國立中央大學大氣科學學系系友會

在氣象預報並不發達的年代，突如其來的天災往往造成人民生命財產的重大損失，因此世界各國很早就認知到，必須建立一套對災害天氣的預警系統，才能將傷害降至最低，如英、美兩國早於1854及1870年就先後成立氣象局，臺灣亦於1885年就開始實施有系統的氣象觀測，以官方力量監測大氣變化，守護人民生命財產及自然環境，並維護國家經濟及社會安定。

在臺灣的大氣研究領域中，本校大氣科學系暨大氣物理研究所歷史悠久，不論是研究設備或學術成就均名列前茅，為學術與實務界培育出許多人才。林沛練教授即為本校校友，已執教20餘年的他，學術經歷豐富，不僅曾參與打造中大氣象雷達、整合探空系統、以及移動式雷達車等指標性觀測設備；1990年代時更自美國引進當時最新的第五代中尺度氣象模式（MM5 Mesoscale model），大大提升國內中尺度氣象分析與預報的能力；近年更擔任臺灣參與「全球學習與觀測裨益環境計畫（GLOBE計畫）」的計畫主持人，不僅積極推動科學教育加強學生的環境保護意識，其國際合作性質亦提升了臺灣的國際能見度，為我國學術研究及學校教育做出許多貢獻。

中尺度氣象模式的引進及改良

林沛練教授畢業於本校大氣科學系、大氣物理研究所碩士班以及地球物理研究所博士班畢業後為了學習最新的大氣研究科技，曾遠赴世界知名的美國科羅拉多州國家大氣科學研究中心（NCAR）擔任博士後研究員，從事大氣觀測及數值模式的研究工作，回國後於本校大氣系任教至今。

林教授表示，美國1990年代時最熱門的中尺度大氣預測模式為「第五代中尺度氣象模式（MM5）」，它是一套流體力學方程式，是一種需要利用高速電腦運算的天氣預報模式，透過數值模式內方程式的模擬計算，可以反映描述大氣狀態之各項氣象要素的演變，其考慮的氣象要素包括溫度、風向風速、氣壓及水氣等資料。只要將觀測現況的數值輸入電腦，就可以推測未來幾天內天氣的變化。因中尺度模式具有較高時間與空間的解析度，能夠較完整地考量影響區域或局部天氣變化的各項因素，因此當時美國非常重視中尺度氣象模式的發展，世界各國亦將其廣泛運用於氣象預報以及防災與空氣汙染的擴散傳輸等問題的應用上。

林教授於1992年赴美學習此模式。他回憶，當時在臺灣雖然已經知道這個模式，但必須連線至美國國家大氣科學研究中心的高速電腦作運算，相當耗費時間及成本，對需要及時預測資訊的大氣研究來說更是不利。有鑑於此，林教授在訪問NCAR期間不僅首次將此模式引進中大，更與幾個研究生一起合作，將其轉換為工作站版本，使此當時相當先進的模式得以於本校的工作站執行執行，不須再連線至美國，此一突破可謂我國氣象預測技術的一大躍進，林教授也因此貢獻而頗負盛名，環保署、台大環工所、中興環工所、東海環境系、雲科大環工系等研究單位亦積極尋求與本校合作，以取得更精確的氣象資料，以便應用於台灣酸雨與其他空氣汙染問題的研究。

林教授指出，現在最新一代的天氣預報模式稱為WRF（Weather Research and Forecasting Model），為第六代的中尺度天氣預報模式，是近年來許多氣象研究與作業單位所使用之氣象模式，但包括WRF等中尺度模式一般僅能做兩三天內的短期天氣預報，超過三天以上的模式預報誤差會快速的增加。為了發展區域氣候與長期的氣候變遷研究，必須改進模式。我國於2011年成立「氣候變遷實驗室（Laboratory for Climate Change Research, LCCR）」執行國科會(科技部)主軸研究計畫-氣候變遷研究聯盟，由中央研究院環境變遷研究中心研究員許晃雄，擔任主任與聯盟計畫總主持人，其中包含三個子計畫，分別由本校、台大及師大執行，林教授則為本校計畫主持人。

