「神出鬼沒」的瘋狗浪

文/ 陳正改

瘋狗浪的定義及特性

在波浪學或海洋學理上,並無「瘋狗浪」這名詞,它只是臺灣民間的俗稱而已。其定義並不明確,通俗的說法是:在海岸邊的漁民、釣客、戲水或觀浪的民眾或海巡人員,常被「突發性的異常波浪」所襲擊,以致讓人防不勝防,這「突發性的異常波浪」是沒有任何的徵兆,常「來去無蹤」、「神出鬼沒」,如同「瘋狗」一般地隨便「亂咬人」,於是漁民及釣客就稱這「突發性的異常波浪」為「瘋狗浪」。

去(2013)年11月9日,新北市樹林社區大學的師生到東北角的鼻頭—龍洞地質公園(圖1)戶外教學時,遭到5 層樓高的「瘋狗浪」襲擊,釀成8 死8 傷的慘劇,《科學研習》月刊於今(2014)年2 月號曾予報導和解說。本文進一步介紹「瘋狗浪」的成因、類型及我們應有的防護措施等相關課題,以提供給各級學校的老師、學生、家長和讀者們參考。

鼻頭-龍洞地質公園地圖解說及告示牌圖1:鼻頭-龍洞地質公園地圖解說及告示牌(陳正改 攝)。

瞬變的異常海象
根據海洋學者的調查和研究,導致海上航行及作業船隻翻覆和在岸邊活動的人員落海之主要原因,乃是遭遇「瞬變的異常海象」所致。所謂「瞬變的異常海象」有三種:
(1) 大海中的異常波浪(oceanic freak wave) -指在廣闊的海洋中,突然發生且比前後波浪還要來得更高大的波浪,此為導致海洋中航行船隻失事的原因之一(圖2)。
(2) 近岸的異常波浪(coastal freak wave) -這就是臺灣漁民及釣客所俗稱的「瘋狗浪」,它常無預警的將在防波堤或磯岩或岸邊或燈塔附近工作的人員、或釣客、或戲水觀浪的遊客們襲捲入海,造成生命傷亡(圖3)。
(3) 急速成長的波浪(rapid growth wave) -指在風平浪靜的海面,一瞬間海浪就快速成長,呈現「波濤洶湧」狀態;一般的巡邏艇或商船或漁船,若遭遇此波浪,是難以應變的。
1993 年2 月有一艘自阿拉斯加法爾德茲港開往美國的油輪,於百慕達海域遭遇到18 米高的異常波浪襲擊圖2:1993 年2 月有一艘自阿拉斯加法爾德茲港開往美國的油輪,於百慕達海域遭遇到18 米高的異常波浪襲擊。(圖片來源:http://www.photolib.noaa.gov/htmls/wea03621.htm

近岸異常波浪( 瘋狗浪) 襲擊海岸邊的燈塔圖3:近岸異常波浪( 瘋狗浪) 襲擊海岸邊的燈塔。(圖片來源:https://www.flickr.com/photos/jsorbie/5121963453,c.c by Jim Sorbie)

「波浪」的形成,是由於風吹到大洋的海面時,將海水掀起,水分子就向上升,隨後受到自身的重力作用而下降,如此循環不已,一個接一個,似乎是在往前移動(如圖4 左側所示);其實,這只是一種垂直的上下運動而已。當波浪向前移至岸邊時,會受到海底環境(如地形)的影響,於是水分子的運動就產生變化,使波浪變形而形成「碎浪」(breaking wave)(如圖4 右側所示)。所有的「波浪」都有一個凸起的「波峰」,和一個凹下的「波谷」,並具有波高、波長、週期、波速等要素。

左側-- 大洋中的表面水波;右側-- 波浪移到近岸時,由於受到海底地形摩擦影響,開始變形而破碎圖4:左側-- 大洋中的表面水波;右側-- 波浪移到近岸時,由於受到海底地形摩擦影響,開始變形而破碎。(圖片來源:http://museum.cwb.gov.twfiles5F-18-4

至於「異常波浪」(freak/rogue wave)則具有陡峭且尖銳的波峰和平坦的波谷,是一種非線性且不對稱的波浪(圖5),它的出現和消失是很突然的。「異常波浪」的發生機制,科學界還不是很瞭解,因此很難研判它會於何時、在何地發生。

