三民網路書店 中文圖書分類法 / 應用科學類 / 船舶工程 / 航位測定

本研究利用本所發展之TaiCOMS系統，採用WAM及SWAN進行遠域、近域、及花蓮海域之近海風浪模擬，以SWAN模式中第三代風浪模式不同理論之風浪成長項及白帽消散項參數(Janssen、Komen、Westhuysen)，針對111及112年對花蓮較有影響之4場颱風期間(燦樹、圓規、軒蘭諾、及梅花颱風)，比較其模擬結果差異，並進一步就Komen理論之各項參數中，選取白帽消散速率、PM頻譜平均波浪尖銳度、波浪尖銳度之冪次等3種參數，比較模擬結果差異及探討參數敏感度，根據敏感度比較結果，於Komen理論參數中設置兩種參數組合，以軒蘭諾及梅花颱風期間驗證模擬結果並與原TaiCOMS模擬值比較，評估改善結果，可供後續於港區風浪模擬持續精進研究提供參考。成果效益與應用情形：研究成果可供掌握花蓮港區風浪模擬與觀測資料評估成果，以了解各項參數對模擬結果影響程度，提供後續TaiCOMS模擬預測改善應用之研究依據，提供航港局、港務公司及國內外船舶業者等相關單位及人員，確實地掌握港區經營管理及防災等海象資訊。

本研究說明臺北、基隆、蘇澳、花蓮、高雄、安平、布袋及臺中等國內商港，潮位觀測作業與針對潮位觀測資料(110年12月至111年11月)，進行品管後的資料配合築港高程，探討潮汐特性。基隆港之平均潮差約為 0.57 公尺，最大潮差為 1.48 公尺，為混合潮。臺北港之平均潮差約為 2.31 公尺，最大潮差為 3.74 公尺，主要為半日潮。臺中港之平均潮差約為 3.81 公尺，最大潮差為 5.55 公尺，主要為半日潮。布袋港之平均潮差約為 1.42 公尺，最大潮差為 2.51 公尺，主要為半日潮。安平港之平均潮差約為 0.59 公尺，最大潮差為 1.52 公尺，為混合潮。高雄港之平均潮差約為 0.52 公尺，最大潮差為 1.30 公尺，為混合潮。花蓮港之平均潮差約為 0.95 公尺，最大潮差為 1.94 公尺，主要為半日潮。蘇澳港之平均潮差約為 0.91 公尺，最大潮差為 2.06公尺，為混合潮。本研究已完成臺灣主要商港之潮汐分析，時間序列歷線圖可看出每個月之數值變化，重要量值統計表可看出相關統計量值，相關成果可提供航港局、港公司或其他港區相關單位作為港區作業安全、堤防設計、防災預警、船舶進出港等之參考。

本研究計畫針對臺灣主要商港臺北港、基隆港、蘇澳港、花蓮港、高雄港、安平港、布袋港及臺中港等8個港區，建置即時海象觀測系統，持續長期蒐集海象資料，並進行海流統計分析工作，期獲得臺灣四周各劃分代表性區域的海象整體特性。根據歷年海流觀測資料統計，臺北港平均流速為41.7cm/s，最大流流速(流向)為339.3cm/s(E)，主要海流流向為WSW方向；基隆港平均流速為17.6cm/s，最大流流速(流向)為73.5cm/s(SW)，主要海流流向為SW方向；蘇澳港平均流速為17.9cm/s，最大流流速(流向)為224.9cm/s(S)，主要海流流向為N方向；花蓮港平均流速為19.4cm/s，最大流流速(流向)為311.7cm/s(SSE)，主要海流流向為SW方向；高雄港平均流速值29.0cm/s，最大流流速(流向)為125.6cm/s(NNW)，主要海流流向為S方向；安平港平均流速為23.7cm/s，最大流流速(流向)為181.0cm/s(NW)，主要海流流向為SSE方向；布袋港平均流速為28.0cm/s，最大流流速(流向)為338.1cm/s(W)。主要海流流向為NNE方向；臺中港流速平均值為38.6cm/s，最大流流速(流向)為259.7cm/s(SW)，主要海流流向為N方向。依據本計畫完成之工作成果，歷年來觀測數據已提供給政府機關及學術單位參考應用，而本所建立之各港口長期性海氣象觀測系統及海氣象資料庫，可提供港務及航港等相關單位做為船舶航行、港灣規劃及港埠建設應用參考，提升港埠營運效率與品質，亦可提供政府機關、顧問公司及學術單位等產官學研界做為規劃、設計與研究參考。

