讓台灣太空科技與遙測應用發展更上一層樓 成大與英美頂尖團隊合作首次用高解析度影像觀察南極冰架崩解
【台南訊】位於南極半島西南邊，距南美洲大陸南端僅1600公里之遙的威爾金冰架(Wilkins Ice Shelf)，自今（2008）年2月28日起突然發生一連串大規模的崩解事件，凸顯了全球氣候劇變，在南極地區所造成空前嚴重的暖化現象。應美國國家冰雪資料中心(National Snow and Ice Data Center; NSIDC)首席科學家Ted Scambos之請求，國立成功大學劉正千副教授再次與國家太空中心同仁密切合作，運用我國自主控制福爾摩沙二號衛星（福衛二號）獨特的軌道設計與先進的影像處理技術，對威爾金冰架崩解的關鍵區域進行連續取像工作。從3月8日良好天候下所拍攝的2公尺解析度彩色影像中，揭露南極威爾金冰架崩解的詳細過程及調查結果。
英國南極調查所(British Antarctic Survey; BAS)的團隊成員亦安排了一次飛越崩解冰架區域的任務，拍攝影片並蒐集各種現場觀測資料加以佐證。於是成大與美國NSIDC、英國BAS等國際頂尖團隊聯名共同公佈此一發現。成功大學劉正千副教授表示，威爾金冰架面積約一萬三千八百平方公里，崩解之面積大於兩個台北市面積。目前威爾金所殘存的冰架僅靠一道窄約6公里、尚未崩裂的冰塊保護，使其不至於進一步的崩解。倘若裂縫繼續擴大，恐將觸發另一次更大規模的崩解事件，後果不堪設想。
劉正千副教授指出，南極半島西側是全球暖化現象最嚴重的地區，以平均每十年0.5 0C的速度快速上升。「威爾金」是過去三十年來在南極半島西側一連串已經崩解的冰架之一。其中於2002年30天內即消失殆盡的拉森B冰架最為知名。而其他冰架的崩解，如高茲塔王子道(The Prince Gustav Channel)、拉森口(Larsen Inlet)、拉森A、伍迪(Wordie)、穆勒(Muller)以及瓊斯(Jones)冰架的崩解，在在都凸顯了南極地區空前嚴重的暖化現像。由於許多冰河是靠冰架支撐，一旦冰架崩解，冰河不再受到侷限而自由進入海中，更將加快海平面上升的速度。因此監控冰架的變化並研究其發生崩離事件的機制，是國際上非常關注的重要課題。
目前一般均使用中低解析度的衛星遙測影像對極區主要的冰架進行全面監控。例如美國NSIDC便是運用NASA所提供一公里解析度之MODIS遙測影像，首先發現威爾金冰架於2月28號開始崩解。Ted Scambos指出有一座巨大的冰山(41公里乘2.5公里)由冰架西南的前緣墜落，誘發冰架內部面積高達570平方公里的範圍快速崩解分離。然而欲瞭解冰架崩解區域的動態變化，並進而探討其發生的機制，需要獲取同時具備高空間與高時間解析度的衛星遙測資料。一般商業運轉的高空間解析度光學衛星，在極區拍攝影像的範圍及緊急應變的應用上，因軌道高度、刈幅、以及指向能力而受到一定的限制。
由台灣自主控制的福衛二號可以獲取地面2公尺解析度的影像，每幅影像刈幅可達24 公里；其所配備的姿態控制裝置更允許福衛二號在沿軌道與垂直軌道的兩個軸向上各進行±45度的指向角度調整，是進行定點監控的理想衛星。成大衛星資訊暨地球環境研究所的劉正千副教授過去三年多來，針對福衛二號影像特性成功開發了一套「福衛二號影像自動處理系統」，運用少量人力即可準確且快速地處理大量的福衛二號遙測影像，因此可以真正發揮福衛二號影像之特性，達成災害評估、環境監控、土地利用變遷、農林規劃以及科學研究與教育等遙測任務之需求。
應國家太空中心之邀請，劉正千副教授於2007年12月在AGU國際會議上發表專題報告，介紹福衛二號所拍攝到全世界第一幅南極科學站高解析度的衛星影像，以及福衛二號在極區研究的潛力，引起國際上相當的關注。除了所發表的論文很快就被國際知名期刊接受外，亦獲得美國NSIDC等頂尖團隊邀請，共同進行極區變化與全球變遷的研究。
威爾金冰架於2月28日突然發生崩解事件後，美國NSIDC首席科學家Ted Scambos旋即向成大團隊提出請求，希望能運用福衛二號來蒐集冰架崩解的資訊。國家太空中心吳岸明副主任立刻回應這項請求，犧牲假期，快速安排連續取像工作，順利在3月8日良好天候下拍攝到威爾金冰架崩解的關鍵區域。經過成大團隊的處理，這幅珍貴的2公尺解析度彩色影像首次揭露了冰架崩解的詳細過程。
