大薯可以吃，但大暑熱昏人

今天是24節氣中的「大暑」，加上太平洋高壓籠罩，今天(2016/7/22)全台晴朗無雲、溫度超高的啊！

「大暑」一定是一年中最熱的一天嗎？為什麼不是夏至？

要知道大暑會不會是一年中最熱的一天，得先從24節氣怎麼劃分的開始談。

地球繞著太陽公轉，這個繞行的軌道其實就是黃道，但我們習慣從我們的角度，也就是太陽在空中運行位置的變化軌跡。將這樣的軌跡視為圓形的軌道，我們將這個圓的360度劃分成24的區間（節氣），也就是太陽在黃道上每轉15度，就是所謂的一個節氣。

大暑其實是24節氣中，太陽在黃經120度的位置。附帶一提，真正的節氣並不會是一整天，而是到達那個角度的瞬間而已，譬如大暑就是在黃經120度那一個moment

所以說「大暑」這天是從天文規律定出來的，所以說天文的歸天文，大氣的…(誤)，故大暑當天的高溫不能算直接畫上等號，還要搭配正好是晴朗的天氣。

圖片來源：網路天文館

但一般來說，的確是在大暑附近的日子較熱，這時又會有一個問題：夏至不是太陽直射北回歸線，那為什麼臺灣或更北的地方多半不是這天最熱？

如果覺得要聽大氣理論和動力太複雜，我們就換個方式比喻：就如同煮開水一樣，當慢慢把火力轉大，然後再慢慢的轉小，水溫不會因為你將火力轉小了而不會再升溫，而是要到關火、甚至丟冰塊進去才會降溫，同樣的道理地球能量收支對氣溫的影響，也是要等到「支出(地球向外輻射的能量)」大於「收入(地球整體吸收太陽的能量)」時，才會真的開始降溫。當介於大暑到立秋之間時，反而是接近能量收支最大的附近，而過了立秋後，就會開始降溫……

另外附帶一題，所謂能量收支，其實也不是太陽「直接」加熱大氣的，而是地球吸收了太陽輻射後，再以較長波長輻射的方式到大氣中。但這又是另一段故事了，可以參考科學月刊這篇文章：對流層大氣能量的主要來源。

所以我們現在知道不一定是遇上「大暑」才造成今天這麼熱，那麼就是那個常聽到卻又跟它不太熟的「太平洋高壓」搞的鬼囉！太平洋高壓又是什麼？

是太平洋上的高壓就=太平洋高壓嗎？

這句話說對，也不算對。

因為地球上氣壓較高的高壓帶好像也不算少，以氣象學來說，在整個地球上因為大氣環流的關係(這有點複雜，可以先參考這邊，我們先跳過)，副熱帶地方本來就會有個高壓帶，但會因為地形氣候關係，位置有偏北有偏南，在臺灣附近常駐的副熱帶高壓正好就在太平洋上，會隨著季節消長。

由中文Wikipedia的Carlsmith - 根據AtmosphCircNT.png修改。，創用CC 姓名標示-相同方式分享 3.0，https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29719447

高壓有什麼厲害的？高壓統治比較可怕吧？

要講高壓又得講到氣壓，地球上的大氣厚薄、密度不一，而所謂「氣壓」指的就是某個單位面積正上面的空氣重量。用更簡單的比喻就是，在高壓地方就是有個很大、很重量級的相撲選手做成的空氣柱，一般來說要成雲、致雨需要的是氣流上升後，空氣冷卻飽和凝結成雲降雨。但高壓的氣流是下沉的，氣流到了地表將空氣向外推出，這樣的情況就很難形成雲，也就會有晴朗無雲的天氣。

太平洋高壓分布多廣？涵蓋範圍達數千公里，下圖是歷年來夏季太平洋高壓的消長，動輒跨越幾十度的經度，颱風的尺度比起來還真是小咖了！

歷年來太平洋高壓的消長，圖片取自中央氣象局網頁http://www.ms.gov.tw/V7/climate/climate_info/taiwan_climate/taiwan_5/taiwan_5_3.html

對，說到颱風，其實颱風的路徑也和太平洋高壓有些關係，颱風屬於低壓系統，在大氣中只能算是個輕量級選手，當然撞不贏重量級的高壓，所以你看颱風路徑大致都會一致的先往西，再往北。當然科氏力對颱風路徑也有作用，但實際上每個颱風受到的科氏力影響不會差太多，反而太平洋高壓消長對路徑的影響來得更大更顯著！

