追颱風的人:鑽入颱風眼捕捉重要數據

2020-11-24 中國氣象局

  專訪臺灣大學颱風研究中心主任吳俊傑:飛入「颱風眼」

  吳俊傑在他的個人網站上把颱風比作「南國的佳人」:夏日碧海上款步走來,佩著宇宙星雲的印記。這時刻,她踩起,亙古難解的絕美舞姿。那是百死不悔的來處與歸向,我南國的佳人。

  寫詩作賦只是吳俊傑工作之餘的愛好,他的職業身份是臺灣大學大氣科學系教授兼颱風研究中心主任。

  2003 年從美國麻省理工學院博士畢業後,吳俊傑回到臺灣發起了一項史無前例的「追風計劃」——駕駛偵測飛機飛到颱風上空,用GPS 下投式探空儀收集颱風內部結構的重要數據。

  2008 年,吳俊傑和他的「追風計劃」被西班牙資深紀錄片導演及製作人桑切斯(Jose Miguel Garcia Sanchez)相中,並拍攝出一部名為《颱風獵手》(typhoonHunters) 的紀錄片。2009 年,這部紀錄片被搬上了美國國家地理頻道的螢屏,讓吳俊傑這位臺灣追風人引起了世界的關注。

  與颶風度蜜月

  吳俊傑教授對大氣科學和颱風研究的熱愛與臺灣特殊的地理形勢密不可分。全球每年大約有80 個熱帶氣旋產生,其中約26 個來自西北太平洋,平均4 個會直接侵襲臺灣。這使得臺灣成為颱風登陸頻率最高的地方之一。吳俊傑教授的老家在臺東——也就是颱風登陸最頻繁的東南沿岸。

  「小時候就對颱風天的印象很深刻。」吳俊傑教授在接受《外灘畫報》專訪時回憶道,「而且我從小就對自然科學有濃厚的興趣,到了大學就特別選擇大氣科學這一領域來研究。因緣際會,我在讀博士時碰到了一位很好的導師,讓我得以在打好理論基礎的同時也在國外親身參與了一些特別的颱風偵測,然後才能回到臺灣領導颱風偵測的研究。」

  這位「很好的導師」就是全球檯風權威伊曼紐(Kerry Emanuel)。曾被列入2006 年《TIME》全球最具影響力100人的伊曼紐在吳俊傑在麻省理工學院攻讀博士期間,擔任他的博士論文指導教授。

  1991 年,在吳俊傑攻讀博士學位的第三年夏天,伊曼紐主持了一個非常特別的大型國際研究計劃:把美國海洋暨大氣總署(NOAA)可以穿越颶風觀測的P-3 反潛機借到墨西哥外海,進行「颶風是如何生成的」探究實驗。

  「那個區域在夏天有很多雲團,這些雲團聚集起來就會形成初期的颱風。」吳俊傑教授告訴記者。他全程參與了這個為期兩個月的「驚奇實驗之旅」,與另一架反潛機交替探索,穿越一波接一波的暴風雲簇,量得雲團中一些重要大氣的特徵,包括水汽溫度、風速等物理量。這也是他執行的第一次颶風飛行任務。「那個時候我才剛結婚一個禮拜,就把新婚的太太丟在家裡,飛到墨西哥去和颶風度蜜月。」

  正是伊曼紐潛移默化的影響和這些珍貴的海外飛行探索經歷,為吳俊傑之後在臺灣設想並領導「追風計劃」打下了堅實的基礎。

  追風計劃

  「追風計劃」誕生於2003 年9 月。與當年跟著伊曼紐在墨西哥外海探究颶風的成因不同的是,吳俊傑教授領導的「追風計劃」更是一個「標靶」(target)觀測——研究颱風在形成後的未來移動方向和結構變化,例如經過臺灣後是否會重新增強,還是減小為副熱帶氣旋,從而改善颱風預報的準確性。

  「我們無法控制這些暴風。但精確的預測能解救無數生命。」吳俊傑說。吳俊傑教授領導的是一個跨國合作團隊。他與臺灣大學大氣科學系林博雄教授、文化大學周昆炫教授共同成為計劃主持人,與美國國家海洋大氣總署所屬颶風研究中心(NOAA/HRD)、國家環境預報中心(NCEP)等共同合作。

  對他來說,這一計劃的準備過程是漫長而艱辛的。確定科學目標、找到合適的偵測飛機、進行GPS 下投式探空儀的設計、安裝飛機內部的通訊系統等等,前後進行了一年多的準備。

  飛機一般都會避開不良的天候飛行,而「颱風獵手」們卻要飛進世上最險惡的氣候。「因為安全因素,我們的飛行還必須配合民航作業的規範,要獲得其他國家的飛航情報局的許可。」

  此後的每一年,只要臺灣一拉響颱風警報,就有一群人忙著準備駕駛飛機,飛到高空觀測每一個侵襲臺灣的颱風。截至今年,吳俊傑博士已帶領他的國際團隊成功進行了45 次偵測飛行,涵蓋了對35 個颱風的數據監測,共耗資750億臺幣(約159 億人民幣)。

  穿越「颱風眼」

  颱風的中心是「颱風眼」。這是一塊晴朗無雲的下沉氣流區,直徑從10 公裡到65 公裡不等。穿越「颱風眼」進行觀測是目前為止世界上最先進、最有效,但也是最危險的觀測方法。因為包圍在「颱風眼」周圍的環狀雲區是「眼牆」,這裡的狂風暴雨是最猛烈的。

