臺灣海洋科學研究現狀（下）

陳昆明++陳惠娟

“海研5號”黯然退場

決定建造“海研5號”任務后，首先招標就是一大挑戰。因為島內造船廠通常是以建造商船和漁船為主，對建造研究船缺乏經驗。在船上空間規劃，商船所需的人員大約10人左右，每個人可使用空間較大，但在“海研5號”上，船員、研究人員，加上科儀人員，最多可達48人，這使得船上空間設計與普通商船就有很大不同。為了能使“海研5號”配備的聲納系統發揮最高效用，提高水下探測資料的精確性，要求達到低水噪音而采用電力推進系統，與一般船舶由內燃機直接推進也不一樣，這對臺灣造船廠商而言，更是一個前所未有的挑戰。

因為研究船講求精密及多功能，其細部規范設計需要多方專業人員相互配合與溝通，經過1年的細部修正后，于2010年開始動工建造。2011年6月，“海研5號”在高雄旗津中信造船公司建成后下水，2012年8月交船后進行實際海上測試和試運行。由于該船所搭配的許多科學儀器都是臺灣海洋研究史上首見的高科技設備，科儀團隊必須熟悉科儀設備操作與甲板作業狀況，需與操船的艙面與機艙人員配合并模擬實際 科研探測，共同培養海上作業默契，以確實掌握船只操作特性，并養成在不同海況下的探測作業能力。研究人員一邊摸索，一邊總結經驗，幾經調整才能嫻熟運用，讓“海研5號”于2012年8月正式啟用，而這段辛苦過程，也讓臺灣海洋研究實力大大提升。

該船是臺灣第四艘海洋研究船（臺灣迷信“4”不吉利，所以沒有“海研4號”），排水量為2700噸，全長72.6米，寬15.4米，最大航速12節，續航力達50天，航程可達1.3萬海里，建造經費達新臺幣17.9億元，有18名船員及30名研究員，是目前島內噸位僅次于海軍“達觀”號海洋測量艦的第二大海洋研究船。

該船最高可達8級風浪，在東北季風期間亦可出海作業，海上作業時間每年可長達250天，配備了水下遙控載具（R0V） 及深海多音速聲納測繪系統等多項先進高科技設備，具備下潛3000米深度及可抗三節流速的能力，裝有靈活的機械手臂與高清晰度攝像機來執行深海采樣與調查工作，可提供學術研究機構在沿岸及深海范圍內進行多樣性的海洋調查，可提升連續性觀測資料的搜集，長期進行海洋資源、海洋生態及海底斷層的探測與研究，能大幅提升臺灣海洋研究與調查的能力。此外，“海研5號”具備靜音航行模式，在航速8.6節范圍內的航行噪音低于海洋環境噪音，可大幅提升海洋研究與觀測數據品質與完整性，增進分析結果的可靠度。

臺灣以往的海洋科學研究船均受限船上的設施不足，大多資料分析或實驗都得要回到陸地才能執行，往往在實驗發現需要補強時，因船只早已回航，錯失寶貴的關鍵時刻。而大噸位的“海研5號”號增加了船上空間的運用，甲板有足夠空間使用貨柜式模組化作業，可依據不同海洋科研領域設計實驗貨柜，隨著不同任務搬運不同貨柜上船，讓實驗室的運用上更具彈性、方便與效率。

2013年2月，“海研5號”進行南海首航，先后開展了海洋生態、極端天氣與海洋關系、海床地形地質聲納掃描、海底巖心采樣，以及中沙黃巖島水域勘探調查、南沙太平島鄭和環礁探勘等任務，并在高雄西南外海甲烷水合物能源潛在區，首度取得樣本并成功點燃甲烷氣。

首航任務即面臨宛如輕度臺風的九級大浪，臺灣海洋科技研究中心及其他合作機構的科技人員頂著夾雜海水的寒風，站在后甲板上堅守崗位執行采樣、儀器布放及回收等工作?！昂Ｑ?號”航行在汪洋中顯得相對渺小，大風大浪中要操作船上動輒上百公斤到幾噸重的儀器有其相當的危險性，所以在完成采樣、探勘的任務中還需要注意自身安全，其辛苦程度比起在大海中與大魚搏斗的漁民有過之而無不及。

