臺灣海洋科學(xué)研究現(xiàn)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(wù)后，首先招標(biāo)就是一大挑戰(zhàn)。因?yàn)閸u內(nèi)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(jīng)驗(yàn)。在船上空間規(guī)劃，商船所需的人員大約10人左右，每個(gè)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(dá)48人，這使得船上空間設(shè)計(jì)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(tǒng)發(fā)揮最高效用，提高水下探測資料的精確性，要求達(dá)到低水噪音而采用電力推進(jìn)系統(tǒng)，與一般船舶由內(nèi)燃機(jī)直接推進(jìn)也不一樣，這對臺灣造船廠商而言，更是一個(gè)前所未有的挑戰(zhàn)。

因?yàn)檠芯看v求精密及多功能，其細(xì)部規(guī)范設(shè)計(jì)需要多方專業(yè)人員相互配合與溝通，經(jīng)過1年的細(xì)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(jìn)行實(shí)際海上測試和試運(yùn)行。由于該船所搭配的許多科學(xué)儀器都是臺灣海洋研究史上首見的高科技設(shè)備，科儀團(tuán)隊(duì)必須熟悉科儀設(shè)備操作與甲板作業(yè)狀況，需與操船的艙面與機(jī)艙人員配合并模擬實(shí)際 科研探測，共同培養(yǎng)海上作業(yè)默契，以確實(shí)掌握船只操作特性，并養(yǎng)成在不同海況下的探測作業(yè)能力。研究人員一邊摸索，一邊總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，幾經(jīng)調(diào)整才能嫻熟運(yùn)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(shí)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(jié)，續(xù)航力達(dá)50天，航程可達(dá)1.3萬海里，建造經(jīng)費(fèi)達(dá)新臺幣17.9億元，有18名船員及30名研究員，是目前島內(nèi)噸位僅次于海軍“達(dá)觀”號海洋測量艦的第二大海洋研究船。

該船最高可達(dá)8級風(fēng)浪，在東北季風(fēng)期間亦可出海作業(yè)，海上作業(yè)時(shí)間每年可長達(dá)250天，配備了水下遙控載具（R0V） 及深海多音速聲納測繪系統(tǒng)等多項(xiàng)先進(jìn)高科技設(shè)備，具備下潛3000米深度及可抗三節(jié)流速的能力，裝有靈活的機(jī)械手臂與高清晰度攝像機(jī)來執(zhí)行深海采樣與調(diào)查工作，可提供學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)在沿岸及深海范圍內(nèi)進(jìn)行多樣性的海洋調(diào)查，可提升連續(xù)性觀測資料的搜集，長期進(jìn)行海洋資源、海洋生態(tài)及海底斷層的探測與研究，能大幅提升臺灣海洋研究與調(diào)查的能力。此外，“海研5號”具備靜音航行模式，在航速8.6節(jié)范圍內(nèi)的航行噪音低于海洋環(huán)境噪音，可大幅提升海洋研究與觀測數(shù)據(jù)品質(zhì)與完整性，增進(jìn)分析結(jié)果的可靠度。

臺灣以往的海洋科學(xué)研究船均受限船上的設(shè)施不足，大多資料分析或?qū)嶒?yàn)都得要回到陸地才能執(zhí)行，往往在實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)需要補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，因船只早已回航，錯失寶貴的關(guān)鍵時(shí)刻。而大噸位的“海研5號”號增加了船上空間的運(yùn)用，甲板有足夠空間使用貨柜式模組化作業(yè)，可依據(jù)不同海洋科研領(lǐng)域設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)貨柜，隨著不同任務(wù)搬運(yùn)不同貨柜上船，讓實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)用上更具彈性、方便與效率。

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

首航任務(wù)即面臨宛如輕度臺風(fēng)的九級大浪，臺灣海洋科技研究中心及其他合作機(jī)構(gòu)的科技人員頂著夾雜海水的寒風(fēng)，站在后甲板上堅(jiān)守崗位執(zhí)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(fēng)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(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)性，所以在完成采樣、探勘的任務(wù)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(jìn)行儀器調(diào)校與測試。為了維持探測相關(guān)設(shè)備正常運(yùn)作，幾乎所有人員都進(jìn)入24小時(shí)輪值當(dāng)班及待命，海上作業(yè)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(fèi)許多時(shí)間，采集完畢后樣本一取得，后續(xù)的處理、分析、保存等作業(yè)尤如生產(chǎn)線一般，絲毫不得馬虎及延誤，更不容許有出錯的可能。此時(shí)船上的科學(xué)家會馬上做實(shí)驗(yàn)，如有追蹤必要，立刻繼續(xù)采樣，這也使得船上的科儀人員及科學(xué)家不眠不休地在后甲板與實(shí)驗(yàn)室間來回穿梭忙碌，成為研究船上探測作業(yè)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(lǐng)科學(xué)團(tuán)隊(duì)首航的首席科學(xué)家、臺灣中央大學(xué)地球科學(xué)系許樹坤教授表示，首航以臺灣最 具地質(zhì)能源及生物資源潛力的南海北部為探勘標(biāo)的，短短19天的航程就有許多以往未曾發(fā)現(xiàn)的成果，包括在東沙環(huán)礁東南方約30公里處，首次發(fā)現(xiàn)東沙海底火山群，以及東沙環(huán)礁西南方約30公里處發(fā)現(xiàn)東沙海底斷層，此斷層綿延長達(dá)60多公里，最大落差可達(dá)300多米，影響了今日東沙環(huán)礁附近 整體向東南凸出的海底樣貌。

