台湾海洋科学研究现状（下）

陈昆明++陈惠娟

“海研5号”黯然退场

决定建造“海研5号”任务后，首先招标就是一大挑战。因为岛内造船厂通常是以建造商船和渔船为主，对建造研究船缺乏经验。在船上空间规划，商船所需的人员大约10人左右，每个人可使用空间较大，但在“海研5号”上，船员、研究人员，加上科仪人员，最多可达48人，这使得船上空间设计与普通商船就有很大不同。为了能使“海研5号”配备的声纳系统发挥最高效用，提高水下探测资料的精确性，要求达到低水噪音而采用电力推进系统，与一般船舶由内燃机直接推进也不一样，这对台湾造船厂商而言，更是一个前所未有的挑战。

因为研究船讲求精密及多功能，其细部规范设计需要多方专业人员相互配合与沟通，经过1年的细部修正后，于2010年开始动工建造。2011年6月，“海研5号”在高雄旗津中信造船公司建成后下水，2012年8月交船后进行实际海上测试和试运行。由于该船所搭配的许多科学仪器都是台湾海洋研究史上首见的高科技设备，科仪团队必须熟悉科仪设备操作与甲板作业状况，需与操船的舱面与机舱人员配合并模拟实际 科研探测，共同培养海上作业默契，以确实掌握船只操作特性，并养成在不同海况下的探测作业能力。研究人员一边摸索，一边总结经验，几经调整才能娴熟运用，让“海研5号”于2012年8月正式启用，而这段辛苦过程，也让台湾海洋研究实力大大提升。

该船是台湾第四艘海洋研究船（台湾迷信“4”不吉利，所以没有“海研4号”），排水量为2700吨，全长72.6米，宽15.4米，最大航速12节，续航力达50天，航程可达1.3万海里，建造经费达新台币17.9亿元，有18名船员及30名研究员，是目前岛内吨位仅次于海军“达观”号海洋测量舰的第二大海洋研究船。

该船最高可达8级风浪，在东北季风期间亦可出海作业，海上作业时间每年可长达250天，配备了水下遥控载具（R0V） 及深海多音速声纳测绘系统等多项先进高科技设备，具备下潜3000米深度及可抗三节流速的能力，装有灵活的机械手臂与高清晰度摄像机来执行深海采样与调查工作，可提供学术研究机构在沿岸及深海范围内进行多样性的海洋调查，可提升连续性观测资料的搜集，长期进行海洋资源、海洋生态及海底断层的探测与研究，能大幅提升台湾海洋研究与调查的能力。此外，“海研5号”具备静音航行模式，在航速8.6节范围内的航行噪音低于海洋环境噪音，可大幅提升海洋研究与观测数据品质与完整性，增进分析结果的可靠度。

台湾以往的海洋科学研究船均受限船上的设施不足，大多资料分析或实验都得要回到陆地才能执行，往往在实验发现需要补强时，因船只早已回航，错失宝贵的关键时刻。而大吨位的“海研5号”号增加了船上空间的运用，甲板有足够空间使用货柜式模组化作业，可依据不同海洋科研领域设计实验货柜，随着不同任务搬运不同货柜上船，让实验室的运用上更具弹性、方便与效率。

2013年2月，“海研5号”进行南海首航，先后开展了海洋生态、极端天气与海洋关系、海床地形地质声纳扫描、海底岩心采样，以及中沙黄岩岛水域勘探调查、南沙太平岛郑和环礁探勘等任务，并在高雄西南外海甲烷水合物能源潜在区，首度取得样本并成功点燃甲烷气。

首航任务即面临宛如轻度台风的九级大浪，臺湾海洋科技研究中心及其他合作机构的科技人员顶着夹杂海水的寒风，站在后甲板上坚守岗位执行采样、仪器布放及回收等工作。“海研5号”航行在汪洋中显得相对渺小，大风大浪中要操作船上动辄上百公斤到几吨重的仪器有其相当的危险性，所以在完成采样、探勘的任务中还需要注意自身安全，其辛苦程度比起在大海中与大鱼搏斗的渔民有过之而无不及。

