2015年9月4日

夜來風雨聲 雨量知多少

作者/林芸伍(現就讀於臺北市立建國高級中學二年級,對地球科學很感興趣,曾獲得有高中諾貝爾獎之稱的旺宏科學獎優等獎)

下大雨了,奔跑在雨中,水花四濺,但再大的雨也澆不熄我內心的燃燒之火。我快速地跑進實驗室,拿出實驗用器材就往外衝,不顧外頭狂風暴雨肆虐,臉上帶著勝利般的微笑,壓抑不住內心喜悅:「我終於能做實驗了!」

下豪雨時,常會在電視媒體上看到土石流的消息。每次看到有傷亡報導都很感慨,現在科學那麼發達,應該有辦法預測土石流,但到底該怎麼做呢?豪雨或豪大雨的狀況都有可能發生土石流,但是現在還是無法對短時間內降下大雨的天氣進行預警。

德國、荷蘭、以色列、瑞士等國,為了能推估降雨量,利用了現在覆蓋面積很廣的無線基地臺系統來幫忙。他們的研究指出,這些無線訊號會因為降雨而衰減,那只要透過衰減的幅度,就能短時間內估算降雨量,提供比預報更即時的降雨狀況。有沒有辦法讓這樣的系統在臺灣使用呢?

因為取得基地臺訊號涉及通訊隱私,我們的替代方案是使用Wi-Fi訊號取代。依據資料顯示,面積271.7平方公里的臺北市約有六千餘個發出頻率2.4 GHz的Wi-Fi熱點,等同每0.04平方公里設置一個發射器,發出的訊號由手機接收。此外,Wi-Fi訊號不涉及通話內容,只要個別手機用戶接受,即可加入追蹤的目標,增加資料擷取點,提升降雨觀測系統的空間密度。若是在固定熱點稀少的山區,可改用行動熱點,只要使用兩隻手機即可進行測量。

不過光有這些設備仍不足,如何從無線訊號衰減值回推降雨量,需要蒐集實際的實驗結果。這些結果會上傳到資料庫並進行分析和運算,將取得的雨量、訊號衰減值的關係建立標準迴歸式,未來只要知道訊號衰減值可立刻算出對應的雨量及降雨強度。......【更多內容請閱讀科學月刊第549期】

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