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Take Home Message
•由於颱風的增強過程複雜，颱風強度的預測仍具挑戰性。海水溫度是其中的關鍵因子，當溫度愈高，颱風增強機率愈大。
•2020年巴威颱風在東海異常增強，成為當地近十年來最強的颱風。研究發現此現象與海洋熱浪有關，當時的海溫比平時高，導致颱風增強。
•海洋熱浪不僅加強颱風發展，且在全球暖化情境下還有可能愈加頻繁，威脅人類安全。未來，兩者之間的交互作用還需進一步研究。

熱帶氣旋（俗稱颱風）是地球上最具破壞力的自然災害之一。被它們「拜訪」的地方無不滿目瘡痍，面臨著巨大的經濟損失甚至是人命傷亡。位於颱風「熱區」的臺灣，颱風與我們的關係更是密不可分。颱風一方面為我們帶來可怕的災情，另一方面又提供重要的水資源，我們對它可說是又愛又恨！
 
不過，精準的颱風預測可以幫助我們做好事前準備，將颱風造成的影響降到最低。經過科學家們幾十年來的努力，目前我們對颱風的路徑已經有所掌握，大概知道颱風在未來幾天裡會往哪裡走。但是我們對颱風後續強度（也就是風力）的變化，到現在仍然束手無策。主要是因為颱風的增強過程極為複雜，有很多物理機制到現在還沒有被完全解開。因此，颱風強度一直是氣象研究中的重點議題。
 

異常增強的颱風

溫暖的熱帶海洋（26℃以上）是颱風的搖籃，為颱風提供主要的能量。這也是為什麼當颱風登陸後會迅速減弱的原因，當賴以維生的「燃料」被切斷了，強度就會減弱。相反的，透過海洋和大氣的交界面，海洋把大量的能量向上傳輸到颱風，就能讓颱風茁壯成長。能量愈多，颱風則愈強，破壞力也隨之倍增。然而，能量傳輸的多寡主要取決於三個要素：海水溫度、大氣環境、颱風本身的結構。其中，海水溫度是一個影響颱風強度的關鍵因子。簡單而言，海水溫度愈高，颱風增強的機率就愈大，反之亦然。
 
2020年8月下旬，巴威（Bavi）颱風在臺灣東部外海形成，然後往北進入東海。巴威的強度在行進期間不斷增加，最終成為強烈颱風，近中心最大風速達每小時185公里，最後登陸到北韓（圖一）。值得注意的是，巴威是東海過去十年內最強的颱風，它登陸時的強度仍保持在中度颱風等級（風速達每小時120公里），在如此高緯度地區並不常見。面對如此強勁的颱風，促使北韓有史以來首次以全程電視直播即時報導颱風動態，此舉立刻引來國際社會的熱烈討論與關注。

 
一般而言，東海並不是適合颱風發展的區域。颱風經過東海後通常會開始減弱，最終消失殆盡。原因主要歸咎於東海本身的海洋條件和大氣環境。特別是東海的溫度，因地處緯度較高再加上三面被陸地所包圍，東海水溫通常比中低緯度的開闊海洋更寒冷，導致颱風無法吸收到所需能量。因此，在過去30年裡，僅有六個颱風在此海域有強度增加的狀況，巴威颱風就是其中之一。

更令人更驚訝的是，巴威颱風的增強幅度是東海區域史上之最。為何巴威颱風可以在如此苛刻的條件中成長呢？利用人造衛星拍攝到的海洋表面溫度圖像，筆者的研究團隊發現在巴威颱風來臨前夕，東海處於異常高溫的狀態，溫度比平時高出 3℃，達到驚人的 30℃以上。海溫 26℃以上就已經是適合颱風生長的溫度，所以當時的東海可說是正在「發燒」。而引發東海發燒的原因則是另一自然現象――海洋熱浪。

海洋熱浪成了強颱搖籃

與我們常常在電視新聞裡聽到某個地區出現「熱浪」（指氣溫處於連續高溫的情況）類似，其實海洋中也會有熱浪出現，稱作「海洋熱浪」。當海溫高於某個臨界溫度並持續五天以上時，則被定義為海洋熱浪事件。2020 年 8 月在東海出現的海洋熱浪迅速加熱海洋，無疑製造了一個有利於巴威颱風成長的環境。

另外值得注意的是，巴威颱風在達到它生命最大強度（近中心最大風速達每小時 185 公里）時剛好通過在東海上的海洋研究站「Ieodo」。此研究站由韓國所建造、設立，地點位於濟州島的西南方。Ieodo 研究站類似海上的鑽油平臺，上面有各式各樣的科學儀器，可同時間收集近地表大氣和海洋數據，例如風速、氣壓、濕度、氣溫，以及海洋溫度、鹽度等。這些觀測數據對了解大氣和海洋之間的互動和能量傳輸極為重要。因此，筆者的研究團隊聯合韓國科學家一起研究巴威颱風的增強過程，嘗試解開它與海洋熱浪的關係。

