短期即時降雨與洪水預報
講者: 林國峰教授
2017/09/13
跨領域論壇課程：當日，泰利颱風以擦邊球的姿態遠離後，「跨領域論壇課程」首堂課程隨即展開。引言人土木系郭斯傑教授說明本課程內容主要強調跨領域的公共政策、金融經濟、大型專案管理及產業競合創新等議題，並邀請各領域知名專業人士演講、分享與在職主管學生間之互動及經驗的交流。過程中，亦安排各系所學生針對社會時事與國際情勢選擇不同主題進行辯論比賽。透過活動，展現同學間的思辨智能及口才能力外，更能深化對時事真相的頗析，並提出專業的看法及具體解決方式。
颱風的影響：第一堂課邀請土木系特聘教授林國峰主講「The short-term real-time rainfall and flood forecasting 短期即時降雨與洪水預報」，因受泰利颱風過境的影響，同學對於颱風的即時資訊及洪水預測是否造成城鄉、都市的環境破壞，亦或造成淹水、停電現象，對於生活中的切身經驗更加深本課程的吸引力。
颱風、暴雨及極端氣候之災變及應變方式：從小林村因莫拉克颱風的堰塞湖造成洪水滅村、石門水庫的淤沙造成下游淹水、捷運忠孝敦化站受納莉颱風導致隧道淹水等，教授深入淺出講述颱風、暴雨及極端氣候已造成自然環境破壞、人倫悲劇及官員的責任調查…等重大影響，而近年來颱風特性也漸漸趨向大規模、高頻率、複雜化的災害。如何全面掌握災害的範圍、時間與規模的各種應變方式，而災害的情境模擬將成為預測災害的重要一環。
颱風等級：本課程為林教授前往2017亞太經合會議之專題演講報告。依據The saffir-simpson hurricane wind scale為美國颶風等級（簡稱SSHS或SSHWS）主要用於分類颶風。SSHS根據颶風強度，把颶風分為一至五級。級數越高代表颶風的最高持續風速越高。其它地區如澳洲、日本、印度亦有各自的等級系統。
颱風預報：颱風預報主要從颱風豪雨災害的情境模擬，整合各種災害潛勢模式，颱風生成滯留海上的警報發布期，運用未來72小時路徑範圍，以類神經網絡系統SVM及大數據的分析及運算方式，預測颱風的降雨量及強度；例如海棠颱風的預報，情境模擬作業即以蒐集資料3小時，跑電腦3小時，即可提供72小時的颱風預報。
颱風的預報作業：因各國皆異，透過即時的資料分析修正再進行模擬，則可做較準確的預報，如泰利颱風預報，以颱風路徑、風量、風速，再參考其他國家資料加以平均，就可提供正確的預測通報。柯市長領軍的颱風應變中心，在颱風預報以人工智慧進行預測作業，從電腦計算颱風影響的各項因子如颱風中心、距離、速度、接近中心的最大風速、壓力及半徑等，得出預測颱風的動向作為災害的應變決策及減災需求。
雨量的預報作業：以北台灣過去的雨量狀況資料進行篩選後，再以流域半徑進入演算分析，利用情境模擬預測未來即時雨量。而逕流的預報即利用流量進行分析，主要將颱風影響因子流域、雨量(利用氣象站等相關站的資料傳輸)….. 篩選參數及劃設範圍進行比較，進而判斷改善防災及應變措施。
淹水預測作業：主要預測降雨對地方範圍的影響，將歷史的降雨資料、雨量等作為環境模擬影響參數，在淹水預報作業之前置6小時先建構淹水模組，模擬淹水深度並利用微粒的網格歸類，分成幾種類別了解降雨深度，最後降雨模擬其結果精確度高且符合實際。在應用上，如捷運系統以100年防洪降雨頻率作為結構體地面高程及以200年防洪頻率作為防洪閘門及出風口高程等設計準則。昔日賴世聲捷運局長即針對土城延伸線捷運進行淹水情境的模擬作為捷運設施設計標準。另淹水模擬亦可應用於員山子分洪道、北北基桃之雨水下水道設計等。教授對於臺灣颱風的掌握動態、水利工程、颱風情境的模擬、大數據的分析及極端氣候的應變都十足權威、令人讚嘆。
公司的影響及個人啟發：本身從事交通建設工程，而車站設計則含括都市永續環境、交通、軌道、都市開發、車站站體及自然景觀等整合性工程。對於基地周邊的排水工程如教授所言，依據降雨強度進行道路排水溝及道路高程設計，再加入周邊河流流量計算，作為滯洪池設置及分流的排水設計依據。在車站站體設計上，平台、出入口、出風口等處係依據颱風及暴雨的淹水模擬情境進行高程設計。今日聽到林教授的講課內容，才得知颱風、降雨及淹水情境的模擬預測及資料分析，是經過嚴謹，精密的大數據運算而得之，其結果都足以撼動台灣山河、城鄉、都市及我們的日常的應變措施。子曰：「雖有至道，弗學，不知其善也。是故，學然後知不足，教然後知困。知不足，然後能自反也；知困，然後能自強也。故曰：教學相長也。」原來，藉由今日的課程方知預測的資料是如此深遠，且已提供一個具體及可參考的預測模擬情境，未來在工程設計上，應針對颱風、降雨、淹水的模擬預測應再審慎分析，對於旅客、居民及業主提出最優化的工程設計，才是對工作最負責的展現。
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作者
吳純櫻
臺大跨領域整合與創新碩士在職專班106級學員，中興工程顧問公司 建築工程部專案經理。
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