀測熱帶氣旋的紀錄始於1943年。二次世界大戰期間,美國空軍中校達克沃斯(Joseph P. Duckworth)首先於1943年7月27日駕駛AT-3單引擎教練飛機穿越墨西哥灣附近的颶風中心,後安全返回基地,創下歷史上首次以飛機偵查並穿越颶風的紀錄。重大天然災害經常使政府投入資源進行研究,1954年美國遭受到非常嚴重的颶風侵襲,颶風卡羅爾(Carol)、愛得納(Edna)及黑茲爾(Hazel)先後橫掃美國東部各州,導致將近200人死亡以及難以計數的損失。很不幸的,接下來的1955年災害並沒有因此緩和,北卡羅萊納州再度遭受3個颶風侵襲。美國國會於是決心撥款補助美國氣象局進行國家級的颶風研究專案計畫,從1956開始進行常態性的颶風飛行作業,這是世界上最早的官方例行性飛機觀測熱帶氣旋的作業。剛開始由於儀器限制、資料紀錄、處理方法及傳輸技術尚不成熟,造成分析上的困難,但經過數十年的改良及進步,加上投落送與機載雷達系統的應用,整體研究有非常大的進步。

1960年代起,美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)與國防部開始企圖以人工改造熱帶氣旋結構,進而改變其路徑,降低其對美國的影響。於是他們在70年代中期NOAA添購2 架WP-3D(P3)偵察機支援熱帶氣旋改造計畫,在此同時也針對熱帶氣旋發展之動力過程及其結構進行科學研究,並持續監測熱帶氣旋之生成、移動及強度作為其防災應變之參考。由於人工改造熱帶氣旋計劃評估之效果有限,且具政治上的敏感性,這個計畫最終在1983年停止,之後的觀測任務就更專注在熱帶氣旋的結構與環境的交互作用,以提高颱風路徑及強度之預報能力為主要目標。......【更詳細的內容請見科學月刊第556期】

從人工到自動—氣象觀測儀器改良大躍進

作者/宋紹良(國立臺灣大學大氣科學研究所碩士,現為中央氣象局第二組技士, 負責自動觀測站建置、管理、站址勘選等業務。)

氣象觀測是天氣預報及大氣科學研究之基礎。自古以來,天氣與人類活動息息相關,人們很早就試圖了解大氣中各種現象的狀態及變化情形,從每個人自身的感受出發,用眼睛、用身體去感知所處環境的天氣變化,日復一日,人類對於大自然有了更多認識,開始嘗試設計觀測儀器,以求更客觀地使用數字描述各種氣象要素。氣象觀測儀器最早需由人工操作及判讀,量測出當下的狀態後,再手動記錄儀器顯示的讀值,科學家充分運用各種材料特性及物理原理,針對不同氣象要素設計出穩定、耐用、合於標準的儀器。接著,利用機械原理,結合筆尖、自記鐘及自記紙,人們製作出自記儀,可自行記錄氣象要素隨時間的變化,使原本一個一個時間點的觀測資料,變成一段連續的過程,且可觀測每日極端值,人為操作導致的觀測誤差也得以降低。

然而,自記儀仍需要觀測員定時上發條、更換自記紙,20世紀起,各式各樣的電子式觀測儀器陸續發明,經過不斷改良,不僅可減少儀器的反應時間,記錄到氣象要素更細微的變化,也能在完全無人看管的環境長期穩定運作。電子式儀器的運用,使全自動觀測時代來臨,觀測站網密度也得以大量增加。

地面氣象觀測儀器發展
溫度
溫度量測主要採用熱平衡的概念,感應器與受測物體接觸一段時間後達相同溫度,感應器之溫度即為受測物體之溫度,利用感應器材料隨溫度升高或降低,其狀態有相對應變化關係的原理,可製成溫度計。這種對應關係,主要為體積的改變,即溫度改變造成膨脹收縮之情形。氣溫量測最早可回溯至義大利科學家伽利略,他於1592年製造出空氣溫度計,並開始觀測氣溫。空氣溫度計的準確度很低,17至18世紀許多科學家開始改良溫度計,先後製造了酒精溫度計及水銀溫度計,細玻璃管內注入水銀構成的液柱式溫度計至今仍被普遍使用。1940年代以後,開始使用溫度自記儀,主要為兩種金屬片組成的雙金式溫度儀,溫度升降造成兩種金屬因膨脹係數不同,產生彎曲,彎曲程度不同即可帶動自記筆升降。......【更詳細的內容請見科學月刊第556期】

全球暖化的啟示—溫度記錄歷史故事

作者/李育棋(中央氣象局第二組組長,負責中央氣象局地面與高空氣象觀測業務。)