首先，筆者分析由人造衛星所收集的海溫資料，優點是可以在短時間內獲得大範圍的數據。結果顯示在巴威颱風來臨前，東海週邊地區的海洋熱浪就開始慢慢發展，並逐漸擴散至整個東海（圖二 a ～ j 的白色十字標記）。而在颱風通過後，則可以看到海洋熱浪消失（圖二 k～ l）。海洋熱浪消失的主要原因是颱風的風力引起海溫下降〔註〕，而下降的海溫終止了海洋熱浪。

〔註〕海溫下降的原因主要是由於深層較冷的海水被颱風往上帶到海面，以及海洋的熱量散失到颱風所導致。

圖二｜ 2020 年 8 月 15 ～ 26 日的人造衛星每天連續海溫圖像
8月15～24日為巴威颱風抵達時的海溫（a ～ j），25～26日為颱風過後的狀況。白色十字符號代表海洋熱浪的出現（k～ l），綠色三角形代表 Ieodo 研究站的位置。（延伸閱讀）

為了進一步證實海洋熱浪對颱風強度的影響，筆者利用 Ieodo 研究站的觀測數據進行電腦模擬實驗。結果顯示在有海洋熱浪的情況下（圖三 a 紅線），颱風當下的海溫比沒有海洋熱浪出現時（圖三 a 綠線）高出 1.5℃左右。不要小看這少少的海溫差異，它決定了颱風是否能從海洋中吸收到能量。經過計算，發現有海洋熱浪的狀況下，由於海溫較高，有大量的能量透過熱通量〔註〕方式從海洋傳輸到颱風中（圖三 b 紅線）。倘若在沒有海洋熱浪的情況下，熱通量是零或負值。從定義來說，負的熱通量代表能量是從大氣往海洋裡輸送，也就是颱風損失能量到海洋。綜合以上實驗結果，我們可得出結論：假如東海當時沒有海洋熱浪出現，巴威颱風是絕對沒有辦法增強的，更不用說成為東海過去十年來最強的颱風，因此海洋熱浪可說是巴威颱風的助攻王。

〔註〕每單位時間單位面積通過海洋大氣界面的熱量，單位為瓦特／平方公尺（W/m²）。

圖三｜ 電腦數值模擬結果（作者修改自延伸閱讀）
紅線和綠線分別代表有海洋熱浪和沒有海洋熱浪的情況。圖 a 為海洋表面溫度。結果顯示海洋溫度隨颱風下降，但有趣的是當有海洋熱浪的「加持」下，海溫明顯比較高，大約比沒有海洋熱浪時高出 1～ 3℃。此溫度差異會直接影響到颱風的命脈―― 海洋能量的供給。圖 b 說明當有海洋熱浪的條件下，巴威颱風才能從海洋中吸收到能量（即能量從海洋往颱風輸送）。因此，海 洋熱浪出現與否對巴威颱風的成長十分重要。

海洋熱浪與颱風的未來關係

自21世紀開始以來，海洋熱浪受到前所未有的關注，目前更是炙手可熱的科學議題。海洋熱浪為海洋生態帶來巨大的衝擊，例如珊瑚白化、海洋生物棲息地改變等，最終可能演變成社會和經濟問題，影響人類生活。因為這些原因，現今大部分有關海洋熱浪的研究都集中在海洋生態和環境方面。而筆者的研究則指出，海洋熱浪除了影響海洋生態外，也會對颱風的發展有重大影響，使颱風變得更強。這項發現有相當重要的意義，因為在地球暖化的情境下，類似的海洋熱浪事件只會有增無減。

我們可以預想到，未來颱風與海洋熱浪「相遇」的機率將愈來愈高，而颱風愈強代表它的破壞力愈大，對人類的威脅就愈高。目前，科學界對海洋熱浪與颱風交互作用的研究還處於非常初步的階段，有很多未知但有趣的現象等著我們去發現。例如上述提到颱風造成的海洋降溫，說不定是海洋熱浪的剋星，能夠舒緩海洋生態的壓力。最後，筆者團隊的這項研究成果已經發表在《npj 氣候與大氣科學》（npj Climate and Atmospheric Science）期刊，有興趣的讀者可以參考延伸閱讀。

▲ 2020 年 8 月 26 日，達到最大強度的巴威颱風。（NASA's Terra satellite for the MODIS imagery）

延伸閱讀
Pun, I.-F. et al. (2023). Marine heatwave as a supercharger for the strongest typhoon in the East China Sea. npj Climate and Atmospheric Science, 6, 128.