本計畫112年度主要工作為本所臺北港、基隆港、蘇澳港、花蓮港、高雄港、安平港、布袋港及臺中港等8個港區波流觀測站維護保養與歷年觀測資料統計分析，以及水下無線通訊技術應用於底碇式波流觀測系統可行性評估、高雄港港內靜穩度分析等加值應用。各港歷年波浪觀測統計資料顯示，全觀測期波高平均布袋港0.51 m最小，週期以6～8 s為主、W～N象限波向佔56%，臺中港1.5 m為各港最大，64.5%位於N～E象限、週期近5成落於6～8 s。春季期間高雄港、安平港及布袋港波高平均皆小於1 m，布袋港0.37 m為8港中最小，整季波向60.4%落於W～N象限，臺中港1.2 m最大，N～E象限佔74.5%；夏季時，臺灣受西南季風及颱風影響，高雄及安平港波高平均較春季增加約0.3～0.4 m，基隆港波高平均0.42 m為8港最低，週期8 s以下佔74.8%，蘇澳港波高平均1.08 m為此季節最大，週期38.8%於6～8 s間。進入秋季，東北季風增強並趨於穩定，布袋港0.56 m為各港中最小，主要波向78.5%於W～N象限，臺中港因受東北季風影響，波高平均1.8 m為各港最大，波向81.5%位於N～E象限；冬季臺中港區受強烈東北季風影響，波高平均上升至2.1 m，為本計畫最大，N～E象限佔86.7%、波浪週期57.9%位於6～8 s，相較於夏季，波高增加約1.3 m。水下無線通訊技術應用於底碇式波流觀測系統可行性評估，無線式底碇波流觀測系統於喚醒階段所需時間，很大程度影響數據機傳輸效率，數據機耗電測試中，數據機傳輸平均功率最高為53.29 W，符合原廠所提供55 W耗電規格，大型斷面水槽水中通訊測試顯示，數據機於最佳狀況下傳輸速率，應可滿足目前每半小時1筆觀測數據需求，伴隨著通訊距離拉長，訊號反射影響傳輸效率問題，仍需至實際觀測海域進一步微調系統確認。高雄港港內靜穩度分析結果顯示，112年6月1日0時至112年6月2日12時，因受瑪娃颱風外圍環流影響，港內外波高偏大，而在112年6月2日13時至112年6月10日23時，港外波高約在0.6～1.2 m，各港內靜穩度測站波高均小於0.2 m，造成此現象可能原因係112年6月1日0時至112年6月2日12時，外海主要風（波）向為北北西，高雄港二港口外海離岸防波堤無法有效遮蔽，茲造成港內波高偏大，導致發生不靜穩現象。卡努颱風期間，港外最大波高達3.

本計畫屬於運技中心112年科技綱要計畫「陸運及港灣設施防災技術研究(2/4)」之分項計畫「港灣環境災防創新應用研究」下執行之子計畫。計畫除了持續維運海象模擬作業化系統正常運作外，今年度研究主要課題包括高雄海域基本資料蒐集分析、風浪模組及水動力模組建置及其他相關海象模擬之改善等。本年度成果包括完成風場處理系統及臺海風浪模擬系統作業化程式校修，澎湖海域風浪、水動力模組模擬結果校驗，臺灣周圍海域風浪(含颱風波浪)、水位(含暴潮)等模擬結果之校驗，112 年度9 海域主要港口模擬與觀測成果比對及月報提供運技中心內參，高雄海域111年潮汐、海流、波浪等海象資料基本統計及分析，新建高雄海域風浪、水動力模組及相關模擬參數率定等。成果效益及應用情形：本計畫相關研究成果及數值模擬經驗將能夠應用至其他離島海域，達到完善臺灣周圍海域「海氣象模擬預測系統」之目標。於平時提供港區、海岸公路等相關海象模擬資訊，另於颱風侵襲期間，相關結果可作為防災預警之評估依據，以輔助船舶進出及海岸公路行車安全等重要資訊。