人類的活動影響著全球的氣候,依據1988年成立的聯合國「跨政府間氣候變遷小組」(Intergovernmental Panel on Climate Change of the United Nations, UNIPCC)每6年發表一次「全球氣候評估報告」,2013年9月30日正式發表「第5次氣候評估報告(AR5)」提出「根據最新的氣候模式,本世紀末全球溫度恐上升4.8℃」。

「溫度」莫不與人們起居作息及動、植物生長息息相關,每天起床就會立刻感覺冷或熱,要穿怎樣的衣服,而冷熱反應的就是溫度高低,但如何量化以及其量測的方法與原理,讓我們來說分曉。

溫度是什麼?
溫度是我們生活中最易感受到的物理量,它表示物體冷熱程度,而溫度決定兩物體間熱流動的方向。在一個系統中,某一物體失去熱能傳到另一物體,就稱它溫度比較高,如兩者間無熱能的傳送,代表達到熱平衡,也就是兩者溫度相同。古時人類就依據物體之間的比較,來描述溫度的高低,但是由於感官的限制,人類的感覺並不客觀,甲說好冷而乙卻說涼涼的,人也無法在極熱或極冷的環境下進行冷熱分辨,為能有客觀的依據,人類自古以來在生活中不斷累積觀察、實驗與經驗得到相關科學的原理與數據化的標準,產生了溫度計與溫標的攝氏、華氏與凱氏等。

溫度計誕生
最早有關溫度計的裝置可追溯至公元前一世紀左右,大約在西元前240年, 拜占庭的菲洛(Philo of Byzantium)製造第一個類似溫度計的設備(圖一),它是一支細管子從一個密閉的空鉛球引出,此細管子的前端置入開放式水罐中。當鉛球被太陽照射加熱時,球內的空氣體積會膨脹,使水中產生氣泡;反之,將鉛球放入蔭涼處時,則球內的空氣體積收縮,使水上升入細管中,藉由細管子吸入水或排出水的現象來得知溫度的變化。

......【更詳細的內容請見科學月刊第556期】

談生技產業、健保與教育—臺灣新的下一哩路─陳建仁專訪

作者/陳其暐(正努力在科學傳播領域裡掙出一道縫隙,本刊主編。)、蔡孟利(宜蘭大學生物機電工程學系教授,本刊總編輯。)、黃向文(國立臺灣海洋大學海洋事務與資源管理研究所教授兼所長,本刊副總編輯。)



『研究不僅為了追求真理,更希望能造福人群』

『真正的權力,就是服務』



2016年,蔡英文與陳建仁當選中華民國第14任正副總統,也代表著臺灣新局面的開始。然而,這次的副總統當選人很不一樣,在宣布參選之前,身為中央研究院院士的陳建仁,時任中央研究院副院長,是一位十足的科學人。在新任正副總統於5 月即將上任之際,我們好奇一位這樣具有豐富科學資歷的副總統,對於生技產業、健保及教育有著什麼樣的看法?這些與科學密切相關的事務,新政府是否會有不一樣的做法?就請讀者和我們一同與陳建仁對談,找尋臺灣新的下一哩路。

科學月刊(以下簡稱科):政府早期推動不少生技相關的國家型計畫,但是一般都認為不算成功,因為沒有創造出有高市場價值的產品。新政府未來推動生技產業時,對於從基礎研究到產業的連結上,是否有別於以往的做法?

陳建仁(以下簡稱陳):我就以臺灣推動肝炎防治與生物科技的連結說起。B型肝炎的防治需要有診斷試劑與疫苗,我們希望臺灣能自己生產試劑與疫苗供應全臺使用,因為有內需市場,產業就可據以發展。初始幾年確實如此,從血清做的B型肝炎疫苗尚稱成功。但幾年以後,默克公司發展出「重組疫苗」,因為學者認為重組疫苗比較安全,要求政府改用重組疫苗。因此,雖然之後的追蹤研究發現臺灣因疫苗的施打,對於肝炎的防治來說非常成功,但在產業上來說是失敗的,因為本土生產診斷試劑、疫苗的公司全倒了!

為什麼會倒?重要的原因在於,產業的發展除了要有尖端研究外,產品開發的中間過程,包括動物模式、毒理學試驗、藥物動力學,以及之後的臨床一期、二期、三期試驗等都是關鍵。但是臺灣在2000 年之前,這些開發階段的工作,沒有一項是準備好的。所以早期的國家型計畫,就只能著重在上游的科學研究,例如找到分子標的,或頂多找到有希望的候選藥物而已。......【更詳細的內容請見科學月刊第556期】