測量海上的風(wind)

測量海上的風(wind)
國立臺灣師範大學地球科學系吳兆麒/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮教授責任編輯

測量海面上的風速和風向，有下列幾種方法：船隻、浮標測站、島嶼測站和遙測。

兩位技術人員正在維修一個海上的浮標測站。(（圖片來源http://www.vos.noaa.gov/MWL/aug_07/thunderbay.shtml）)

前三者的測量原理，都是利用風的阻力造成風速計的扇葉轉動，進而推算出風的速度；同時，多數風速計也會有類似飛機尾翼的風向標，可以讓儀器正對著風的來向，以同時間測量風速和風向。通常來說，儀器會架設在距離海面10公尺高的基準位置，以利於資料的後續使用與計算。

遙測方式則主要分為兩種：測量儀器放在陸地上（陸基）或是放在飛行器上（空載，飛機或衛星皆可）。陸基式的遙測，主要使用都普勒（Doppler）雷達來發射電磁波，並接收反射回雷達站的訊號，經過電腦計算後可以出掃描範圍的風速。但是電磁波在大氣中傳播，訊號的強度會隨著距離增加而衰減，因此陸基遙測大約可測量的範圍為數百公里。空載式的遙測，則可以使用2種方式測量：儀器主動發射電磁波，並接收反射訊號；或是，儀器只被動的接收訊號。通常來說，儀器會發射或接收微波（microwave）波段的電磁波，因為微波可以穿透雲層，而且對海面的粗糙程度有著良好的靈敏度。

海面的粗糙程度，約類似風在海面上所吹起的波浪。當完全無風，海面沒有波浪；狂風，則有巨浪。而波浪前進的方向，則可以反推出風的方向。無論是主動或被動式的儀器，當接收到海面反射的訊號時，就可以用反推的方式計算出海面上相對應的風速。但是，被動式的接收電磁波，並沒有辦法知道海面上的風向，只有主動發射電磁波，才可以得知海面上的風向。不過，利用遙測的方式來推算海面風速，若海面上有海冰漂浮的話，這些時候的風速資料就無法取得了。

自各式衛星發射之後，海面風場資料的來源也更加多元，很多機構都有發射搭載各式儀器的衛星進入太空軌道（例如QuikSCAT衛星及其搭載的SeaWinds儀器；ERS-2衛星及其搭載的AMI儀器），持續觀測著地球。這些風場資料讓天氣預報和氣候模擬的精確度提高了，並讓科學家更加理解我們的海洋與大氣間的熱量、水和氣體交換過程，減低天氣災害對人類社會的影響。

參考資料：
1. http://podaac.jpl.nasa.gov/OceanWind
2. http://www.ssmi.com/
3. http://earth.esa.int/ers/