种饶富创意的感应器，只要将这种带有翅膀的小型物件置入龙卷风的中心，便能从感测器接收宝贵的资料进行更深入的研究；科学家在旷野上驰骋着吉普车，无所畏惧地追逐一个又一个深具毁灭性的龙卷风，一幕幕充满了浪漫的冒险精神。
你知道吗？从2002年起，在台湾有一个由国科会所支持的重点研究计画，每当台风可能侵袭或影响台湾周边时，一组科学团队成员便搭乘向汉翔公司租用的喷射机，装载着最新的科学仪器，飞到台风上方约13公里高空，释放称为「投落送」的大气检测探空仪。这些投落送在张开的拖动伞协助下，以每秒五公尺的速度缓缓降落，量测大气风场、温度及湿度资料，并立即透过无线电讯号及卫星通讯系统，将信息传送到飞机上、中央气象局及世界各国气象单位的计算机系统中，以便进行实时的台风分析及计算机模式预测。这项研究有个动人心弦的昵称──追风计画。
为什么要追风呢？只是为了满足几位疯狂科学家的好奇心而如此大费周章吗？当然不是。如〈掌控飓风〉所述，我们的大气（如台风）是一个高度复杂的非线性动力系统，任何初始误差都可能对预测结果生成重大影响。而台风的生成及发展却主要发生于观测资料稀少的海洋上，使得我们难以使用计算机模式准确地预测台风的未来动态。为解决此一难题，大气科学家在过去数十年来已发展出各式先进的观测系统，例如卫星及雷达遥测、飞机观测与投落送等，得以细窥台风究竟，并结合计算机模拟及预报系统，逐渐揭开了台风神秘的面纱。
投落送的妙用
美国饱受飓风危害之苦，有鉴于此，近年来投入相当多的研究经费及科学人力进行飓风研究。每当有任何飓风在加勒比海区域活动或靠近美国本土时，隶属美国国家海洋及大气研究总署的国家飓风研究中心，便会出动数架不同功能的研究专用飞机，直接飞入飓风中及绕行飓风周围进行观测，并投掷投落送，以充份掌握飓风的整体结构及其环境动态。他们的研究成果大幅提升我们对于台风的了解，同时也显示这些投落送测得的资料，可以改进台风路径预测的准确度达30%。
可惜的是，在浩瀚的西北太平洋海域，也是全球台风频率最高、强度最大的地区，并无任何台风侦察飞机的观测资料。基于台风对于台湾地区的重大威胁，在国内、外学术界及政府单位的通力合作下，我们于2002年启动追风计画，成为全球以侦察飞机观测西北太平洋台风的先驱研究团队。
大家可能很好奇想问，我们除了将飞机飞到台风周遭，又是如何决定在哪些时间、哪些地点投掷这些所费不赀的投落送呢？这牵涉到一项相当新颖且重要的科学议题：策略性观测。虽然大气是一个混沌系统，但我们仍可以推知哪些位置的初始误差是较不稳定的（即其误差随时间呈较快速成长，因此也称为敏感区域），而这些敏感位置便是整个动力系统以及计算机模拟时的关键误差来源。我们的策略便是针对台风周围的这些敏感区域进行额外的重点观测，以达到最有效率的观测成果。但我们又是如何预先知道敏感位置何在呢？
追风科学团队当前已设计出相当先进的观测策略──我们结合四种分别依不同大气动力假设与统计原理而发展出来的方法（包括「系集散落」、「系集转换卡门滤波器」、「奇异矢量」及「共轭敏感度」等，详见追风计画网站）以预先评估关键的敏感观测位置，配合飞机航程及航管限制以决定投落送的最适当投落位置。简而言之，追风计画巧妙地用飞机，将控制大气运作的数学方程序，运送到大自然中最猛烈的台风风暴周遭进行检验与试炼，透过搜集关键敏感区域的资料，一探台风预测改进的奥秘。
2003年至今，追风计画已针对杜鹃、米勒、妮妲、康森、敏督利、梅姬、艾利及米雷等8个台风完成10航次的飞机侦察及投落送观测任务，总计在台风上空飞行48小时、并投掷166枚投落送。在观测同时，这些宝贵的投落送资料便实时进入中央气象局及世界各国气象单位的计算机预测系统中，协助预测台风路径及分析其周围结构，如暴风半径（对放台风假与否具关键性影响）。当前为止，针对追风计画所得资料的评估结果显示，投落送资料平均可改进美国气象局计算机模式（该计算机模式为全球最具权威的预测模式之一，特色为预报结果可实时显示在网络上，供研究及作业人员下载使用）对24~72小时内的台风路径预测准确度达20%。另一方面，投落送也已被成功用来验证及校正卫星与雷达遥测资料，藉此提升遥测台风参数的可信度。
台湾特有的研究金矿
值得一提的是，台湾位居地球最大陆块与最大海洋交界处，大气科学的研究素材极为丰富多样。从台风、梅雨、季风及厄尔尼诺现象一一呈现，全球的大气科学家都很称羡我们所拥有的研究金矿。然而，科学家的幸运并不能替换人民的困境。台风豪雨每年夺走不少民众的生命与家园，人为灾害也在无知下助纣为虐。被视为天赐及可再生资源的水与空气日益珍稀，我们的下一代可能处于全然陌生的生态环境。因此，开采这研究的金矿与保卫国土是大气科学工作者的使命。在台风这个议题上，我们有幸已到达一定的成熟度，并透过追风计画初步做出突破性的研究成果。我们期望能藉由追风计画，对国内科技、民生与防灾有重大贡献，并在国际学术研究领域占有一席之地。
有关追风计画详细内容，可参考追风计画网站：http://typhoon.as.ntu.edu.tw/DOTSTAR/home2_chinese.htm
【2004-11-01/科学人/33期/P.52】
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