林教授指出，這是一個相當大型的計畫，不僅國內上投入相當多人力，本校也與其他研究單位合作，積極培養本土的氣候變遷模式研發團隊，用更新的技術全面改進模式。全球氣候模式之改進由中研院環境變遷中心負責，本校則負責高解析的區域天氣/氣候模式之發展與改進，希望結合國內相關人力與資源，可以建立氣候變遷模擬與詮釋所需的關鍵能力，目的不僅為建構全地球系統、全球大氣模式及超高解析度區域模式，也加入「本土化」參數，建構臺灣氣候模式系統，希望能藉此推估更長期的氣候變遷趨勢，同時將誤差值降至最低。

氣候變遷研究聯盟的成立不僅象徵臺灣氣候變遷研究的新里程碑，亦顯示全球環境與氣候變遷已經成為世界各國政府的科技研究發展首要項目之一，本校大氣系作為國內氣象研究重鎮之一，亦被網羅為合作夥伴，在林教授的領軍下，希望未來能提出具國際影響力的研究成果，提升臺灣氣候變遷推估的可信度。

積極參與國際大型觀測實驗計畫

從事大氣研究，觀測及運算是同等重要的，所謂「工欲善其事，必先利其器」，有良好的研究設備就能讓觀測工作事倍功半。林沛練教授長期投入在大氣觀測儀器開發與觀測技術提升的相關研究，他指出，本校的大氣觀測設備與觀測研究能力在國際上頗負盛名，自1987年開始，系上的老師們便合力建造了好幾部指標性的觀測儀器，如中大氣象雷達、超高頻雷達、整合探空系統以及移動式雷達等，奠基於此，本校的研究團隊主導或受邀參予的國際大型觀測實驗不勝枚舉，例如台灣地區中尺度實驗計畫(TAMEX)、台灣地區颱風實驗計畫(TATEX)、熱帶海洋全球大氣-海氣偶和反應實驗(TOGA COARE)、熱帶雨量測量計畫(TRMM)、南海季風實驗計畫(SCSMEX)、綠島中尺度實驗計畫(GIMEX)、西南氣流雨季風降雨實驗計畫(SoMEX /TiRMEX)等。

林教授表示，以本校大氣系的指標性儀器─中大氣象雷達為例，自1987年至2003年，從第一代傳統雷達到第三代的雙偏極化都卜勒雷達，前後共花了13年的時間改進，由於購買全新雷達所費不貲，因此系上老師及技術人員往往以氣象局或民航局汰舊下來的雷達，向國外廠商訂購零組件，自己動手加以改裝及維護。林教授回憶，第一代到第三代的中大氣象雷達建造過程他都有參與，氣象雷達對教學及研究都相當有助益，尤其第三代雷達更是國內的第一顆雙偏極化雷達，此後空軍、氣象局及颱洪中心才陸續購入，顯示本校大氣系在我國大氣觀測研究領域中的關鍵地位。

本校另一項促進國際合作的精密觀測儀器則是「整合探空系統（ISS）」，1992年，為了參與針對聖嬰現象的國際TOGA COARE觀測實驗，由中央大學、國科會(現已改至為科技部)和美國所共同打造並運到位於中太平洋赤道附近的諾魯共和國參與為期一年的觀測，整合探空系統包含有一套精密的地面觀測、探空氣球設備，聲電測溫探空以及一套剖風儀雷達。林教授表示，當時這套系統全世界只有五套，除了臺灣一套外，其他全在美國，可見這套儀器有多麼先進及珍貴。TOGA COARE計畫結束後，這套系統則運回臺灣放置在本校，至今仍為氣象觀測不可或缺的利器之一。整合探空系統之後在林教授所參與的1998年的南海季風實驗、2001年的綠島觀測實驗，以及2008年的西南氣流實驗等，都扮演了重要的角色，

