書籍介紹
基於風場及區域地形水深對波浪生成與傳播之綜合影響效應，本研究應用交通部運輸研究所港灣技術研究中心在國內五大商港海域所監測之長期性海氣象資料(風、浪、潮、流)，進行波浪原始1 Hz 逐時監測紀錄之匯整與分析，並經綜合檢視近年季風與颱風期間之風、浪相關分時演化特性後，可總體性地匯整並揭示臺灣近岸海域冬、夏季季風與颱風波浪之逐時演化
特性，進而再將其有效地應用以建置瘋狗浪預警準則，並研提瘋狗浪之防範措施。相關季風與颱風波浪特性研究及其在瘋狗浪預警之應用結論，分述如后。
1. 針對西南季風波浪特性，應用中央氣象局在東沙島、七美、小琉球等三處資料浮標之海氣象逐時監測紀錄，檢選2017 年5 至7 月幾乎無颱風影響期間，經資料彙整及分析可具體瞭解到，臺灣海峽南段海域，夏季之西南季風與波浪，其變動特性皆甚和緩，風速通常不及8.0 m/s，較強盛之風速，亦僅約10.7 m/s 左右；示性波高普遍低於2 公尺，較大者亦不過3 公尺；二階譜週期或平均週期，大多在8 秒以下，且通常小於6 秒。進一步再透過
相關性分析可發現，東沙島與七美二資料浮標，實際風速強弱與波高大小之逐時變化歷程均甚相近似，彼此間風速及波高之相關係數分別可達0.614 與0.782，因此，可互為代表並據以直接陳現區域性之海氣象特性，惟總體代表性，仍以東沙島較佳。
2. 結合東亞地面天氣圖，針對冬、春季之東北季風期，檢視國內五大商港海域分月風速與波浪逐時變化特性，綜合可發現：(1)在東北季風天氣系統之整體影響下，國內五大商港之季風，僅管因地理區位與地形遮蔽效應差異而致風速強弱彼此不同，但各港仍具有近似相同之起伏變動趨勢，風速並以臺中港最強勁，逐時歷程變化亦最明顯。(2)基隆港與臺中港冬季之季風長浪，不僅彼此逐時之示性波高大小與尖峰週期長短相近似，其隨臺中港風速強弱而逐時變化之歷程亦極為一致。針對波高與風速平方進行迴歸分析，可得相關係數分別可高達0.77 與0.87，這意謂臺中港之風速，直接與兩港之季風長浪具密切關聯性，且臺灣海域之東北季風，可以臺中港作示性之代表；而其強盛程度，亦可藉臺中港風速之強弱，作為簡易地判別指標。(3)蘇澳港與花蓮港冬季彼此之風速強弱甚相當，而長浪波高大小與週期長短及其逐時變化歷程亦皆甚近似。(4)臺灣環島海域冬季之季風長浪，其尖峰週
期，普遍約介在5~10 秒間，最長不及12 秒；而較大之示性波高，大多發生在基隆港，且可高達6.0 公尺以上。
3. 就夏季颱風波浪而論，當太平洋海域有颱風形成時，則不論其行進路徑，亦不論其是否為發佈颱風警報，只要颱風向臺灣海岸趨近，則颱風所衍生之長浪，其傳播速度概約可以每日800 公里計算，且在東部近海，通常可在蘇澳港與花蓮港近海，透過示性波高( S H )與尖峰週期( P T )，清礎地陳現其極相近似之(1)啟始到達、(2)群聚成長、(3)堆疊擁積、(4)發達
成熟、(5)減衰消退等五個重要歷程階段之逐時演化歷程。另外，颱風波浪，因明顯受颱風強度變化及其趨近與遠離所影響，故其波高與週期之變化，皆會與颱風衍生之長浪(尖峰頻率3~6cpm)興衰相關，以致頻率會由高(尖峰頻率6~10cpm)轉低，並在6cpm 處具突降
性，特別是在長浪堆疊擁積之極盛期間，尚會伴生有頻率介在0.2~2cpm 之亞重力波；
4. 在颱風波浪的(1)啟始到達；(2)群聚成長；(3)堆疊擁積；(4)發達成熟；及(5)減衰消退等五個主要演化歷程階段中，最值得特別注意的是，自堆疊擁積至發達成熟階段，颱風長浪的尖峰週期將會由10 秒以下突然躍昇至12 秒以上，示性波高亦會由小逐漸成長至大於1.5公尺，以致颱風長浪常會因此一波動調變不穩定特性而可引發異常大浪或瘋狗浪。而為解
決目前瘋狗浪尚無法準確預測或預報之問題，本研究尚針對颱風長浪之調變特性，再結合蘇澳港或花蓮港長浪波高與週期甚相近似之逐時演化歷程，提出瘋狗浪預警之發布與解除準則，並建立預警的分級與其預警措施，冀期能滿足防災、避災、減災、除災之需求。
5. 對照近岸監測波浪之時序特性變化與發生瘋狗浪侵襲事件之時間關聯性，本研究認為伴隨颱風或季風所衍生之湧浪，其在近岸之群波非線性演化本質與波能聚積堆疊效應，應是引發瘋狗浪或異常大浪的重要機制與關鍵原因。因此，為現階段瘋狗浪避災與防災之需要，本研究將避免對瘋狗浪之準確發生時間與地點進行預測或預報，而僅以預警為目標。
主要的預警準據，建議以位處臺灣東部之蘇澳港或花蓮港近海既有海象測站之即時波浪監測特性作為基礎，當所監測到波浪之示性波高大於1.5 公尺、且其示性週期在甚短期間內由通常小於10 秒之風浪，突然轉變為超過12 秒以上之湧浪時，應即起動相關之預警作為；而當波浪之示性週期再度減降回復至10 秒以下時，即可解除預警。
研究成果之效益：
(1) 學術成就(科技基礎研究)方面：發表國內研討會論文2 篇，出版研究報告1 冊。結合海岸專業知識，溫故知新，應用時頻分析，深切探討颱風與季風波浪特性，訂定颱風長浪之防災分級，研提瘋狗浪預警之詳細具體判定準則；
(2) 技術創新(科技整合創新)方面：應用研究觀察，學以致用，結合颱風與季風波浪示性波高及尖峰週期之逐時演化特性，擴展分析觀點，建置颱風長浪危險潛勢分級圖，具體研提瘋狗浪之防災應變措施，提升科研課題之廣度與深度；
(3) 在經濟效益(經濟產業促進)方面：配合政府推展「海岸管理法」之永續發展目標，因應海岸防災效能，樽節颱風長浪減災及瘋狗浪防災之成本；