異常波浪( 瘋狗浪) 形成示意圖圖5: 異常波浪( 瘋狗浪) 形成示意圖。( 圖片來源:http://www.crafoordprize.se/download/18.6018c17913483dc064280001489/1381789194768/Fig4_math_crafoord_2012_eng.pdf; 原作者及出處:Johan Jarnestad/ Swedish graphics@Royal Swedish Academy of Sciences)

以前學者認為「異常波浪」的發生相當罕見;事實上,世界各海域,如:英國的北海海域、南非的東方海域、墨西哥灣、加勒比海、百慕達海域、日本周圍海域,以及臺灣周圍海域均有出現過的紀錄。

瘋狗浪的形成原因及發生機制
綜合目前所瞭解的,「瘋狗浪」的出現和當地海底地形以及當時海面的氣象條件有關。其形成原因及發生機制,概略可歸納成三項:
(一)海底地形影響
外海的風浪或長(湧)浪移到岸邊時,由於受到海底地形的影響(圖6),形成區域性的近岸流,再與當地岸邊的海水相互作用,引發「共振效應」而產生瘋狗浪。

臺灣周圍海域的海底地形圖圖6:臺灣周圍海域的海底地形圖。(圖片來源:國家海洋科學研究中心海洋資料庫)

(二)大陸棚效應
外海的長(湧)浪移到變淺的大陸棚時,因長(湧)浪的相位速度變慢,其波峰受到後面接踵而來的波浪之擠壓,而變得更高峻(如圖5 所示);當高峻的長(湧)浪移到岸邊時,其振幅不僅變大,且波峰也變為更高漲,終致呈現陡峭的驚濤駭浪。
(三)近岸流共振效應
當外海的長(湧)浪移到近岸時,若遭遇變化多端的近岸流,則會形成更高峻的長(湧)浪,並快速向岸邊推進,甚至與當地的近岸流產生「共振效應」( 此種「共振效應」是由英國的物理學家布拉格所發現,故稱「布拉格共振效應」;布拉格與兒子於1915 年同獲諾貝爾物理學獎),就在磯岩或防波堤或岸邊,形成更高大的猛浪(如圖7 所示)。
外海的長(湧)浪移到近岸時,若與當地的近岸流產生布拉格共振效應,常在磯岩或防波堤或岸邊形成更高大的猛浪圖7:外海的長(湧)浪移到近岸時,若與當地的近岸流產生布拉格共振效應,常在磯岩或防波堤或岸邊形成更高大的猛浪。(圖片來源:近岸碎波與波浪布拉格共振之流場數值模擬研究-蔡金晏,2009)。

簡單地說,「瘋狗浪」的成因就是「風向」配合當地的「地形」所致。一般而言,長(湧)浪在大海中是不易被察覺的,但一移到岸邊時,因受到地形作用,則會引發巨大的浪高,所以才顯得「瘋狗浪」之可怕。

臺灣地區瘋狗浪的類型
發生在臺灣周圍海域的瘋狗浪,大致可分為兩種類型:
(一)隨時出現型
像處於瘋狂狀態的瘋狗一樣,隨時會咬人;這種「瘋狗浪」很兇猛,其「浪高」不僅高峻,而且不斷地襲擊海岸,以致在岸邊、防波堤或礁岩上,隨時會激起很高大的浪花(圖8)。

在鼻頭—龍洞地質公園的礁岩邊,隨時會激起高大的浪花圖8:在鼻頭—龍洞地質公園的礁岩邊,隨時會激起高大的浪花。(陳正改 攝)

(二)突然發生型

猶如一隻正常的狗突然張口咬人一樣,這種「瘋狗浪」最具危險性。這種「瘋狗浪」,是由於受到外海的颱風或盛行的東北(或西南)季風之吹拂而造成的。通常在海上平靜、無風,或僅有微風,且風浪不大時,在岸邊突然出現一道大巨浪,於是漁民、釣客、遊客或觀浪者,往往來不及走避而被捲入海中。因為事發前,海面沒有任何的徵兆,是很難預防的。