打造移動式氣象雷達車追風追雨

除了固定在科二館樓上的氣象雷達，本校還有一項全臺唯一的研究設備─移動式氣象雷達車（Taiwan Experimental mospheric Mobile – Radar），簡稱TEAM-R，號稱「氣象界的SNG車」，象徵臺灣大氣科學界的團隊合作成果。此計畫由中央大學大氣系廖宇慶、陳台琦與林沛練三位教授負責執行，參與單位包括台灣大學、文化大學、中央氣象局、中山科學院，從構想提出到實際建置完成，歷時長達兩年。

林教授指出，雖然台灣已有9顆固定式雷達環繞全臺，包含氣象局四部，位於台北縣瑞芳五分山、花蓮、墾丁、台南七股；空軍三部，位於綠島、台中清泉崗、澎湖馬公；民航局一部，位於桃園國際機場；以及中央大學大氣科學系一部，但這些固定式雷達往往受到地形阻擋，尤其是山的背面及河谷地帶，容易產生觀測死角而無從得知降雨情形，無法提前預警而造成生命財產的損失，移動式雷達的機動性可以彌補這個限制，對臺灣颱風豪雨等劇烈天氣之研究有莫大的幫助。

有了移動式氣象雷達車，遇到較劇烈的天氣，如梅雨期的豪大雨或侵台颱風，大氣系雷達研究團隊常常全臺「趴趴走」，把車子開到適合的野外進行觀測。但野外觀測有時也暗含著風險。林教授透露，有一次颱風來臨前夕，雷達車正好在曾文水庫做集水區的氣象觀測，正要撤離時，沒想到山區這時開始下起豪雨，積水快速上升幾乎就要淹過車輪，幸好團隊早一步撤離，在驚險之際順利脫困，才免於受困山區。林教授表示以移動式雷達車觀測劇烈天氣，必須經過謹慎的判斷，否則不僅昂貴的設備會受損，更會危及人身安全，諸如像電影《龍捲風》裡，一群氣象研究員為了將偵測器送進龍捲風，冒險開車追逐龍捲風的場景，在氣象追風追雨的觀測實驗中是經常可能出現的。

依據中大測站、氣象雷達以及中央氣象局的觀測與預報資訊，林教授的實驗室網頁儼然是個小型氣象預報中心，能夠查詢到即時天氣及預報資訊，除此之外，林教授研究團隊還在中央大學、桃園縣霞雲、台北市南港、新北市翡翠四處設置了撞擊式雨滴譜儀（JWD），做降雨時雨滴大小的即時觀測，每2分鐘自動更新一次，實驗室網頁上就能看得到即時資訊。正是賴於良好的研究設備，研究者才能透過多方面的觀測以蒐集並記錄天氣狀況，作為研究臺灣天氣時，不可或缺的重要觀測資料。

GLOBE SCHOOL計畫─愛護地球 沒有國界

http://www.globe.gov/    國際GLOBE計畫網站
http://globe.ncu.edu.tw  臺灣GLOBE計畫網站

除了學術研究外，林沛練教授對科學教育也投注相當多精力。他長期擔任國際地球科學奧林匹亞競賽之我國選訓委員與指導教授，我國代表團自2007年迄今參加七次國際地科奧林匹亞競賽，已連獲七年國際第一之佳績。2009年由本校主辦林教授主持之選訓計畫，更是創下四金，國際排名第一以及所有分科都第一的佳績。2012-2014林教授負責培訓我國參予美國Intel國際科展的地球科學高中生國手代表，先後榮獲美國氣象學會榮譽獎(2012)、大會三等獎(2013)、美國氣象學會三等獎(2014)、大會一等獎以及首獎(2014) 創下台灣參予此國際最重要科展競賽的最佳成績。2013年11月，美國在臺協會（AIT）正式宣布，臺灣成為「全球學習與觀測裨益環境計畫（國際GLOBE計畫）」的正式會員，計畫辦公室設於本校大氣科學系，計畫主持人為林教授，目前台灣已有十二所國高中成為GLOBE 學校，超過 300位學生參與全球的地球環境觀測活動，未來台灣的GLOBE School將拓展到超過30所國高中，集合師生力量蒐集環境資訊。

