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edushare 發表於 2014-5-28 21:19

霧氣解析/想捕霧?抓它要有策略

2014/05/25  【聯合報╱本報記者吳思萍】

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記者吳思萍/攝影

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台灣山區雲霧繚繞,只要一往山上走,沒一會兒,就被白茫茫的霧團團包圍,伸手一揮,只感覺涼意,卻抓不住、碰不得,也因此,「霧」自古以來,就給人神秘的意象。

但台灣有科學家卻以捕霧為職志。台灣大學大氣科學系副教授林博雄2008年受雪霸國家公園邀請,在新竹觀霧工作站研究霧發生的時間與頻率。

林博雄參考國外補霧研究文獻設計一套「捕霧網」,座立森林中收集山嵐,南投縣溪頭自然教育園區也於2013年架設類似設備進行研究。

[b]集山嵐…了解森林取水源[/b]

「為什麼想抓霧?」林博雄說,國內的氣象科學從沒有具體研究過「霧」的議題,他透過捕霧以及和森林生態研究學者們的互動,更具體了解霧對生態系的影響,甚至未來可能透過捕霧取水,調節水資源。

林博雄說,當氣溫達到或接近露點溫度時,空氣裡的水蒸氣會凝結成水(霧)。一般人從山腳下看到山上有雲,開車上山後,會感覺身在雲霧之中,這些是因為潮濕空氣受地形、風的抬升到更冷的高度,冷卻而形成雲霧,因此被稱之為「升坡霧」。

他在新竹縣觀霧地區捕霧網尺寸是長寬各1公尺的平面網,這些網面有極細小的孔隙,「就像紗窗,擋住霧氣」,捕霧網架設位置與風垂直,只要霧水一透過捕霧網,細小水滴就會順著網子,垂直往下流到網底傾斜溝槽再流到集水量桶進行紀錄。

[b]粒徑小…想抓它要有策略[/b]

捕霧工作並不簡單,因為霧不屬於氣象局溫度、雨量、風場等常態儀器測量的項目,再加上霧滴直徑是水滴的一萬分之一,粒徑小要「抓得住它」得有一些策略。他和研究團隊每個月上山檢查設備一次,以集水桶水量換算雨量單位來研究各個季節以及深夜、清晨、中午、黃昏、晚上不同時段的起霧現象。

[b]搭相機…確認起霧的時刻[/b]

捕霧研究搭配自動照相機、葉濕感應器來輔助,自動照相機用來辨識白晝期間霧的濃淡程度,並確認「霧什麼時候來?」,而葉濕感應器則透過感應器面積上,有多少水蒸氣與水滴,呼應霧在白天與夜間的出現時間。

兩年研究顯示,觀霧地區因雲霧所帶來的水平性降水,僅以「有霧無雨」發生情境來計量,約是同季降水量的9.3%,如果再加上「有雨有霧」發生情形一併計算,觀霧地區水平降水可達(垂直)降水量的37%。

而溪頭自然教育園區的山風、谷風明顯,也適合做捕霧研究,溪頭地區的研究結果為一年間的霧日為292日,占全年總日數比率為76%,成霧頻率平均為每日7小時。

[b]觀霧外…也探討暖化現象[/b]

林博雄說,捕霧網不僅能了解霧氣占森林中水循環的比例,也能觀察氣候暖化造成的改變;因為氣溫若是升高,形成霧的高度也會上升,雲霧帶的高度變化,正是觀測地球暖化現象的證據之一。

[b]少起霧…環境汙染是元凶[/b]

林博雄也提到,由於近數十年間,平地霧發生頻率愈來愈低,有學者認為與環境汙染有關;都市化與工廠及車輛排放的廢氣與懸浮微粒,吸收水氣,導致無法形成顯著的濃霧。為了解前述假設的直實性,酸霧的分布與環境生態的關聯,將是下一階段的研究重點。

edushare 發表於 2014-5-28 21:20

霧氣解析/比起集雨水 捕霧取水多177倍

2014/05/26  【聯合報╱本報記者吳思萍】

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溪頭自然教育園區在櫻花平台上設立霧的自動照相機,以照片中霧的能見度,作為研究依據之一。記者吳思萍/攝影

除了在觀霧國家公園的霧氣研究,台大大氣科學系教授林博雄去年底也應慈濟慈善事業基金會邀請,在苗栗縣三義鄉的茶園架設12座捕霧網,嘗試將霧氣集中,收集成水,甚至可能開發成灌溉之用。