在此次南海航行的19天中，从启航开始，台湾海洋科仪人员即马不停蹄地进行仪器调校与测试。为了维持探测相关设备正常运作，几乎所有人员都进入24小时轮值当班及待命，海上作业不分昼夜。例如要将长岩心采集器放到海床上采集就需花费许多时间，采集完毕后样本一取得，后续的处理、分析、保存等作业尤如生产线一般，丝毫不得马虎及延误，更不容许有出错的可能。此时船上的科学家会马上做实验，如有追踪必要，立刻继续采样，这也使得船上的科仪人员及科学家不眠不休地在后甲板与实验室间来回穿梭忙碌，成为研究船上探测作业典型的写照。

通过这些研究人员的付出，让“海研5号”的首航带回了许多惊喜，带领科学团队首航的首席科学家、台湾中央大学地球科学系许树坤教授表示，首航以台湾最 具地质能源及生物资源潜力的南海北部为探勘标的，短短19天的航程就有许多以往未曾发现的成果，包括在东沙环礁东南方约30公里处，首次发现东沙海底火山群，以及东沙环礁西南方约30公里处发现东沙海底断层，此断层绵延长达60多公里，最大落差可达300多米，影响了今日东沙环礁附近 整体向东南凸出的海底样貌。

近年来，南海因可能蕴藏甲烷冰而受各国格外的关注，“海研5号”也证实在东沙南方海域确有天然气水合物的蕴藏，但因曾有大规模海底山崩的发生，部分天然气可能已经溢出，蕴藏量需进一步确认。

就在台湾海洋科技人员为“海研5号”的成功首航惊喜不已之际，2014年10月10日，为执行海洋大学所承担的台湾环保主管部门委托的“海域大气粒状污染物监测及传输模拟先导计划”，由台湾海洋科技研究中心与海洋大学、台湾中研院、阳明大学、云林科技大学、成功大学及“国研院”下属台风洪水研究中心联合组成研究团队，出海前往金门，途经澎湖龙门外4海里处，突然遭遇九级风浪，导致“海研5号”触礁沉没，两人宣告不治，另有25人受伤。

其他重要成果

依据台湾科技主管部门复评会议结论，该中心从2011年起增列“海事工程科技研发”分项计划，研究重点以离岸风电及海洋能源开发关键技术为主，建立风场及紊流场测量等前瞻技术，并配合“能源国家型科技计划”中的“离岸风力主轴计划”，负责执行风海观测塔规划、先导型离岸风电场海事工程规划研究、先导型离岸风电场许可申请及营运规划等子计划。对于后续发展离岸风力发电及海洋能将面临的水下施工技术问题，进行海内外饱和潜水施工能量现况分析与研究，增进台湾在海洋资源调查与探采的水下自主作业能力。

此外，该中心近年在“台湾四周海域表层即时观测平台”计划项目下，于2011年如期完完成15座高频测流雷达站的硬件建设，目前正在进行天线场形测量与流场校验工作，该项目监测台湾四周海域150公里范围内的近岸即时海流，提供台当局及民间机构作为船只航行、海上休闲及海洋施工安全、海洋事故搜救、海洋污染防治、研究台湾周边海域表面海流、悬浮泥沙及溢油扩散与输送等课题的参考之用。截至2012年12月底，已有12个国家和地区的使用者，上网浏览超过28，000人次。

台湾四面环海，且位于环太平洋地震带上，具有发展地震相关研究的优越地理条件及必要性。故自2008年起，该中心与台湾中研院地球物理研究所及中山大学海下科技研究所共同合作，针对不同类型海底地震仪的系统功能与特性进行研究、投入海底地震仪的设计与研发，并深入了解海底地震观测设备相关零组件发展的关键技术。

2010年他们完成第一代海底地震仪“庭园鸟”的原型机制作，此系统由本体平台（装置两颗玻璃球）及感震器所组成，2011年在台湾东南及东北海域进行实海测试，收集到甲仙地震余震信号。验证显示，“庭园鸟”能够在2100米水深中工作，对近震的讯号接收及远震与深震的讯号侦测皆相当敏鋭。为检验“庭园鸟”数据品质，实海测试期间同时布放进口商用海底地震仪进行同步观测。比对结果显示，“庭园鸟”资料品质在主频带与商用产品同等级，且具有高频杂讯比进口商品更低的优点。2011年，他们又完成以钛合金为基材的“庭园鸟”壳体水密耐压设计，将“庭园鸟”的布放深度提升至5000米，以满足台湾东部海域的深度需求。未来将提升性能，朝向水下6000米耐压深度与60秒感测频宽的规格迈进，其所得的地震资料将成为台湾周围海域大面积或关键区域地震观测网建设基础。而发展海底地震勘测仪器元件、制程与核心设施，将可推广至其他相关实验上，进行其他仪器的研发改良，进一步支持学术研究发展及海洋探勘所需海洋仪器科技建设，降低对外国相关研究设备的依赖而达到技术自主的目标。