林教授表示，GLOBE計畫為一實作的國際型環境與地球科學教育計畫，由前美國副總統高爾在任內時推動，自1995年推動以來，已有125國參與。該計畫從教育方面著手，連結學生、老師及科研界的各個學者專家，透過學生所蒐集與觀測的資料來學習與研究我們的環境，希望透過親自動手及體驗，提升師生的環境保護意識。一方面參與師生可以透過計畫網站，將所觀測到的數據上傳，讓全世界的參與者一同分享資訊，另一方面也可以從網站下載全球其他地區的觀測資訊從事科學的探索，不僅提升了學生的學習興趣，也打破了國域及疆界的地理限制。

擔任臺灣GLOBE計畫的計畫主持人，林教授坦言，由於我國特殊國際地位，要申請加入國際組織並不容易，此次台灣能成為GLOBE計畫之正式成員，有賴於美國在臺協會、科教處及許多人的協助，才能讓臺灣在此國際場合不致缺席。目前我國已有12個國高中加入計畫，未來還會有更多學校加入，103年暑假，林教授將帶領高雄女中、嘉義女中、武陵高中及羅東高中四所學校的師生前往印度參加GLOBE的第十八屆GLOBE年度國際會議及第五屆GLOBE學習與科學探究研討會GLE(GLOBE Learning Expedition)，屆時學生就能在會場上展示研究成果並首次嘗試英文口頭報告，與來自世界各地的成員進行交流，成果令人期待。

四項特質，你也可以成為氣象學家

想要成為電影《明天過後》、《2012》等災難片裡拯救世界的專業氣象學家嗎？林沛練教授說其實並不難，只要具備數理的基礎知識、良好的語文能力以及一顆熱愛大自然的心，你也可以成為一名氣象學家。

林教授進一步說明，其實大氣領域非常廣泛，包含大氣物理、大氣運動、降水、空氣汙染等，所以數理基礎是首要條件，而且地球科學是一門非常國際化的學問，必須常常與全球學者交換資訊及相互討論，因此英文能力也非常重要，再加上對大自然的熱情，以及對野外觀測和儀器測量工作的高度興趣，就是成為一名氣象學家的前提。但他也同時強調，大氣研究有許多野外工作和室內工作，就算不喜歡野外工作也可以從事大氣研究，由於大氣科學需要以最快速的電腦處理最龐大的地球觀測資訊，所以資訊能力是人才培養中非常重要的能力，即使畢業後不從事大氣研究工作，也能在其他領域發揮所長。

談到大氣系畢業生的出路，林教授充滿樂觀，他認為，全世界對大氣領域人才的需求尚未飽和，尤其是臺灣，還有很多新興行業有待開發，其他如政府單位的氣象局、環保署、水利署也需要相關人才。以防災為例，氣象防災是所有防災工作的前期工作，有精準的預報才能輔助決策，但目前國內氣象領域的出路還有很大的開展空間，私人企業如本校校友彭啟明一手創辦的天氣風險管理公司，雖承接許多氣象資訊加值服務工作，但目前這類型態的企業還是少數，而未來在極端氣候的威脅下，可以預見的是，氣候議題將成為世界各國的防災重點，人才需求必然大幅提升，帶動產官研學界一同跟進，為大氣研究及相關產業創造下一波榮景。

參考原文：http://www.ncu.edu.tw/~ncu7020/rdnewsletter/cover.php?action=show&cid=36&id=45。