林博雄說,慈濟茶園在春茶採收期常遇到缺水問題,因此慈濟基金會希望透過捕霧網,了解這一類型水資源的額度有多少。

去年的12月至今年4月間,正值當地霧季,研究團隊在茶園裡架設12座長3公尺、寬1.8點公尺的捕霧網,並架設臨時氣象站了解當地的風向,以便設置捕霧網的正確方位。

林博雄說,在進行觀測的77天中,從捕霧網的水量筒中,共觀察到29次的顯著雲霧現象,

林博雄以捕霧網收集到的霧水加雨水,與單純收集雨水進行比較,發現捕霧網所攔截的霧水加雨水,比起單純只收集雨水,總量多出177倍,換算下來,1平方公尺的捕霧網,平均可以收集3.7公升的水。

因捕霧網的集水功能比原先預期高出許多,林博雄表示,將和慈濟基金會研究建造更大型的捕霧網,也將測試不同網目密度捕霧網的集水效果。

林博雄指出,在國外許多地勢高的地方,會架設捕霧網協助儲水,這種簡易集水方式,不用建設儲水池,也不用等到下雨才能儲水,可兼顧環保,善用高地的霧氣,轉化成灌溉用水。

林博雄說,未來行動式的捕霧網設計須兼顧材料便宜,方便在霧季裝設,且不破壞當地景觀與土壤就能善用水資源。比如有些登山木屋汲水不易,就可多利用捕霧網收集水,以備不時之需。

edushare 發表於 2014-5-28 21:21

霧氣解析/蒐集怕什麼?跳電、風速、霧太久

2014/05/26  【聯合報╱本報記者吳思萍】

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溪頭自然教育園區設置三座捕霧網,分析霧的化學成分。 記者吳思萍/攝影

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「捕霧網怎麼做?」在台灣從來沒有聽過的捕霧網,剛開始讓台大研究團隊傷透腦筋,他們先蒐尋國外的相關研究,發現夏威夷、智利有製作捕霧網的經驗,原想從國外訂製捕霧網材料,後來決定放手試試國內現有材料。

林博雄說,國外捕霧網研究約有10年歷史,他曾寫信給智利的研究團隊,請教製作方法,原想從國外進口,但考量成本太不划算,因此尋找國內農業建造網室用的黑網,作為捕霧網材料。

「黑網不同孔隙、不同大小怎麼選?」林博雄以50%的透光度為選擇標準,並去五金行買框架、支架,做出長方形的捕霧網,與風垂直,攔截霧氣,還有環狀圓筒型的捕霧網,可以收集四面八方而來的霧氣。

林博雄與研究團隊敲敲打打,固定螺絲、支架,將細網架在迎霧處,因為霧水粒徑小,透過這個捕霧網,攔截霧水時,能夠凝結,透過底下的一個管槽,收集到集水桶。

而捕霧網的研究計畫,零組件眾多,許多零件要特別測試,他們先在學校內組裝測試,測試無誤後再拆解上車,運到山區。過程中,儀器運轉的電源是一大難題,他們拉電線和準備汽車電瓶,但山中天氣不穩,跳電或是雲霧持續太久都會造成數據中斷。

林博雄也在台灣大學架設3.6公尺長度的「霧風洞」,來驗證攔截網的捕霧效率,先以人工製造霧的假想環境,並用不同的風速,測試霧的收集效率,研究證明,風速過大或過小,都不利於霧的收集。

捕霧網的調查結果可以提供山區生態解說之用,也可作為山區旅遊、生態調查的參考資訊。

edushare 發表於 2014-5-28 21:22

霧氣解析/必學單字大閱兵

2014/05/25  【聯合報╱本報訊】

Fog 霧

visibility 能見度

climate engineering. 地球工程;氣候工程

Observatory 氣象台

humidity 濕氣,濕度

ecological 生態(學)的

windy 有風

haze 霾

[b]延伸閱讀[/b]

1.霧 煙霧 酸雨/邁克爾‧阿拉貝(Dangerous Weather)/上海科學技術文獻出版社

2.觀霧生態旅遊/黃德雄/內政部營建署雪霸國家公園管理處

3.最有趣的天氣/金傳達/氣象出版社

4.無所不在的氣候/麥可.布萊特/旗林文化

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