本所長期在我國各商港進行海氣象觀測，即時資料用於船舶進出港、碼頭作業和防災預警，長期統計與分析資料則供港埠營運、規劃、設計和研究參考。然而，各測站的維護運作需要大量人力和物資，產出的大量資料也需要穩定可靠的系統進行收集和管理。由於現有維護程序管理、資料流向和資料庫管理等方面已逐漸無法滿足需求，本計畫旨在蒐集整合本所海氣象觀測業務的各項資源和資料，規劃開發海氣象觀測作業數位管理系統，為相關人員提供測站維護、資財管理、資料保存和品管等業務的重要工具。本計畫規劃架構分為基本資料管理（項目、港區、人員、經費）和資源資料管理（測站資料、維護紀錄、儀器、資材、資料流向、資料庫管理、品管記錄管理）兩大類。各項表單採用連動式設計，節省操作時間並避免遺漏程序。並規劃在電腦和手機上提供使用者介面，以增加親和力、減少文字輸入和保留擴充彈性為原則進行設計。後續年度將進行實際系統的開發測試工作，期望未來系統能充分利用，提升本所海氣象觀測研究發展。

港口和航運對全球經濟運作至關重要，促進了全球近80%以上的貿易活動，而我國為海洋國家，港口更是臺灣對外重要的航運樞紐。然而受到氣候變化和自然災害的威脅，強風等氣象因素造成的事故可能導致整個供應鏈的負面衝擊並造成經濟損失，同時船舶大型化亦導致船舶所受風力增大，使船舶操作及航行更加複雜。為提供臺灣主要商港臺北港、基隆港、蘇澳港、花蓮港、高雄港、安平港、布袋港、澎湖港、臺中港及馬祖港域船舶停靠、船舶進出、碼頭作業、港區結構物設計與防災預警等所需相關資料，本計畫具體成果如下：1.完成臺灣港務股份有限公司及連江縣政府委託本所代管風力觀測站之定期維護保養及搶修作業，使其能正常運作並自動回傳資料至本所資料庫，提供即時展示使用。同時，完成 10個測站汰舊換新作業，大幅提升系統穩定度及資料可信度，並提供交通部航港局、連江縣政府、臺灣港務股份有限公司做為船舶停靠、船舶進出、碼頭作業與防災預警等應用參據。2.因應風力測站管理及資料分析需要，本計畫完成各港風力觀測資料庫整合及更新作業，以提升風力觀測資料庫之效能及安全性。同時，藉由自動化品管機制導入，將原始資料(未經品管)及品管後資料分類彙整，提供臺灣港務股份有限公司可依需求選用所需之資料庫。3.完成2022年度風力觀測資料年報，提供各港風速、風向之歷線圖、風玫瑰圖、風速風向聯合機率分析表等圖表等資訊，並針對特定港口進行強陣風特性分析及近2年颱風影響分析，提供交通部航港局、港務管理單位、工程顧問公司做為港灣工程規劃設計、港埠建設、航行安全及營運維護參考依據。

海陸交通是行政院交通部施政重點，特別強調實現「建構安全交通環境，落實運輸風險管理」的政策目標。本所致力於建立陸運與港灣設施的防災資料數據，加強智慧環境監測，並推動智慧防災技術的發展，以滿足部屬機構的防災需求，因此，為確保海氣象服務的穩定性與可靠度，本所發展海洋陣列雷達的應用，並以此工具獲得海洋表面遠近交織的海洋參數。本研究以臺中港海洋陣列雷達站調查港區與觀測鄰近海域的海象，惟所建置的海洋陣列雷達站已經超過3年，需持續掌握雷達站狀態，本研究意旨於維持與改進臺中港海洋陣列雷達產品的品質，並提供港區海流觀測資料，促進海洋陣列雷達監測技術的發展，故於嘗試進行雷達天線狀態健檢、波束合成校準等校正程序，並獲得雷達觀測品質的提升。本研究經由文獻回顧探討機器學習的深度學習方法提取雷達數據，並探討品管標準，包括使用netCDF格式和QARTOD陣列雷達品管手冊的相關建議，此外，觀測分析討論方面，已針對今(112)年度3場颱風觀測數據分析與品管統計，並利用研究結果提出一系列建議改進品管方式，以確保雷達站正常運作，促進海洋陣列雷達領域的發展與雷達數據資料之應用，相關研究成果可提供船舶航行與進出港區應用參考。