(4) 在社會影響(社會福祉提升、環保安全)方面：依據颱風長浪之危險潛勢分級圖，具體提出瘋狗浪之預警準則，研提瘋狗浪之防災應變措施，精進海岸防災策略，降低海岸遊憩風險，促成國家海氣象觀測資源之永續利用；
(5) 在其它效益(政策管理及其它)方面：因應氣候變遷與海岸災害風險，落實「整體海岸管理計畫」，推動「海岸防護」與「海岸保護」目標，綜整海岸管理之課題與對策，導引海岸防災措施，健全海岸管理。
可供本所或其他政府機關後續應用情形：
本研究有效應用國家海氣象觀測資源，詳實結合颱風與季風波浪示性波高及尖峰週期之逐時演化特性，建置颱風長浪危險潛勢分級圖，具體提出瘋狗浪之預警準則，並研提瘋狗浪之有效防災應變措施，發揮海岸專業學能，學以致用，精進海岸災害評估策略，降低海岸遊憩風險。相關成果可提供交通部中央氣象局、觀光局、各國家風景區管理處、鄰海縣市政府觀光旅遊局、港務分公司、經濟部水利署、海洋委員會海巡署等相關政府單位從事瘋狗浪預警及防災的應用參考。
目次
中文摘要 ....................................................................................................... I
英文摘要 ...................................................................................................IV
目 錄 .........................................................................................................VI
圖目錄 .........................................................................................................IX
表目錄 ....................................................................................................... XX
第一章 緒論 .............................................................................................. 1-1
1.1 研究緣起.................................................................................. 1-1
1.2 文獻回顧.................................................................................. 1-2
1.3 工作項目.................................................................................. 1-4
1.4 研究成果之效益與應用 ......................................................... 1-4
1.4.1 研究成果效益 ------------------------------------------------ 1-4
1.4.2 在業務施政上的應用 --------------------------------------- 1-5
第二章 臺灣環島近海之風浪與風速監測紀錄 ...................................... 2-1
2.1 海氣象監測及展示系統 ......................................................... 2-1
2.2 風與波浪監測紀錄匯整 ......................................................... 2-5
2.2.1 風 --------------------------------------------------------------- 2-5
2.2.2 波浪 ------------------------------------------------------------ 2-9
2.3 波壓紀錄之轉換處理 ........................................................... 2-15
2.4 風浪監測與分析資料之檢選 ............................................... 2-26
第三章 颱風波浪特性分析 ...................................................................... 3-1