從2公尺解析度的彩色影像中清楚地看出整個冰架崩解的過程就像是有某些東西以一種不可思議的尺度將冰架一條一條的切開，長度可達數公里但寬度卻僅有數百公尺。這些狹長而平滑的長方形冰磚無法保持直立而不斷傾覆、漂流前進、碎裂、最後被帶走。（圖一）。冰架的邊緣崩解碎裂傾倒而呈現出深層冰塊在剛剛暴露於大氣時所特有的天藍色特徵。（圖二）。這正如同2002年由於氣候劇變所導致的拉森B冰架崩解事件。由於強烈的融冰作用與可能的狂風巨浪影響，寬約150公尺的狹長塊狀冰山不斷破碎斷裂成為房屋大小尺寸的冰塊碎片。與3月11日較差天候所拍攝同區域的影像比較起來可以發現，短短三日之中，冰架崩解區域出現了許多垂直於崩解面明顯的裂縫與渠道，在其匯流位置更有幾處疑似水塘的出現。（圖三）。由於水流無孔不入及比重大於冰塊的特性，往往會從縫隙流穿整座冰架，甚至可以深達冰架與基岩之接觸面，使整座冰架更容易滑動，進而觸發更大規模的崩解事件。因此，這些裂縫、渠道與疑似水塘的出現，著實讓研究團隊憂心不已。尤其是從3月8日影像的東北方向即發現有新的裂縫已經產生。（圖四）。如今，威爾金所殘存的冰架僅靠一道窄約6公里、尚未崩裂的冰塊保護，使其不至於進一步的崩解。倘若裂縫繼續擴大，恐將觸發另一次更大規模的崩解事件，後果不堪設想。
因此，英國南極調查所(BAS)立即安排了一次飛越崩解冰架區域的任務以拍攝影片並蒐集其他的觀測資料。BAS的冰河學家David Vaughan說明這座目前僅由一條狹長冰塊支撐的冰架：「威爾金是南極大陸西側最大、卻也是最受威脅、岌岌可危的冰架。」參與此次飛越崩解冰架區域任務的同事Jim Elliott也描述了這塊發生崩解的區域：「被搗成碎片…彷彿曾經發生過大爆炸。」所幸隨著南極夏天的接近尾聲，研究團隊的科學家們不認為威爾金在接下來的幾個月中還會再進一步的崩解。「這一季異常的事件已經結束」，Scambos表示，「但明年一月，我們會持續監測威爾金冰架，看看是否還會進一步崩解。」
甫於今年初就任國家太空中心主任的苗君易教授，對於福衛二號影像資料應用於科學研究與國際合作均非常鼓勵，除了充分支持成大團隊目前在災害應變與環境監控方面的研究與應用，目前也積極與學界合作。希望此次成大與英美頂尖團隊合作調查南極冰架的成功實例可以拋磚引玉，未來能結合國內外更多的研究人力與資源，以福衛二號的經驗與成果，讓台灣太空科技與遙測應用的發展更上一層樓。970326j
英國南極調查所(British Antarctic Survey; BAS)的團隊成員亦安排了一次飛越崩解冰架區域的任務，拍攝影片並蒐集各種現場觀測資料加以佐證。於是成大與美國NSIDC、英國BAS等國際頂尖團隊聯名共同公佈此一發現。成功大學劉正千副教授表示，威爾金冰架面積約一萬三千八百平方公里，崩解之面積大於兩個台北市面積。目前威爾金所殘存的冰架僅靠一道窄約6公里、尚未崩裂的冰塊保護，使其不至於進一步的崩解。倘若裂縫繼續擴大，恐將觸發另一次更大規模的崩解事件，後果不堪設想。
劉正千副教授指出，南極半島西側是全球暖化現象最嚴重的地區，以平均每十年0.5 0C的速度快速上升。「威爾金」是過去三十年來在南極半島西側一連串已經崩解的冰架之一。其中於2002年30天內即消失殆盡的拉森B冰架最為知名。而其他冰架的崩解，如高茲塔王子道(The Prince Gustav Channel)、拉森口(Larsen Inlet)、拉森A、伍迪(Wordie)、穆勒(Muller)以及瓊斯(Jones)冰架的崩解，在在都凸顯了南極地區空前嚴重的暖化現像。由於許多冰河是靠冰架支撐，一旦冰架崩解，冰河不再受到侷限而自由進入海中，更將加快海平面上升的速度。因此監控冰架的變化並研究其發生崩離事件的機制，是國際上非常關注的重要課題。