本港灣觀測海氣象資料統計年報，包括臺北、基隆、蘇澳、花蓮、高雄、安平、布袋及臺中等8個港域，2022年(2021年12月至2022年11月)與歷年觀測波浪資料之觀測記錄表及各項統計表及統計圖。港灣觀測波浪資料、2022年、8港域、統計年報

本港灣海氣象觀測潮汐資料統計年報，包括基隆、臺北、臺中、布袋、安平、高雄、花蓮、蘇澳等8個港域，2022年(2021年12月至2022年11月)與歷年觀測潮汐資料觀測記錄表及相關資料統計圖表。港灣環境資訊網、2022年、8港域、觀測潮汐資料、年報

本港灣海氣象觀測風力資料統計年報，包括基隆、臺北、臺中、布袋、安平、高雄、花蓮、蘇澳等8個港域，2022年(2021年12月至2022年11月)與歷年觀測風力資料觀測記錄表及相關資料統計圖表。港灣環境資訊網、2022年、8港域、觀測風力資料、年報

隨科技進步，各式的觀測儀器被開發出來觀測波浪及海流，如浮標、高頻雷達及潮波流儀等，各種儀器皆有其優劣，其量測之觀測數據，根據儀器特性皆有所不同，需視其環境特性及使用需求進行評估。微波雷達為遙測技術之應用，不同於底碇式波流儀、浮標等觀測方式僅蒐集定點觀測資料，微波雷達可獲取平面波流場之觀測資料，維護上也較為容易，無須至海上佈放觀測儀器，可於岸基上進行維護工作，降低作業人員之職安風險，其應用層面也較為廣泛。為輔助並精進臺北港域的海氣象觀測作業，本計畫將應用已建置於臺北港港區的微波雷達測站，進行微波雷達之觀測資料蒐集，並與鄰近臺北港測站比較進行相關性分析、季節特性分析，了解微波雷達在臺北港域觀測之特性。本計畫完成之工作成果可提供政府機關、顧問公司及學術單位等產官學研界做為規劃與研究參考。

本研究主要目的為精進「海氣象及應變即時系統」之風力示警功能，提出各港告警燈號門檻值之建議。因此，本研究首先綜整港區目前相關實務管理要點及文獻，並調查瞭解各商港對風力示警燈號設定門檻值之需求與建議，據以建提出商港海氣象風力預警機制之建議。本研究蒐集國內預警燈號訂定原則、商港進出港管制標準、港區風力管制相關實務作業管理要點等文獻，進行回顧與研析。接著再以專家問卷調查，蒐集熟稔或實際負責港區海氣象條件管制之最終使用者(end user)對商港風力示警燈號條件之意見。本研究紅色燈號門檻值(行動值)之依據建議應為相關實務管理作業要點規定進行強制或封閉管制之基準，並考量各港風力歷史統計數據，及各港之差異(問卷調查結果)，進而因地制宜。成果效益及應用情形：1. 商港海氣象風力資料預警機制可提供港務公司、海事人員等各界應用，讓相關人員能夠迅速掌握商港風力監測資訊之變化與告警，以做為決策支援，提升港埠營運效率與船舶航行安全。2. 後續可做為精進港灣環境資訊網、海氣象及應變即時系統於設定風力預警燈號之應用參據，強化港務管理及災防應變效率。