在对外合作方面，该中心于2011年与韩国国家海洋研究所合作开展海底地震研究，派人员在韩国盖山外海布放4组由台湾研制的海底地震仪，同时与日本名古屋大学地球水循环研究中心签署合作备忘录，共同开发双方不同雷达流速资料的合成方法，研究台湾东北海域黑潮时空流变特性，进一步掌握黑潮对全球变迁及其对海洋保育的影响。

目前台湾正在执行的与海洋科学有关的研究计划主要有台湾气象主管部门实施的“海象资讯e化服务系统之整合与应用研究”，包括研发海象观测技术、改进近海海象现报与预报模式、建立海象资讯e化服务系统，以提升台湾海象测报能力，提供防灾减灾、海洋环保及经济发展等资讯应用。

其次是台湾空军主管部门的“海洋科技发展计划”，包括“台湾海域长期观测与研究”、“海洋灾防研究”、“海洋资料库整合与资讯网建设”及“海洋探測科技研发”等分项计划，并配合台湾“开发海洋新能源”政策新增“海事工程科技研发”分项计划，协助岛内学研单位针对海洋环境，进行灾防与环境变迁相关研究，强化对台湾海域自然环境了解、建立对整体环境观测、变化模拟与预测能力，进而发展灾害防救技术，同时开发海洋能源与资源的海事工程技术。目前取得的重要成果包括：由台湾海洋科技研究中心负责建立台湾四周海域表层海流即时观测平台，发展全海域海流预报技术，已完成了环台15座高频测流雷达站的建设；研发海底地震仪，能够在2100米水深中正常运作长达一年，可涵盖台湾四周大部分海域。

台湾交通主管部门下属运输研究所正在执行的“提升海洋科技永续发展计划”，研究重点包括：1.提升港湾与海洋运输科技的相关研究，减少环境冲击并强化海上运输体系；2.建立e化航行设备，提升船舶的航行安全及提高港埠营运效率；3.建立近岸环境监测与服务系统，促进测报及观测技术现代化，提升测量精确性与预报能力。目前已取得重要成果包括：完成台湾地区基隆、台中、高雄、苏澳、花莲5个大港及台北、安平、布袋、澎湖马公等岛内商港附近海域的海气象特性调查分析，建立台湾主要港口港湾环境资讯网，包含各港口海域的风、波浪、海流与潮位现场观测及相关特性的统计分析与数据库建档；同时利用多音束测深及水下摄影方式，建立港湾构造物的图像监测数据库，以电子资讯化型式提供港务部门一套港湾构造物维护管理资讯系统，用以了解结构物的稳定性及安全性；在各港区近岸进行相关地形测量，布放流速计、波浪仪及悬浮质浊度计等，进行现场观测与分析，探讨近岸海域波能分布及碎波能量消散、沿岸流与输砂量等相关参数，以了解各港区海域之漂砂运动机制，建立当地之海域输砂模式，用以提升港埠运营效率；另外，还开展消能式结构物应用于台湾港湾设施保护研究，以及研发在船舶、港埠及船岸间的智慧型航行与监测系统，包括建立“船舶动态资讯系统”和“智慧化海运系统”等。

台湾经济主管部门所属矿务主管机构目前正在实施的“台湾东北海域潜在海洋矿产资源调查研究计划”，分4年（2011—2014年）执行，取得成果包括：完成龟山岛附近海域调查与采样工作，显示此处富存许多含硫矿物，蕴藏量达到1.6×106吨；在龟山岛东侧发现海床温度比表层海水温度还高，并测量了热液喷泉温度与流量。

此外，还有台湾环保主管部门正在推动实施的“海域大气粒状污染物监测及传输模拟先导计划”，主要研究台湾周边海域大气污染物的传播模式。2014年10月10日，“海研5号”调查船就是在执行这项计划时遭遇九级风浪，不幸发生沉船事件。