目前一般均使用中低解析度的衛星遙測影像對極區主要的冰架進行全面監控。例如美國NSIDC便是運用NASA所提供一公里解析度之MODIS遙測影像，首先發現威爾金冰架於2月28號開始崩解。Ted Scambos指出有一座巨大的冰山(41公里乘2.5公里)由冰架西南的前緣墜落，誘發冰架內部面積高達570平方公里的範圍快速崩解分離。然而欲瞭解冰架崩解區域的動態變化，並進而探討其發生的機制，需要獲取同時具備高空間與高時間解析度的衛星遙測資料。一般商業運轉的高空間解析度光學衛星，在極區拍攝影像的範圍及緊急應變的應用上，因軌道高度、刈幅、以及指向能力而受到一定的限制。
由台灣自主控制的福衛二號可以獲取地面2公尺解析度的影像，每幅影像刈幅可達24 公里；其所配備的姿態控制裝置更允許福衛二號在沿軌道與垂直軌道的兩個軸向上各進行±45度的指向角度調整，是進行定點監控的理想衛星。成大衛星資訊暨地球環境研究所的劉正千副教授過去三年多來，針對福衛二號影像特性成功開發了一套「福衛二號影像自動處理系統」，運用少量人力即可準確且快速地處理大量的福衛二號遙測影像，因此可以真正發揮福衛二號影像之特性，達成災害評估、環境監控、土地利用變遷、農林規劃以及科學研究與教育等遙測任務之需求。
應國家太空中心之邀請，劉正千副教授於2007年12月在AGU國際會議上發表專題報告，介紹福衛二號所拍攝到全世界第一幅南極科學站高解析度的衛星影像，以及福衛二號在極區研究的潛力，引起國際上相當的關注。除了所發表的論文很快就被國際知名期刊接受外，亦獲得美國NSIDC等頂尖團隊邀請，共同進行極區變化與全球變遷的研究。
威爾金冰架於2月28日突然發生崩解事件後，美國NSIDC首席科學家Ted Scambos旋即向成大團隊提出請求，希望能運用福衛二號來蒐集冰架崩解的資訊。國家太空中心吳岸明副主任立刻回應這項請求，犧牲假期，快速安排連續取像工作，順利在3月8日良好天候下拍攝到威爾金冰架崩解的關鍵區域。經過成大團隊的處理，這幅珍貴的2公尺解析度彩色影像首次揭露了冰架崩解的詳細過程。
從2公尺解析度的彩色影像中清楚地看出整個冰架崩解的過程就像是有某些東西以一種不可思議的尺度將冰架一條一條的切開，長度可達數公里但寬度卻僅有數百公尺。這些狹長而平滑的長方形冰磚無法保持直立而不斷傾覆、漂流前進、碎裂、最後被帶走。（圖一）。冰架的邊緣崩解碎裂傾倒而呈現出深層冰塊在剛剛暴露於大氣時所特有的天藍色特徵。（圖二）。這正如同2002年由於氣候劇變所導致的拉森B冰架崩解事件。由於強烈的融冰作用與可能的狂風巨浪影響，寬約150公尺的狹長塊狀冰山不斷破碎斷裂成為房屋大小尺寸的冰塊碎片。與3月11日較差天候所拍攝同區域的影像比較起來可以發現，短短三日之中，冰架崩解區域出現了許多垂直於崩解面明顯的裂縫與渠道，在其匯流位置更有幾處疑似水塘的出現。（圖三）。由於水流無孔不入及比重大於冰塊的特性，往往會從縫隙流穿整座冰架，甚至可以深達冰架與基岩之接觸面，使整座冰架更容易滑動，進而觸發更大規模的崩解事件。因此，這些裂縫、渠道與疑似水塘的出現，著實讓研究團隊憂心不已。尤其是從3月8日影像的東北方向即發現有新的裂縫已經產生。（圖四）。如今，威爾金所殘存的冰架僅靠一道窄約6公里、尚未崩裂的冰塊保護，使其不至於進一步的崩解。倘若裂縫繼續擴大，恐將觸發另一次更大規模的崩解事件，後果不堪設想。
因此，英國南極調查所(BAS)立即安排了一次飛越崩解冰架區域的任務以拍攝影片並蒐集其他的觀測資料。BAS的冰河學家David Vaughan說明這座目前僅由一條狹長冰塊支撐的冰架：「威爾金是南極大陸西側最大、卻也是最受威脅、岌岌可危的冰架。」參與此次飛越崩解冰架區域任務的同事Jim Elliott也描述了這塊發生崩解的區域：「被搗成碎片…彷彿曾經發生過大爆炸。」所幸隨著南極夏天的接近尾聲，研究團隊的科學家們不認為威爾金在接下來的幾個月中還會再進一步的崩解。「這一季異常的事件已經結束」，Scambos表示，「但明年一月，我們會持續監測威爾金冰架，看看是否還會進一步崩解。」
甫於今年初就任國家太空中心主任的苗君易教授，對於福衛二號影像資料應用於科學研究與國際合作均非常鼓勵，除了充分支持成大團隊目前在災害應變與環境監控方面的研究與應用，目前也積極與學界合作。希望此次成大與英美頂尖團隊合作調查南極冰架的成功實例可以拋磚引玉，未來能結合國內外更多的研究人力與資源，以福衛二號的經驗與成果，讓台灣太空科技與遙測應用的發展更上一層樓。970326j
瀏覽數:
分享