3.1 臺灣近海之颱風長浪監測 ..................................................... 3-1
3.2 臺灣東部海域颱風波浪之關聯特性 ................................... 3-12
3.3 颱風長浪之傳播速度 ........................................................... 3-18
3.4 近岸颱風長浪之演化歷程 ................................................... 3-20
3.5 颱風長浪之判識 ................................................................... 3-36
第四章 季風波浪特性分析 ...................................................................... 4-1
4.1 臺灣近海之季風波浪監測 ..................................................... 4-1
4.2 東北季風與區域風浪之關聯特性 ......................................... 4-9
4.3 西南季風與區域風浪之關聯特性 ....................................... 4-24
4.4 東北季風波浪之演化歷程 ................................................... 4-34
第五章 瘋狗浪之預警 .............................................................................. 5-1
5.1 瘋狗浪與颱風風浪之關聯 ..................................................... 5-1
5.2 瘋狗浪侵襲之關鍵癥候與潛勢 .............................................. 5-4
5.3 瘋狗浪預警及防災分級 ......................................................... 5-6
5.4 瘋狗浪之預警措施與作為 ................................................... 5-11
第六章 結論與建議 .................................................................................. 6-1
6.1 結論與建議 ............................................................................. 6-1
6.2 研究成果之效益 ..................................................................... 6-4
6.3 可供本所或其他政府機關後續應用情形 ............................. 6-5
編／著／譯者簡介
主辦單位：港灣技術研究中心
主管：朱金元
計劃主持人：莊文傑
共同主持人：曾相茂
參與人員：錢爾潔
序言／導讀
基於風場及區域地形水深對波浪生成與傳播之綜合影響效應，本研究應用交通部運輸研究所港灣技術研究中心在國內五大商港海域所監測之長期性海氣象資料(風、浪、潮、流)，進行波浪原始1 Hz 逐時監測紀錄之匯整與分析，並經綜合檢視近年季風與颱風期間之風、浪相關分時演化特性後，可總體性地匯整並揭示臺灣近岸海域冬、夏季季風與颱風波浪之逐時演化
特性，進而再將其有效地應用以建置瘋狗浪預警準則，並研提瘋狗浪之防範措施。相關季風與颱風波浪特性研究及其在瘋狗浪預警之應用結論，分述如后。
1. 針對西南季風波浪特性，應用中央氣象局在東沙島、七美、小琉球等三處資料浮標之海氣象逐時監測紀錄，檢選2017 年5 至7 月幾乎無颱風影響期間，經資料彙整及分析可具體瞭解到，臺灣海峽南段海域，夏季之西南季風與波浪，其變動特性皆甚和緩，風速通常不及8.0 m/s，較強盛之風速，亦僅約10.7 m/s 左右；示性波高普遍低於2 公尺，較大者亦不過3 公尺；二階譜週期或平均週期，大多在8 秒以下，且通常小於6 秒。進一步再透過
相關性分析可發現，東沙島與七美二資料浮標，實際風速強弱與波高大小之逐時變化歷程均甚相近似，彼此間風速及波高之相關係數分別可達0.614 與0.782，因此，可互為代表並據以直接陳現區域性之海氣象特性，惟總體代表性，仍以東沙島較佳。