這是畫得誇張一點的示意簡圖，不代表太平洋高壓的空氣柱和颱風區域的實際大氣厚度，黑色箭頭代表颱風行徑的路徑，而且這是北半球的情況(上方為北)。

下圖就是今天(7/22)的地面天氣圖，臺灣一帶的晴朗無雲就是受到太平洋高壓(虛線的H)影響啊！

2016/07/22地面天氣圖，圖片截自中央氣象局網頁

延伸閱讀：

關於三胞環流

太平洋高壓(氣象局介紹)

關於24節氣

【國語日報專區】為什麼會有海嘯？

「海嘯」指的是海水鋪天蓋地而來襲捲沿岸地區的一種災害現象，海嘯的英文tsunami一詞更是自日語「津波」的讀音而來，由此可知日本是一個飽受海嘯侵襲的國家。那麼海嘯要怎麼預防呢？

平常的海浪是怎麼動的？

常見的海水波動，是風吹海面時，空氣摩擦海面造成海水產生接近圓形的運動，雖然海水的運動方式呈現圓形，但連接起來就是我們平常看到的波動，還會隨著風吹把能量傳送出去。

如果仔細觀察，會發現在深淺不同的地方，海浪看起來的樣子也不太一樣。在水深一點的地方，就會讓船上上下下不停的晃動；而靠近海邊的地方，海水隨著深度變淺而被抬高，變得浪滔洶湧。

海嘯和海浪又有什麼不同？

要形成巨大的海嘯，海水會先被某些自然現象給「抬」高，像是前面提到的隕石撞擊、火山爆發、海底山崩、海底地震都有可能讓一大片的海水突然高起來，接著海水受重力的作用掉下來，就會開始產生巨大的波動。

你可以想像成放大好幾十倍、甚至上百倍的波浪，這樣的波浪在深水地區會暢行無阻的傳遞，而且跑的非常快，就像是噴射客機一樣(最快可達每小時900公里以上)！

但到了靠近岸邊的淺水區域，前面的海水因深度減少而速度變慢，但後方追上來的海水煞車不及，便開始往上衝，海水便因此越來越高，形成巨大的水牆。水牆還會一股腦的衝上陸地，不斷深入內陸，淹沒大範圍的陸地，靠近海邊的平原甚至會深入到離岸300公尺處！

 

左邊是平常時的海浪，平時海浪是因風吹形成，多半波長較短。右方是從地震發生到海嘯到岸邊時的示意，當在海底發生大規模的地形變動，像是大地震引發的斷層動時，就會抬起大量的海水，形成波長極長的海嘯波，到了岸邊就會使大量的海水衝進岸上，深入內陸。

海嘯來了怎麼辦？

日本教科書中，曾有個名為「稻堆之火」的故事：1854年日本發生了巨大的「安政南海地震」，有個名叫五兵衛的人，在當時感受到地震的強烈晃動，接著沒多久又看到了海水突然向後退去，露出了大片的陸地。

這和他印象中學過海嘯來臨前的情境十分類似，他心想：「不妙，海嘯要來了，要趕快告訴附近村民！」但當時沒有電話、廣播，要怎麼讓大家趕快避難呢？他便靈機一動，把自家收割的稻堆點燃，讓村民以為村裡著火了趕回來，之後便帶著村民趕快往高處逃難，在他們登上高處後，海嘯果真來臨，也保全村民的性命。

故事中的五兵衛也確有其人，真名為濱口儀兵衛，還是個日本重要的歷史人物，他除了保護村民，海嘯過後還興建了大型的堤防。在1946年南海地震發生海嘯時，他的故事與他這座堤防皆在南海地震時也發揮了防災的效果。

海嘯來前的徵兆

平常若仔細觀看海浪，或許你們會發現，往往海水退去的越多，下一波海浪就會越大；所以當海嘯波靠近岸邊，海水像前面提到一般快速升高時，也會將靠近岸邊的海水快速「吸」回去，露出光溜溜的陸地，那就是海嘯已經靠近的徵兆，這也是為什麼五兵衛會趕快讓村民去避難。

