2016年7月4日

螢火蟲氣象網-網路公民科學在氣象觀測的應用

作者林博雄(臺灣大學大氣科學系,主授大氣測計學,另開設生物氣象、航空氣象選修課程。到高山、到海島以及上飛機觀測大氣,工作兼享受生命樂趣。)

藉由氣象微型觀測器與APP的開發,並透過市民所處地點來顯示各點不同溫度、相對濕度、風速和氣壓,讓人人皆可是微氣象網,利用數據上傳至雲端資料庫,增加氣象觀測解析度。社群:Facebook「微氣象觀測網實驗 MOS-PC」

地球天氣與氣候可經由空間與時間尺度加以區隔。空間與時間尺度相互對應成宏觀尺度(macro-scale)、中尺度(meso-scale)以及微尺度(micro-scale)三種尺度,所對應的天氣與氣候動力過程的物理數學簡約性也有程度上的不同。 

氣象觀測的建立
在第一次世界大戰之後挪威學者皮耶克尼斯(Jacob Bjerknes)發展極鋒(polar front)鋒面概念,以及1970年代電腦數值天氣預報萌芽後,氣象界所謂的天氣尺度(Synoptic scale)取代宏觀尺度,將天氣預報推展到5~7天可預報度。由於氣象觀測技術持續開發、創新(例如氣象雷達、衛星、剖風儀等),歐聯斯基(Isidoro Orlanski) 在1975年更將中尺度氣象依空間尺度再細分為meso -α(200~2000km)、meso-β(20~200km)、meso-γ(2~20km)三種尺度;中尺度氣象也在1980年代起蓬勃發展,觀測時間與空間解析度都進一步提高。綜觀天氣尺度與中尺度天氣監測分析與預報進展已大致穩定,氣象界現階段的挑戰則是比綜觀天氣尺度更大更長的「全球尺度/氣候變遷」議題,以及中尺度以下的「精緻天氣或劇烈極短時天氣監測分析與預報」,前者已有跨國性全球氣候模式(General Circulation Model, GCM)的發展,且開始嘗試無接縫(seamless)跨尺度之數值模擬;至於後者則需要倚靠地域性氣象科技應用的拓荒,因應美國中部平原龍捲風劇烈風暴,俄克拉何馬州(Oklahoma State)發展出中尺度站(Mesonet)來監測預報中小尺度天氣變化;美國紐約州也在2012年桑迪(Sandy)颶風過後決定進行中尺度站氣象網建置。

臺灣的觀測網
中央氣象局在1987年開始建置臺灣地區自動天氣觀測網,並於2014年已超過500站自動氣象或雨量站觀測網,這些固定式的地面氣象觀測網提供中央氣象局進行2.5 km空間解析度鄉鎮預報的校驗依據雖然中央氣象局2.5 km鄉鎮預報作業已經啟動,但是在各種地形條件的地面氣象監測與數值模式預報輸出的相互驗證樣本仍嫌不足。

就政府公共資源投入而言,臺灣氣象監測硬體已經達到開發國家等級,優於東南亞周遭國家氣象建設程度,再要求臺灣公務單位跨部會合作(比如中央氣象局、國家公園、高速公路局、林務局等)來建置更細緻氣象監測網,需要更長時間的協商以及設備系統之間融合。臺北市教育局曾建置「數位校園氣象網」,透過美國戴維斯(Davis)氣象套件安裝在大臺北地區國中、小校園屋頂或校園角落,利用網路IP集結資料和在網頁分享氣象資源,可做為老師學生的地球科學教材資源。......【更詳細的內容請見科學月刊第559期】

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