近年來，南海因可能蘊(yùn)藏甲烷冰而受各國格外的關(guān)注，“海研5號”也證實(shí)在東沙南方海域確有天然氣水合物的蘊(yùn)藏，但因曾有大規(guī)模海底山崩的發(fā)生，部分天然氣可能已經(jīng)溢出，蘊(yùn)藏量需進(jìn)一步確認(rèn)。

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(zhí)行海洋大學(xué)所承擔(dān)的臺灣環(huán)保主管部門委托的“海域大氣粒狀污染物監(jiān)測及傳輸模擬先導(dǎo)計(jì)劃”，由臺灣海洋科技研究中心與海洋大學(xué)、臺灣中研院、陽明大學(xué)、云林科技大學(xué)、成功大學(xué)及“國研院”下屬臺風(fēng)洪水研究中心聯(lián)合組成研究團(tuán)隊(duì)，出海前往金門，途經(jīng)澎湖龍門外4海里處，突然遭遇九級風(fēng)浪，導(dǎo)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(jù)臺灣科技主管部門復(fù)評會議結(jié)論，該中心從2011年起增列“海事工程科技研發(fā)”分項(xiàng)計(jì)劃，研究重點(diǎn)以離岸風(fēng)電及海洋能源開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)為主，建立風(fēng)場及紊流場測量等前瞻技術(shù)，并配合“能源國家型科技計(jì)劃”中的“離岸風(fēng)力主軸計(jì)劃”，負(fù)責(zé)執(zhí)行風(fēng)海觀測塔規(guī)劃、先導(dǎo)型離岸風(fēng)電場海事工程規(guī)劃研究、先導(dǎo)型離岸風(fēng)電場許可申請及營運(yùn)規(guī)劃等子計(jì)劃。對于后續(xù)發(fā)展離岸風(fēng)力發(fā)電及海洋能將面臨的水下施工技術(shù)問題，進(jìn)行海內(nèi)外飽和潛水施工能量現(xiàn)況分析與研究，增進(jìn)臺灣在海洋資源調(diào)查與探采的水下自主作業(yè)能力。

此外，該中心近年在“臺灣四周海域表層即時(shí)觀測平臺”計(jì)劃項(xiàng)目下，于2011年如期完完成15座高頻測流雷達(dá)站的硬件建設(shè)，目前正在進(jìn)行天線場形測量與流場校驗(yàn)工作，該項(xiàng)目監(jiān)測臺灣四周海域150公里范圍內(nèi)的近岸即時(shí)海流，提供臺當(dāng)局及民間機(jī)構(gòu)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(kuò)散與輸送等課題的參考之用。截至2012年12月底，已有12個(gè)國家和地區(qū)的使用者，上網(wǎng)瀏覽超過28，000人次。

臺灣四面環(huán)海，且位于環(huán)太平洋地震帶上，具有發(fā)展地震相關(guān)研究的優(yōu)越地理?xiàng)l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(xué)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(tǒng)功能與特性進(jìn)行研究、投入海底地震儀的設(shè)計(jì)與研發(fā)，并深入了解海底地震觀測設(shè)備相關(guān)零組件發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

2010年他們完成第一代海底地震儀“庭園鳥”的原型機(jī)制作，此系統(tǒng)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(jìn)行實(shí)海測試，收集到甲仙地震余震信號。驗(yàn)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(yuǎn)震與深震的訊號偵測皆相當(dāng)敏鋭。為檢驗(yàn)“庭園鳥”數(shù)據(jù)品質(zhì)，實(shí)海測試期間同時(shí)布放進(jìn)口商用海底地震儀進(jìn)行同步觀測。比對結(jié)果顯示，“庭園鳥”資料品質(zhì)在主頻帶與商用產(chǎn)品同等級，且具有高頻雜訊比進(jìn)口商品更低的優(yōu)點(diǎn)。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(shè)計(jì)，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(guī)格邁進(jìn)，其所得的地震資料將成為臺灣周圍海域大面積或關(guān)鍵區(qū)域地震觀測網(wǎng)建設(shè)基礎(chǔ)。而發(fā)展海底地震勘測儀器元件、制程與核心設(shè)施，將可推廣至其他相關(guān)實(shí)驗(yàn)上，進(jìn)行其他儀器的研發(fā)改良，進(jìn)一步支持學(xué)術(shù)研究發(fā)展及海洋探勘所需海洋儀器科技建設(shè)，降低對外國相關(guān)研究設(shè)備的依賴而達(dá)到技術(shù)自主的目標(biāo)。