2. 結合東亞地面天氣圖，針對冬、春季之東北季風期，檢視國內五大商港海域分月風速與波浪逐時變化特性，綜合可發現：(1)在東北季風天氣系統之整體影響下，國內五大商港之季風，僅管因地理區位與地形遮蔽效應差異而致風速強弱彼此不同，但各港仍具有近似相同之起伏變動趨勢，風速並以臺中港最強勁，逐時歷程變化亦最明顯。(2)基隆港與臺中港冬季之季風長浪，不僅彼此逐時之示性波高大小與尖峰週期長短相近似，其隨臺中港風速強弱而逐時變化之歷程亦極為一致。針對波高與風速平方進行迴歸分析，可得相關係數分別可高達0.77 與0.87，這意謂臺中港之風速，直接與兩港之季風長浪具密切關聯性，且臺灣海域之東北季風，可以臺中港作示性之代表；而其強盛程度，亦可藉臺中港風速之強弱，作為簡易地判別指標。(3)蘇澳港與花蓮港冬季彼此之風速強弱甚相當，而長浪波高大小與週期長短及其逐時變化歷程亦皆甚近似。(4)臺灣環島海域冬季之季風長浪，其尖峰週
期，普遍約介在5~10 秒間，最長不及12 秒；而較大之示性波高，大多發生在基隆港，且可高達6.0 公尺以上。
3. 就夏季颱風波浪而論，當太平洋海域有颱風形成時，則不論其行進路徑，亦不論其是否為發佈颱風警報，只要颱風向臺灣海岸趨近，則颱風所衍生之長浪，其傳播速度概約可以每日800 公里計算，且在東部近海，通常可在蘇澳港與花蓮港近海，透過示性波高( S H )與尖峰週期( P T )，清礎地陳現其極相近似之(1)啟始到達、(2)群聚成長、(3)堆疊擁積、(4)發達
成熟、(5)減衰消退等五個重要歷程階段之逐時演化歷程。另外，颱風波浪，因明顯受颱風強度變化及其趨近與遠離所影響，故其波高與週期之變化，皆會與颱風衍生之長浪(尖峰頻率3~6cpm)興衰相關，以致頻率會由高(尖峰頻率6~10cpm)轉低，並在6cpm 處具突降
性，特別是在長浪堆疊擁積之極盛期間，尚會伴生有頻率介在0.2~2cpm 之亞重力波；
4. 在颱風波浪的(1)啟始到達；(2)群聚成長；(3)堆疊擁積；(4)發達成熟；及(5)減衰消退等五個主要演化歷程階段中，最值得特別注意的是，自堆疊擁積至發達成熟階段，颱風長浪的尖峰週期將會由10 秒以下突然躍昇至12 秒以上，示性波高亦會由小逐漸成長至大於1.5公尺，以致颱風長浪常會因此一波動調變不穩定特性而可引發異常大浪或瘋狗浪。而為解
決目前瘋狗浪尚無法準確預測或預報之問題，本研究尚針對颱風長浪之調變特性，再結合蘇澳港或花蓮港長浪波高與週期甚相近似之逐時演化歷程，提出瘋狗浪預警之發布與解除準則，並建立預警的分級與其預警措施，冀期能滿足防災、避災、減災、除災之需求。
5. 對照近岸監測波浪之時序特性變化與發生瘋狗浪侵襲事件之時間關聯性，本研究認為伴隨颱風或季風所衍生之湧浪，其在近岸之群波非線性演化本質與波能聚積堆疊效應，應是引發瘋狗浪或異常大浪的重要機制與關鍵原因。因此，為現階段瘋狗浪避災與防災之需要，本研究將避免對瘋狗浪之準確發生時間與地點進行預測或預報，而僅以預警為目標。
主要的預警準據，建議以位處臺灣東部之蘇澳港或花蓮港近海既有海象測站之即時波浪監測特性作為基礎，當所監測到波浪之示性波高大於1.5 公尺、且其示性週期在甚短期間內由通常小於10 秒之風浪，突然轉變為超過12 秒以上之湧浪時，應即起動相關之預警作為；而當波浪之示性週期再度減降回復至10 秒以下時，即可解除預警。
研究成果之效益：
(1) 學術成就(科技基礎研究)方面：發表國內研討會論文2 篇，出版研究報告1 冊。結合海岸專業知識，溫故知新，應用時頻分析，深切探討颱風與季風波浪特性，訂定颱風長浪之防災分級，研提瘋狗浪預警之詳細具體判定準則；
(2) 技術創新(科技整合創新)方面：應用研究觀察，學以致用，結合颱風與季風波浪示性波高及尖峰週期之逐時演化特性，擴展分析觀點，建置颱風長浪危險潛勢分級圖，具體研提瘋狗浪之防災應變措施，提升科研課題之廣度與深度；
(3) 在經濟效益(經濟產業促進)方面：配合政府推展「海岸管理法」之永續發展目標，因應海岸防災效能，樽節颱風長浪減災及瘋狗浪防災之成本；
(4) 在社會影響(社會福祉提升、環保安全)方面：依據颱風長浪之危險潛勢分級圖，具體提出瘋狗浪之預警準則，研提瘋狗浪之防災應變措施，精進海岸防災策略，降低海岸遊憩風險，促成國家海氣象觀測資源之永續利用；
(5) 在其它效益(政策管理及其它)方面：因應氣候變遷與海岸災害風險，落實「整體海岸管理計畫」，推動「海岸防護」與「海岸保護」目標，綜整海岸管理之課題與對策，導引海岸防災措施，健全海岸管理。
可供本所或其他政府機關後續應用情形：
本研究有效應用國家海氣象觀測資源，詳實結合颱風與季風波浪示性波高及尖峰週期之逐時演化特性，建置颱風長浪危險潛勢分級圖，具體提出瘋狗浪之預警準則，並研提瘋狗浪之有效防災應變措施，發揮海岸專業學能，學以致用，精進海岸災害評估策略，降低海岸遊憩風險。相關成果可提供交通部中央氣象局、觀光局、各國家風景區管理處、鄰海縣市政府觀光旅遊局、港務分公司、經濟部水利署、海洋委員會海巡署等相關政府單位從事瘋狗浪預警及防災的應用參考。
分類
- 書籍分類 ：社會/科學
- 出版品分類：圖書
- 主題分類：
交通建設
- 施政分類：
海洋事務
其他詳細資訊
- 出版品網址（線上版或試閱版)：連結
- 適用對象：成人(學術性)
- 關鍵詞：颱風波浪、季風波浪、湧浪(長浪)、亞重力波、波浪演化、群波、瘋狗浪預警
- 附件：無附件
- 頁/張/片數：187
授權資訊
- 著作財產權管理機關或擁有者：交通部運輸研究所
- 取得授權資訊：聯絡處室：交通部運輸研究所港灣技術研究中心
姓名：周于楨
電話：04-26587150
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