在此次南海航行的19天中，從啟航開始，臺灣海洋科儀人員即馬不停蹄地進行儀器調校與測試。為了維持探測相關設備正常運作，幾乎所有人員都進入24小時輪值當班及待命，海上作業不分晝夜。例如要將長巖心采集器放到海床上采集就需花費許多時間，采集完畢后樣本一取得，后續的處理、分析、保存等作業尤如生產線一般，絲毫不得馬虎及延誤，更不容許有出錯的可能。此時船上的科學家會馬上做實驗，如有追蹤必要，立刻繼續采樣，這也使得船上的科儀人員及科學家不眠不休地在后甲板與實驗室間來回穿梭忙碌，成為研究船上探測作業典型的寫照。

通過這些研究人員的付出，讓“海研5號”的首航帶回了許多驚喜，帶領科學團隊首航的首席科學家、臺灣中央大學地球科學系許樹坤教授表示，首航以臺灣最 具地質能源及生物資源潛力的南海北部為探勘標的，短短19天的航程就有許多以往未曾發現的成果，包括在東沙環礁東南方約30公里處，首次發現東沙海底火山群，以及東沙環礁西南方約30公里處發現東沙海底斷層，此斷層綿延長達60多公里，最大落差可達300多米，影響了今日東沙環礁附近 整體向東南凸出的海底樣貌。

近年來，南海因可能蘊藏甲烷冰而受各國格外的關注，“海研5號”也證實在東沙南方海域確有天然氣水合物的蘊藏，但因曾有大規模海底山崩的發生，部分天然氣可能已經溢出，蘊藏量需進一步確認。

就在臺灣海洋科技人員為“海研5號”的成功首航驚喜不已之際，2014年10月10日，為執行海洋大學所承擔的臺灣環保主管部門委托的“海域大氣粒狀污染物監測及傳輸模擬先導計劃”，由臺灣海洋科技研究中心與海洋大學、臺灣中研院、陽明大學、云林科技大學、成功大學及“國研院”下屬臺風洪水研究中心聯合組成研究團隊，出海前往金門，途經澎湖龍門外4海里處，突然遭遇九級風浪，導致“海研5號”觸礁沉沒，兩人宣告不治，另有25人受傷。

其他重要成果

依據臺灣科技主管部門復評會議結論，該中心從2011年起增列“海事工程科技研發”分項計劃，研究重點以離岸風電及海洋能源開發關鍵技術為主，建立風場及紊流場測量等前瞻技術，并配合“能源國家型科技計劃”中的“離岸風力主軸計劃”，負責執行風海觀測塔規劃、先導型離岸風電場海事工程規劃研究、先導型離岸風電場許可申請及營運規劃等子計劃。對于后續發展離岸風力發電及海洋能將面臨的水下施工技術問題，進行海內外飽和潛水施工能量現況分析與研究，增進臺灣在海洋資源調查與探采的水下自主作業能力。

此外，該中心近年在“臺灣四周海域表層即時觀測平臺”計劃項目下，于2011年如期完完成15座高頻測流雷達站的硬件建設，目前正在進行天線場形測量與流場校驗工作，該項目監測臺灣四周海域150公里范圍內的近岸即時海流，提供臺當局及民間機構作為船只航行、海上休閑及海洋施工安全、海洋事故搜救、海洋污染防治、研究臺灣周邊海域表面海流、懸浮泥沙及溢油擴散與輸送等課題的參考之用。截至2012年12月底，已有12個國家和地區的使用者，上網瀏覽超過28，000人次。

臺灣四面環海，且位于環太平洋地震帶上，具有發展地震相關研究的優越地理條件及必要性。故自2008年起，該中心與臺灣中研院地球物理研究所及中山大學海下科技研究所共同合作，針對不同類型海底地震儀的系統功能與特性進行研究、投入海底地震儀的設計與研發，并深入了解海底地震觀測設備相關零組件發展的關鍵技術。

2010年他們完成第一代海底地震儀“庭園鳥”的原型機制作，此系統由本體平臺（裝置兩顆玻璃球）及感震器所組成，2011年在臺灣東南及東北海域進行實海測試，收集到甲仙地震余震信號。驗證顯示，“庭園鳥”能夠在2100米水深中工作，對近震的訊號接收及遠震與深震的訊號偵測皆相當敏鋭。為檢驗“庭園鳥”數據品質，實海測試期間同時布放進口商用海底地震儀進行同步觀測。比對結果顯示，“庭園鳥”資料品質在主頻帶與商用產品同等級，且具有高頻雜訊比進口商品更低的優點。2011年，他們又完成以鈦合金為基材的“庭園鳥”殼體水密耐壓設計，將“庭園鳥”的布放深度提升至5000米，以滿足臺灣東部海域的深度需求。未來將提升性能，朝向水下6000米耐壓深度與60秒感測頻寬的規格邁進，其所得的地震資料將成為臺灣周圍海域大面積或關鍵區域地震觀測網建設基礎。而發展海底地震勘測儀器元件、制程與核心設施，將可推廣至其他相關實驗上，進行其他儀器的研發改良，進一步支持學術研究發展及海洋探勘所需海洋儀器科技建設，降低對外國相關研究設備的依賴而達到技術自主的目標。