去(2013)年11 月9 日在東北角地質公園所發生的「瘋狗浪」,以及1987 年9月8 日,屏東縣某國小師生赴恆春半島南端貓鼻頭舉行校外教學時,傑魯得颱風所誘發的瘋狗浪曾將9 個小朋友捲入海中;這兩個案例均是屬於此類型,我們必須要特別注意。

臺灣瘋狗浪的發生季節及危險地區

根據中央氣象局的調查及分析,臺灣地區在近14 年來(2000~2013 年)共發生263 件瘋狗浪襲擊事件,平均每年約有20件;全部有409 人遭受浪襲而落海,平均每年有30 人因而傷亡;其中只有33 件(佔13%)係發生在颱風警報發布期間(詳如表1 及表2)。

臺灣地區受到瘋狗浪襲擊而造成落海事件的逐月統計表

臺灣地區各縣市受到瘋狗浪襲擊而導致落海事件一覽表

另外,臺灣北海岸及東北角一帶,遭遇瘋狗浪襲擊而造成傷亡之次數及人數,居全國之冠(詳見圖9及10),此乃因這一帶的海岸線較長,且多為礁岩地形所致。

臺灣地區受到瘋狗浪襲擊的位置分布圖

圖9:臺灣地區受到瘋狗浪襲擊的位置分布圖。(資料來源,取自:中央氣象局海象中心資料庫及董東璟2013 年報告,資料統計時間:2000~2013年)

臺灣地區各縣市受到瘋狗浪襲擊而造成落海之次數及人數的分布圖圖10:臺灣地區各縣市受到瘋狗浪襲擊而造成落海之次數及人數的分布圖。(資料來源,取自:中央氣象局海象中心資料庫及董東璟2013 年報告,資料統計時間:2000~2013年)

至於發生瘋狗浪的季節,則以九月至翌年的二月為主(圖11),合計有181 件,佔總數的70%;由此可見,臺灣地區受到瘋狗浪的襲擊,與季節因素是有密切的關係。簡單的說,秋冬季節是臺灣地區,也是北海岸及東北角一帶出現瘋狗浪的好發期(圖12)。 

臺灣地區受到瘋狗浪襲擊的逐月分布圖圖11:臺灣地區受到瘋狗浪襲擊的逐月分布圖。(資料來源,取自:中央氣象局海象中心資料庫及董東璟2013 年報告,資料統計時間:2000~2013年)

臺灣北海岸及東北角一帶(新北市-基隆-宜蘭沿岸)受到瘋狗浪襲擊的逐月分布圖圖12:臺灣北海岸及東北角一帶(新北市-基隆-宜蘭沿岸)受到瘋狗浪襲擊的逐月分布圖。(資料來源,取自:中央氣象局海象中心資料庫及董東璟2013 年報告,資料統計時間:2000~2013年)

綜合上述的分析,可得到下列結果:
(一) 臺灣地區瘋狗浪的好發季節
1. 秋冬季節東北季風盛行時
在東北季風盛行的秋冬季節,臺灣地區最容易受到瘋狗浪的襲擊;此乃因東北季風盛行時,臺灣周圍海域常出現強勁的風浪,甚至出現極大的浪—就是俗稱的「瘋狗浪」。此時,在海邊活動的民眾,若一時失忽,就會被瘋狗浪捲入海中而造成不幸事故。
2. 颱風季節
進入颱風季節時,下列三種狀況最容易出現瘋狗浪:
(1) 在颱風侵襲臺灣之前,各海域雖然風平浪靜,但可能會有長(湧)浪出現而引發「瘋狗浪」;所以在颱風來襲之前,應盡量避免到海邊活動。
(2) 海上或陸上颱風警報發布期間,臺灣周圍海域的風浪將逐漸增強或已相當的強勁,此時最容易出現瘋狗浪(颱風所伴隨的長浪、湧浪),應嚴禁靠近海邊從
事任何的活動。
(3) 颱風剛離開時,臺灣附近的海域仍受到颱風外圍環流之影響,此時仍應避免到海邊活動,以策安全。
(二) 臺灣地區最易出現瘋狗浪的危險地區
根據實地的調查,瘋狗浪最易肆虐的危險地點:
1. 突出海岸的礁石及磯岩。(如圖13)
2. 靠近海邊的平台。(圖14)
3. 海堤邊面海的消波塊。
4. 燈塔附近的防波堤。
當風浪很大時,海中的礁石及磯岩會被海浪所覆蓋,若在此垂釣,其危險性是相當的高圖13:當風浪很大時,海中的礁石及磯岩會被海浪所覆蓋,若在此垂釣,其危險性是相當的高(陳正改 攝)。