  最早穿越暴風中心進行飛行觀測的是美國人。位於馬裡亞納群島最南方的關島是太平洋地區最大的空軍基地,而那裡也是「颶風獵人」的基地。1944 年起,「颶風獵人」們就駕駛WC130 大力士運輸機,以及WP3 獵戶座巡邏機穿越「颶風眼」進行觀測。這種擁有四具螺旋槳引擎的大型運輸機是世界上最堅固的飛機之一。

  相比之下,臺灣的團隊使用的是以色列雙渦輪引擎飛機改裝後的「ASTRA」氣象專用偵測機,雖然這是亞洲唯一一架能在空中執行颱風觀測的飛機,但仍缺乏足夠的動力穿越風暴——這也是為什麼60 年以來只有美國能成功穿越熱帶氣旋的中心的原因。

  而2008 年的夏末,由美國海軍研究院的氣象學教授派特哈爾博士(Dr.Pathell)統籌的亞太區域聯合颱風觀測計劃(T-PARC)使吳俊傑教授實現了在太平洋上空穿越「颱風眼」的夢想。

  這是一個前所未有的計劃——集合來自中國臺灣、日本、美國的近40 人的團隊力量共同穿越太平洋上空的颱風眼。來自不同地區和國家的團隊要做到分工合作,首先要克服的就是時差問題。這個追風計劃涵蓋的參與者橫跨了10 個不同的時區和國際換日線,他們選定用格林威治時間23 點作為各方在先進的視訊會議系統中碰頭的時間。「格林威治23 點就意味著加州是下午4 點、關島是早晨9 點、日本8 點、中國臺灣是最早的——7點。」吳俊傑教授說,「連續兩個月,我幾乎每天都要早早地起床,7點便守候在我們用來進行視訊會議的系統前,然後大家一起交換資料,發表觀點。」

  萬事俱備,只欠「颱風」。9 月初,一個位於菲律賓東海海域的熱帶性低氣壓誕生了,並逐漸增強為熱帶氣旋。新的颱風終於來臨了,東京颱風中心將它正式命名為「辛樂克Sinlaku」——代表的是密克羅尼西亞的女神。「辛樂克」緩慢穩定地向西北方向移動,於8 月11日增強為強烈颱風,侵襲臺灣。

  對「辛樂克」的偵測分為三次飛行,每次由3名科學家和3名飛行人員組成。吳俊傑教授負責的是第二批飛行。大家都很興奮,來自中國臺灣、日本和美國的四架飛機從不同地方起飛,最後在「辛樂克」肆虐的天空中匯合。

  穿越「颱風眼」的任務還是由駐紮在關島的大力士運輸機WC130 和P3飛機來完成。W 是天氣(weather)的縮寫,預示著這兩架大型運輸機在建造之初,就被賦予了「天氣偵測」的獨家使命。它們由低空飛進颱風中心,抵著每小時近250 公裡的風速,在間歇的豪雨和低能見度的情況下以十字形的方式順利穿越了「颱風眼」。

  布萊克博士(Peter Black)是追風任務在關島的科學家,「這40 年來,我們利用美國海洋大氣署的P3 巡邏機,穿越了400 個颶風。每次經驗都很令人著迷,就像是第一次飛行一樣。很少人能看過這樣壯觀的景象,對我來說,就像是到了月球。」

  從臺灣和日本起飛的噴射機則繞行在颱風的上空,吳俊傑教授坐在飛機的最後面,在這裡能看到大家整個的工作情況。同時,他要用衛星電話與地面聯繫,了解颱風的最新動態,其中很重要的一個就是獲悉較強的對流雲的位置,並立即告知飛行員,讓他決定如何修正路線,進行閃避。「飛行路線雖然是起飛之前就設定好,並得到各國航管許可的,但遇到對流和顛簸,飛行員就要做一些迂迴和調整了。」吳俊傑說。

  「這就好比在玩電動玩具。一架小飛機穿梭在紐約市中心的高樓大廈之間,儘量不要撞到大樓。對流雲就像那些高樓大廈,我們想盡辦法閃開亂流,不要鑽到對流雲裡面去。」

  最關鍵的部分就是從颱風上空投下GPS 下投式探空儀器了。這些探空儀經過壓力管投出機艙,在20 分鐘的降落時間內,感應器成功收集到溫度、氣壓和溼度等大氣數據,依次為科學家們揭開暴風垂直結構的秘密。

  吳俊傑在每一次拋投前,都要經過精細的計算。《颱風獵手》紀錄片中提到,每個探空儀的成本約1 千美金——這是吳俊傑研究中最貴的項目之一。   

  擔任臺灣飛機副駕駛兼通訊員的是位於臺灣最大的軍機場的漢翔航空工業公司(AIDC)總機師曹家翔,從學校畢業後到現在,已有30 年的飛行經驗,使得他在飛進颱風周圍的風暴時也能保持冷靜沉著。「這一次偵測耗時6 個小時又十幾分鐘,其中我們飛過了好幾個亂流區,穿越了好幾個雨帶。」吳俊傑教授回憶道,「在對流雲區域,飛機大約有十幾分鐘時間持續不斷地在擺動,真是十分驚悚的經歷。」這可以算是他飛行感受最強烈的一次偵測了,「但曹家翔的經驗非常豐富,最後我們都有驚無險。我們一路從菲律賓東側,到臺灣,經過日本南邊,整個過程獲取了很多絕無僅有的資料。」

  (來源:外灘畫報 責任編輯:葉海英)

  

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