但實際上因為各地地形不同，有時海嘯來前海水退的不明顯，因此若在海邊感受到強烈的地震，必須先有所警覺，設法利用電話、網路聯繫氣象局或防災單位，了解是否有發生在附近海域的地震，因為有許多海嘯都是由海底地震、山崩所引起，當地震發生在海底時我們就得格外小心啊！

颱風預報偏了？其實我們對預報的誤解才偏很大！

今年(2016)四月時，我應大愛人文講堂的邀請，與大眾談談關於颱風大家該需要注意的事情，希望未來在颱風季或是颱風即將侵襲台灣之前，能夠防範未然。

最初製作單位聯絡我時，是希望我聊聊氣候變遷、全球暖化對於颱風強度的影響。然而，影響颱風形成、強度的因素非常多，包括了海水與大氣的變化，無論是海、氣的狀態皆是渾沌複雜的，就算我們究其全力去量測數據，用最新最快的電腦運算，仍然無法完全了解其複雜的過程機制。用簡單一句話來說就是，要將近年來颱風極端降雨的成因歸因於「暖化」，未免言之過早。

因此在演講錄影時，我多著重在近年來極端降雨的事件分析、颱風致災成因的探討。也從科學精神的觀點出發，告訴大眾，我們雖然無法確定這些越來越強烈的颱風是否是因為人為的暖化而造成(況且暖化本身也有得吵了)，但我們可以從過往的經驗，來學習應對自然的態度。大自然不好懂，但只要善用科學方法，也不致於完全捉摸不透。

演講的部分有待節目播出後再來分享。但這次講演後有件令我驚豔的事，製作單位將我的演講重新梳理後，剪出了三分鐘的小片段，竟也說明了對於颱風，專家與民眾的知識鴻溝。有很多誤會導致人們經常懷疑：颱風是不是總是預報不準？是不是國內的預報技術太差？

關於演講的三分鐘剪輯版：

https://www.facebook.com/DaAi2speech/videos/1155494394472050/

科學的事當然交給科學解決，我們就從科學面來解析這件事！

氣象預報的誤差要怎麼比？

大氣科學的不確定性很多，但我們用學理加上統計又能抓出個大概，所以很多時候我們可以利用經驗、統計、計算的方式來預報天氣。但這總是會產生一個誤會：既然能預報，那麼「準確」不就是基本要求了嗎？難道不能要求嗎？

這個問題在我過往幾篇文章中早已提過，好像也提到快爛了：

颱風耍任性？我真是猜不透你啊！

比較完誰的天氣預報準，然後呢？

或許有些人看過這兩篇長文或是論點，還是會覺得，氣象學家說「預報也會有誤差」、「預報也有極限」是為自己開脫之詞。那麼我們就來談論一下所謂的「誤差」要怎麼比較？

簡述如下： 

1.      若真要比，沒有在比「單次」的誤差的

2.      颱風路徑偏差的因素因颱風而異，而有些因素是難以預估的(如太平洋高壓增強或減弱)

3.      颱風會「乖乖依電腦模擬的路徑」行進的機率微乎其微

4.      就算只偏了一點(小於50公里)，也有可能因地形或颱風強度變化而使災損預估差很多

以第1點來看，下圖就可以解釋了：

資料來源：葉天降等(2010)，莫拉克颱風路徑與降雨作業預報校驗，大氣科學。

雖然資料中多半是台灣的中央氣象局誤差較小，但這也告訴我們，每個氣象單位預報的誤差時高時低是正常的現象。若真要檢討「氣象報的準不準？」這件事，我想利用年度統計或是把所有的數據攤開來看，多少也比較客觀吧？

我就是覺得報不準，難道單次預報不準就可以容忍嗎？

個人覺得用單次的預報誤差來討論誰比較沒有太大的意義，因為如果是各國預報的誤差不相上下時，拿單次的紀錄來比，就像比較球賽戰績實力接近的兩隊誰比較強一樣，就算比得出高下，也無法用單一場比賽將兩隊的實力量化。但實際上如果有一定的落差，或是大家得分都不夠時，球評總是會有一些因素可以探討。同樣的在氣象預報上也是可以這樣討論的，譬如前面提到關於誤差比較的第2到第4點，都是值得討論深思的地方。