在對外合作方面，該中心于2011年與韓國國家海洋研究所合作開展海底地震研究，派人員在韓國蓋山外海布放4組由臺灣研制的海底地震儀，同時與日本名古屋大學地球水循環研究中心簽署合作備忘錄，共同開發雙方不同雷達流速資料的合成方法，研究臺灣東北海域黑潮時空流變特性，進一步掌握黑潮對全球變遷及其對海洋保育的影響。

目前臺灣正在執行的與海洋科學有關的研究計劃主要有臺灣氣象主管部門實施的“海象資訊e化服務系統之整合與應用研究”，包括研發海象觀測技術、改進近海海象現報與預報模式、建立海象資訊e化服務系統，以提升臺灣海象測報能力，提供防災減災、海洋環保及經濟發展等資訊應用。

其次是臺灣空軍主管部門的“海洋科技發展計劃”，包括“臺灣海域長期觀測與研究”、“海洋災防研究”、“海洋資料庫整合與資訊網建設”及“海洋探測科技研發”等分項計劃，并配合臺灣“開發海洋新能源”政策新增“海事工程科技研發”分項計劃，協助島內學研單位針對海洋環境，進行災防與環境變遷相關研究，強化對臺灣海域自然環境了解、建立對整體環境觀測、變化模擬與預測能力，進而發展災害防救技術，同時開發海洋能源與資源的海事工程技術。目前取得的重要成果包括：由臺灣海洋科技研究中心負責建立臺灣四周海域表層海流即時觀測平臺，發展全海域海流預報技術，已完成了環臺15座高頻測流雷達站的建設；研發海底地震儀，能夠在2100米水深中正常運作長達一年，可涵蓋臺灣四周大部分海域。

臺灣交通主管部門下屬運輸研究所正在執行的“提升海洋科技永續發展計劃”，研究重點包括：1.提升港灣與海洋運輸科技的相關研究，減少環境沖擊并強化海上運輸體系；2.建立e化航行設備，提升船舶的航行安全及提高港埠營運效率；3.建立近岸環境監測與服務系統，促進測報及觀測技術現代化，提升測量精確性與預報能力。目前已取得重要成果包括：完成臺灣地區基隆、臺中、高雄、蘇澳、花蓮5個大港及臺北、安平、布袋、澎湖馬公等島內商港附近海域的海氣象特性調查分析，建立臺灣主要港口港灣環境資訊網，包含各港口海域的風、波浪、海流與潮位現場觀測及相關特性的統計分析與數據庫建檔；同時利用多音束測深及水下攝影方式，建立港灣構造物的圖像監測數據庫，以電子資訊化型式提供港務部門一套港灣構造物維護管理資訊系統，用以了解結構物的穩定性及安全性；在各港區近岸進行相關地形測量，布放流速計、波浪儀及懸浮質濁度計等，進行現場觀測與分析，探討近岸海域波能分布及碎波能量消散、沿岸流與輸砂量等相關參數，以了解各港區海域之漂砂運動機制，建立當地之海域輸砂模式，用以提升港埠運營效率；另外，還開展消能式結構物應用于臺灣港灣設施保護研究，以及研發在船舶、港埠及船岸間的智慧型航行與監測系統，包括建立“船舶動態資訊系統”和“智慧化海運系統”等。

臺灣經濟主管部門所屬礦務主管機構目前正在實施的“臺灣東北海域潛在海洋礦產資源調查研究計劃”，分4年（2011—2014年）執行，取得成果包括：完成龜山島附近海域調查與采樣工作，顯示此處富存許多含硫礦物，蘊藏量達到1.6×106噸；在龜山島東側發現海床溫度比表層海水溫度還高，并測量了熱液噴泉溫度與流量。

此外，還有臺灣環保主管部門正在推動實施的“海域大氣粒狀污染物監測及傳輸模擬先導計劃”，主要研究臺灣周邊海域大氣污染物的傳播模式。2014年10月10日，“海研5號”調查船就是在執行這項計劃時遭遇九級風浪，不幸發生沉船事件。