本計畫屬於港研中心111年科技綱要計畫「陸運及港灣設施防災技術研究(1/4)」之分項計畫「港灣環境災防創新應用研究」下執行之子計畫。計畫除了持續維運海象模擬作業化系統正常運作外，今年度研究主要課題包括基隆海域小尺度風浪模組及小尺度水動力模組納入海象模擬作業化系統、新建基隆港區靜穩模擬模組、發展花蓮港外廓防波堤越波模組及其他相關海象模擬之改善等。研究成果包括作業模擬環境優化及完成臺海水動力模擬作業系統每日4報升級；利用港研中心波浪、潮位及海流觀測資料，校驗臺灣周圍海域風浪、水動力模擬成果，成果將作為風浪、水動力等海象模擬改善之依據；完成111 年度9 海域主要港口模擬與觀測成果評估，並以颱風期間為評估重點；完成基隆港區靜穩模擬模組建置及港區靜穩模擬作業系統並進行測試；初步建構花蓮港外廓防波堤越波分析模組及相關作業化流程，有助於提升海象模擬資訊應用性。本計畫相關研究成果及數值模擬經驗將能夠應用至其他離島海域，達到完善臺灣周圍海域「海氣象模擬預報系統」之目標。於平時提供港區、海岸公路等相關海象模擬資訊，另於颱風侵襲期間，相關結果可作為防災預警之評估依據，以輔助船舶進出及海岸公路行車安全等重要資訊。

馬祖地區於每年3至5月間，受到南風影響，暖濕空氣流經較冷的水面或地面而形成多雲霧的天氣。平流霧厚度可達7百公尺以上，天氣好時的日間太陽幅射最多只能消除雲層頂部一部分，因此，如果平流霧歷久不散，能見度驟降，即可能造成馬祖交通停航的情況產生，一但對外交通中斷，則會影響到居民的生活與經濟的發展。本計畫透過長期港區環境監測工作，包括風速風向、能見度、空氣溫度、相對溼度、大氣壓力、露點等環境因子，進行深入分析探討，藉由環境因子特性分析，瞭解馬祖港域濃霧形成之特性，以提供馬祖港務單位做為港區能見度預警應用之參據。本計畫蒐集世界氣象組織「氣象儀器與觀測方法指南」（WMO-No.8）及美國海洋綜合觀測系統計畫辦公室之海洋即時資料品保手冊（QARTOD Manual）等資料品管相關文獻，探討應用於能見度自動觀測資料品管機制之可行性，並提出9項品管程序，同時進行相關方法精進。此外，針對2021年下半年及2022上半年馬祖濃霧事件進行個案探討，進一步進行環境因子分析。本計畫完成馬祖福澳港區能見度觀測資料庫建置，以及資料品管分析及精進方法研擬，可提供連江縣政府港務處做為港區能見度監測系統開發之依據。同時完成馬祖福澳港能見度預測之長短期記憶模型之概念性驗證，可提供本所做為港區能見度預測模型進一步實用化之研究參考。

本港灣觀測海氣象資料統計年報，包括臺北、基隆、蘇澳、花蓮、高雄、安平、布袋及臺中等8個港域，2020年觀測波浪資料之觀測記錄表及各項統計表及統計圖。

本港灣海氣象觀測潮汐資料統計年報，包括基隆、臺北、臺中、布袋、安平、高雄、花蓮、蘇澳、澎湖等8個港域，2020年觀測潮汐資料觀測記錄表及相關資料統計圖表。

觀測時間採用東經 120 度地方標準時。本(2021)年度觀測設備採用挪威NORTEK聲波式波浪及剖面流速儀 (Acoustic Wave And Current profiler，簡稱AWAC)，建置波浪及海流觀測系統，系統具有自記及即時傳輸功能，每小時觀測1次，每日觀測24次，觀測項目包括示性波高、譜峰週期、波向等，概略說明如下：波浪每時統計資料為每小時擷取整點10分鐘後之約17.07或34.14分鐘儀器觀測資料，後經儀器進行能譜分析轉換後，推算示性波高、尖峰週期，波向。AWAC波高量測模式有兩種，分別為傳統式壓力感應器量測及聲波式的高度感應器量測，平時以聲波式的高度感應器量測為主，颱風期間因海面紊亂導致訊號無法分析時則改採用傳統式壓力感應器量測分析轉換。AWAC波向的量測從海面下3公尺以上的流向資料與波高資料計算轉換而得。

觀測時間採用東經 120 度地方標準時。本(2021)年度觀測設備採用超音波風速計，建置風力觀測系統，系統具有自記及即時傳輸功能，資料取樣方式為每小時觀測1次，每日觀測24次，簡單說明如下：風力每時統計為每小時後10分鐘轉換後觀測風速向量平均，風速計依現場設施建置燈塔、防波堤或建築物上，儀器觀測記錄會經電纜傳輸至記錄器內，再傳回接收站之電腦中儲存。