2016年7/5各國氣象單位對尼伯特的預報結果。圖取自徐理寰(2016)，颱風路徑預報為何百家爭鳴？颱洪科普網。

以今年1號颱風尼伯特為例，各國從形成過程到侵台期間的預報結果，皆不斷向南修正，或許有些單位修正的較早，而有些修正的稍晚，其原因就是對「太平洋高壓」的判斷。除了受科氏力影響會使颱風在行進過程會逐漸偏移，太平洋高壓的勢力也是另一項重要因素，它的勢力強就晚點轉向，勢力減弱就提前偏移。

截圖自中央氣象局辛在勤局長臉書

話說回來，講起來是很容易，把太平洋高壓弄懂就好了！但做起來呢？從上圖局長提供的各國路徑結果可以發現，對於颱風轉向時機的判斷決定了路徑誤差，由於我們正處於高壓邊緣、颱風經常開始往北轉向的地區，自然多了那麼一分不確定性。

至於過往的預報準確是怎麼來的呢？預報員的「經驗」便是一個重要的因素，但它仍然也是不確定的因素，就像柯瑞也不是每次關鍵時刻都會進一球三分絕殺一般，或許人員上會有經驗與傳承的問題，不容置疑的是，如果是因為這樣的原因而沒有抓準颱風從哪兒敲門登陸，難免需要更加留意並記取教訓。然而會用上所謂的「經驗」來分析數據，也代表著這些手段目前還難以用科學方式補強，也代表著我們對於大氣科學還有許多未知之處，不是嗎？

颱風誤報會有「狼來了」效應？

前些日子我針對「地震預測」寫了篇文章，說明若是經常不準的地震預測，在寧可信其有的前提下可能會有「狼來了」效應。近來也看到有人把這樣的論述套用在颱風的天氣預報上，但這卻是兩碼子事，畢竟天氣預報就算有誤差，也不致於有誤報地震般的差距。在台北感受不到颱風威力，並非錯估了颱風的強度或是完全預報失準，而是路徑與強度的些微差異，會使風力、降雨的趨勢需要大輻修正。但，尼伯特颱風真有差到誤差範圍之外嗎？

上圖為由中央氣象局網頁上的圖加以疊圖修改後的圖

因為就是不易把路徑估準，所以才會有所謂的「70%可能路徑」的預報，當然這也不是隨隨便便畫出來，更不是台灣人自己發明的技術(見下圖)。如果把實際路徑與預估的範圍來比對，其實並沒有偏到哪去，不是嗎？

美國珊迪颶風預測路徑潛勢(取自NOAA)

那麼為何風雨差如此大？我們再用張雷達回波圖來看，雷達回波顯示的是空氣中的水氣或水滴的分布，一般來說會比衛星雲圖還接近實際降雨的情形(只是接近非等於)。可以發現若颱風路徑向北一點，台北就會首當其衝，而台東就反而受到所謂「護國神山」的庇佑了…(其實個人也討厭神山一詞，因為它就是個影響參數 ，沒必要特別神化了)

兩次颱風的雷達回波比較，圖截取自中央氣象局。

在理解天氣預報之前，比較誰準誰不準沒有意義，當然，比較哪條路徑好也對大氣科學的進步毫無幫助，當然我也可以理解大家都「希望氣象預報準一點」，這還有待科技的發展，當然也需要讓民眾更加理解氣象預報的真正意涵。所以到了最後，還是要總結一下文章最前面大愛講堂幫我剪輯的重要結論(自己再偷潤飾)：

如果我們只為了某一條颱風路徑作準備，當它有偏移時，我們的準備就不足了。但如果我們放大可容許的誤差範圍，譬如就算偏了50公里我們還有所準備，就不需要害怕它的飄忽不定了！

多學一點就少擔心一點，

多做一點就少損失一點！

相關新聞：

【專文】超級颱風？評新政府放的第一場颱風假

朱立倫返國防颱 批氣象局預報「偏差度最大」

上午睡、下午逛 北台賺到颱風假

延伸閱讀：

為何尼伯特颱風登陸前，西半部都無風無雨？

颱風耍任性？我真是猜不透你啊！

比較完誰的天氣預報準，然後呢？

參考資料：

葉天降等(2010)，莫拉克颱風路徑與降雨作業預報校驗。大氣科學，38卷2期，85~98頁。

徐理寰(2016)，颱風路徑預報為何百家爭鳴？颱洪科普網，國家實驗研究院台灣颱風洪水研究中心，2016/7/6刊登。