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(shí)與日本名古屋大學(xué)地球水循環(huán)研究中心簽署合作備忘錄，共同開發(fā)雙方不同雷達(dá)流速資料的合成方法，研究臺灣東北海域黑潮時(shí)空流變特性，進(jìn)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(zhí)行的與海洋科學(xué)有關(guān)的研究計(jì)劃主要有臺灣氣象主管部門實(shí)施的“海象資訊e化服務(wù)系統(tǒng)之整合與應(yīng)用研究”，包括研發(fā)海象觀測技術(shù)、改進(jìn)近海海象現(xiàn)報(bào)與預(yù)報(bào)模式、建立海象資訊e化服務(wù)系統(tǒng)，以提升臺灣海象測報(bào)能力，提供防災(zāi)減災(zāi)、海洋環(huán)保及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等資訊應(yīng)用。

其次是臺灣空軍主管部門的“海洋科技發(fā)展計(jì)劃”，包括“臺灣海域長期觀測與研究”、“海洋災(zāi)防研究”、“海洋資料庫整合與資訊網(wǎng)建設(shè)”及“海洋探測科技研發(fā)”等分項(xiàng)計(jì)劃，并配合臺灣“開發(fā)海洋新能源”政策新增“海事工程科技研發(fā)”分項(xiàng)計(jì)劃，協(xié)助島內(nèi)學(xué)研單位針對海洋環(huán)境，進(jìn)行災(zāi)防與環(huán)境變遷相關(guān)研究，強(qiáng)化對臺灣海域自然環(huán)境了解、建立對整體環(huán)境觀測、變化模擬與預(yù)測能力，進(jìn)而發(fā)展災(zāi)害防救技術(shù)，同時(shí)開發(fā)海洋能源與資源的海事工程技術(shù)。目前取得的重要成果包括：由臺灣海洋科技研究中心負(fù)責(zé)建立臺灣四周海域表層海流即時(shí)觀測平臺，發(fā)展全海域海流預(yù)報(bào)技術(shù)，已完成了環(huán)臺15座高頻測流雷達(dá)站的建設(shè)；研發(fā)海底地震儀，能夠在2100米水深中正常運(yùn)作長達(dá)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(yùn)輸研究所正在執(zhí)行的“提升海洋科技永續(xù)發(fā)展計(jì)劃”，研究重點(diǎn)包括：1.提升港灣與海洋運(yùn)輸科技的相關(guān)研究，減少環(huán)境沖擊并強(qiáng)化海上運(yùn)輸體系；2.建立e化航行設(shè)備，提升船舶的航行安全及提高港埠營運(yùn)效率；3.建立近岸環(huán)境監(jiān)測與服務(wù)系統(tǒng)，促進(jìn)測報(bào)及觀測技術(shù)現(xiàn)代化，提升測量精確性與預(yù)報(bào)能力。目前已取得重要成果包括：完成臺灣地區(qū)基隆、臺中、高雄、蘇澳、花蓮5個(gè)大港及臺北、安平、布袋、澎湖馬公等島內(nèi)商港附近海域的海氣象特性調(diào)查分析，建立臺灣主要港口港灣環(huán)境資訊網(wǎng)，包含各港口海域的風(fēng)、波浪、海流與潮位現(xiàn)場觀測及相關(guān)特性的統(tǒng)計(jì)分析與數(shù)據(jù)庫建檔；同時(shí)利用多音束測深及水下攝影方式，建立港灣構(gòu)造物的圖像監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，以電子資訊化型式提供港務(wù)部門一套港灣構(gòu)造物維護(hù)管理資訊系統(tǒng)，用以了解結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性及安全性；在各港區(qū)近岸進(jìn)行相關(guān)地形測量，布放流速計(jì)、波浪儀及懸浮質(zhì)濁度計(jì)等，進(jìn)行現(xiàn)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(guān)參數(shù)，以了解各港區(qū)海域之漂砂運(yùn)動機(jī)制，建立當(dāng)?shù)刂Ｓ蜉斏澳Ｊ?，用以提升港埠運(yùn)營效率；另外，還開展消能式結(jié)構(gòu)物應(yīng)用于臺灣港灣設(shè)施保護(hù)研究，以及研發(fā)在船舶、港埠及船岸間的智慧型航行與監(jiān)測系統(tǒng)，包括建立“船舶動態(tài)資訊系統(tǒng)”和“智慧化海運(yùn)系統(tǒng)”等。

臺灣經(jīng)濟(jì)主管部門所屬礦務(wù)主管機(jī)構(gòu)目前正在實(shí)施的“臺灣東北海域潛在海洋礦產(chǎn)資源調(diào)查研究計(jì)劃”，分4年（2011—2014年）執(zhí)行，取得成果包括：完成龜山島附近海域調(diào)查與采樣工作，顯示此處富存許多含硫礦物，蘊(yùn)藏量達(dá)到1.6×106噸；在龜山島東側(cè)發(fā)現(xiàn)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(huán)保主管部門正在推動實(shí)施的“海域大氣粒狀污染物監(jiān)測及傳輸模擬先導(dǎo)計(jì)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(diào)查船就是在執(zhí)行這項(xiàng)計(jì)劃時(shí)遭遇九級風(fēng)浪，不幸發(fā)生沉船事件。