好萊塢電影裡,科學家為了研究龍捲風,開車追著風跑;真實世界裡,科學家是搭著噴射機去追颱風。為了增加颱風預測可靠度、減少對陸地民眾的傷害,每年都有一群台灣的科學家與飛行員沿著暴風圈飛行,沿途投下觀測儀器,將颱風資料即時傳回氣象局,這就是「追風計畫」。

1943年美國首度創下飛機偵查並穿越颶風的紀錄,台灣的「追風計畫」於2003年展開,至今邁入第16年,共完成83次飛行觀測,降低72小時颱風路徑預報誤差約6.5%。

沿著七級爆風飛 提前預警減少傷害

台灣追風計畫使用漢翔Astra雙引擎噴射機,以高空觀測為主。飛機路線環繞颱風的7級風暴風圈為主,沿途每隔10-15分投擲一個「投落送」(dropsonde)。「投落送」是一個長筒,內有溫溼度、氣壓感應器、GPS及降落傘。從離開機艙到墜落海面間,每秒持續收集資料並傳回氣象局。這些資料納入數值天氣模式運算,用以改善颱風路徑與結構預報。

亞洲唯一》亂流、冰雹、雷擊...這群台灣科學家連續16年搭飛機「追颱風」,減少預報誤差
一場追風觀測大約要投十幾個「投落送」,以了解颱風溫溼度、氣壓、風力等資料。攝影:環境資訊中心陳文姿

啟動追風計畫的主因是海上氣象觀測資料十分稀少,少數資料來自衛星與雷達,缺乏颱風內部實測數據,常造成颱風預報的誤差。不過,礙於經費,並非每個靠近台灣的颱風都會啟動追風計畫。

中央氣象局氣象預報中心技正黃椿喜解釋,每年約進行3-5次追風計畫,以對台威脅大、預報不確定性高的颱風為主,有時也會進行國際聯合觀測。僅有極少數的颱風會連續啟動二次追風計畫,2015年8月重創烏來的強颱蘇迪勒就是其中之一。

黃椿喜指出,蘇迪勒路徑明確,但對台威脅很大。二次的追風計畫分別將半徑預測從250公里擴大到280公里,之後再擴大到300公里。結果證實,如果沒有這二次的觀測,蘇迪勒的危險可能會被低估。

穿越颱風眼 雲霧亂流中看颱風

從衛星看地球,颱風是一圈白白厚厚的雲;對開飛機追颱風的飛行員來說,颱風看來是什麼樣子?

「大部分的時間都在雲裡面,雖然機上的氣象雷達可以推估颱風位置,但實際看不到颱風。」從2003年第一次追風計畫開始就擔任追風計畫飛行員,追風經歷長達12年的曹家祥說,「感覺更明顯的其實是亂流」。

一般民航機會盡量躲開亂流,不得已的話會從影響最輕微的地方經過,但追風計畫就要在颱風區取得資料,亂流避無可避。而且,在接近颱風前,就會先遇到周圍雨帶,亂流可能更勝颱風。

「像是開著沒有避震器的車在石頭路上走」,這是曹家祥對飛入颱風的形容,但對於飛機上工作的科學家與工程師們,長達5~6小時的飛行感受卻大不同。Astra是小型機,亂流震動幅度大,追風過程長期處在亂流間,加上被冰雹打與遭雷擊的經驗,即便參與追風計畫的機會畢生難得,還是有少數「幸運兒」不想再出任務。

至今絕無僅有、台灣唯一穿越颱風眼的經歷發生在2003年的米勒颱風。曹家祥說,當時米勒颱風突然轉向90度,預定航線因此穿過颱風中心,當時研判颱風結構鬆散,因而決定一闖颱風眼。

這次驚險萬分的過程,確立了Astra機型不再飛颱風眼的原則,雖然研究單位與中央氣象局都試圖爭取跟國防部合作,以較大的機型進行低空穿越觀測,但仍未成行。

追風15年累積海上颱風資料 亞洲唯一

追風計畫的起源是2002年國科會的「侵台颱風之飛機偵察及投落送觀測實驗」(DOTSTAR),第一次的任務是2003年杜鵑颱風,飛機到颱風圈拋投14顆「投落送」。2013年後,計畫移轉給中央氣象局,至今仍是亞洲唯一常態性將飛機觀測應用於颱風預測的計畫。

黃椿喜解釋,追風計畫屬高空偵察,飛行高度約13公里,大約是颱風靠近近海海域的前一天進行。太早誤差太大,而太晚預警效果會減少。另一種飛行觀測的方式是低空穿越,高度3~5公里,雲系與對流劇烈,危險性更高。這需要大型飛機,機上搭載雷達,但可以更清楚的掌握颱風強度。

追風計畫滿15年,10月正要邁入第16個年頭,黃椿喜說,近年衛星與地面雷達技術都有很大的改善,但遙測資料需被驗證,也無法密集取得颱風垂直資料。追風計畫提供大量海上颱風的實際數據,仍是颱風預測與研究無可取代的一環。

參考資料:

追風計畫/侵台颱風之飛機偵察及投落送觀測實驗,DOTSTAR網站
向颱風之眼:飛機觀測追風計畫,科學月刊