鼻頭—龍洞地質公園內有大片的海蝕平台,經常有遊客在此觀浪、戲水及拍照,具有潛在的危險性圖14:鼻頭—龍洞地質公園內有大片的海蝕平台,經常有遊客在此觀浪、戲水及拍照,具有潛在的危險性(陳正改 攝)。

上述這些危險地點,政府相關單位都設有警告或禁止標誌(圖15),民眾前往時,不僅要有安全防護的裝備,而且也要注意氣象及海象的變化,隨時小心防範,以免造成意外而後悔莫及。

鼻頭—龍洞地質公園內的危險地點,東北角風景區管理處都設有警告或禁止標誌,提醒民眾注意防範圖15:鼻頭—龍洞地質公園內的危險地點,東北角風景區管理處都設有警告或禁止標誌,提醒民眾注意防範(網路圖片)。

防範瘋狗浪襲擊的防護措施
由於「瘋狗浪」常「來去無蹤」且「神出鬼沒」,為了維護自己的生命安全,筆者在此特別提醒大家,只要到海邊從事任何活動(包括,校外教學、戲水、觀浪、垂釣或巡視等),就應該做好以下的安全防護措施;一旦遭遇浪襲時,才有機會迅速離開現場。
(一) 東北季風盛行時(特別是9月至翌年2月),是臺灣地區最容易發生瘋狗浪襲擊的季節,避免浪襲的方法就是遠離海岸邊。
(二) 農曆初一及十五前後三天的大(漲)潮期間,若正逢東北(或西南)季風盛行或颱風位於臺灣附近時,瘋狗浪出現的機率最高,應盡量避免到海邊從事任何的活動。
(三) 盡量遠離突出海面的礁石及磯岩、靠近海邊的平台、海堤上的消波塊及燈塔附近的防波堤,這些地點是瘋狗浪最易肆虐的危險地帶。
(四) 只要到海邊或靠近岸邊從事任何的活動,一定要穿著防滑釘鞋、保暖衣、救生背心、帽子、偏光眼鏡、透氣雨衣等安全防護裝備,而且務必結伴前往,以便相互照應。
(五) 隨時注意氣象及海象的變化,一發覺風向或天氣或海況有所改變時,應立即離開海岸邊。

結語
臺灣地區的「瘋狗浪」是屬於具有威脅性的「瞬變異常海象」、「突發性異常波浪」;由於發生之前沒有任何的徵兆,所以才會讓在海岸邊活動、遊憩及工作的人員難以因應,而造成落海等傷亡事故。特別是東北季風盛行或颱風接近臺灣附近海域時,在北海岸及東北角一帶最容易出現,我們必須要特別注意防範。
為了要減少「瘋狗浪」災害的一再肆虐,中央氣象局目前正與國立臺灣海洋大學的研究團隊共同合作,希望能進一步瞭解及探討其生成原因、發生機制和出現時機,進而建立一套預警系統,及早對在海上作業及岸邊活動的人員提出預警。

參考文獻

  1. 中央氣象局(2013)。海象常識系列(二)瘋狗浪。
  2. 中央氣象局海象中心(2013,11)。「氣象局如何強化異常波浪的預警及未來有何應對措施」專案報告。
  3. 陳正改(2014,2)。由「瘋狗浪」事件看我國的海象監測網。《科學研習》,53(2),32~39。
  4. 董東璟(2013)。災害性瞬變海象之研究(2/4)。交通部中央氣象局委託研究計畫( 期末) 成果報告,計畫編號:MOTC-CWB-102-O-03。
  5. 蔡金晏(2009)。近岸碎波與波浪布拉格共振之流場數值模擬研究。成功大學水利及海洋工程學系博士論文(http://ir.lib.ncku.edu.tw/handle/987654321/94419)。

 

陳正改 中央氣象局退休組長

 

11/14/2014 11:51

當日人數:1  累積人數:8332

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