國立成功大學 近海水文中心
Coastal Ocean Monitoring Center, National Cheng Kung University (COMC, NCKU)

自動化船舶氣象觀測 Ship Meteorological Observation

在開闊海域收集氣象資料是一項具有挑戰性的任務,對天氣預測也至關重要。目前經常使用衛星觀測,然而遙測結果仍需要現場測量資料來校正。其中資料浮標是很常見用於近海或外洋量測海氣象資料的設備,擔任海氣象觀測重要的角色。但是為了取得整個海面上更多的海氣象資料,於是想到了隨時隨地在公海中無處不在的船舶。如果船舶可以幫助觀察海洋,它有很大的優勢了解海洋並改進預報的能力。航行於世界各個海洋的船舶是氣象服務機構招募傳輸氣象觀測資料的國際計劃,稱為世界氣象組織 (WMO) 自願觀察船(VOS)計劃。為改進船舶的海氣象資料觀測及傳遞方式,建置一套自動化船舶海氣象觀測系統,此套系統建置於船舶上,利用檔案壓縮、衛星通訊、繪圖等技術及系統管理技巧,提供觀測即時氣象資訊至艦橋端顯示及應用,並可將觀測的資料傳送至中央氣象局,以增加海洋表面的監測數據,提供海氣象預報校驗使用。 而自動化船舶海氣象觀測系統是一套新的用於氣象要素測量的船載儀器,可以運用自身的儀器在公海測得風、氣壓、氣溫及濕度即時資料。 此套系統有下列優點:
  1. 增加船舶發報海氣象報告之頻率與可信度提供氣象預報校驗之依據,增進預報準確度。
  2. 提供船舶整合性的氣象資訊,提升船舶航行安全。
  3. 經由自動化觀測,改善資料品質,減少人工操作,爭取航商支持。
此套系統的特性如下:
  1. 具無人全自動海氣象監測功能。
  2. 具即時將數據回傳至艦橋與岸上的無線通訊能力及資料展示能力。
  3. 體積小且能源自給自足。
  4. 依據船舶動態,進行觀測數據修正。
  5. 高度耐海性。
  6. 高度擴充性。

船舶海氣象觀測系統在技術層次上包含兩個子系統:
船上即時監測子系統:於海洋現場進行監測並將測得的資訊即時傳輸至資料監控中心。
岸上資料管理子系統:於資料監控中心進行資料品質管理、資料庫匯入及資料通報服務。

其中船上現場即時監測子系統又分為位於甲板上方的感測器端與位於艦橋的資料處理展示端,彼此以無線電進行數據通訊,艦橋的資料處理展示端再以衛星通訊與岸上的中心聯繫。甲板上方的感測器端主要包含三個部分,分別為:感測計、數位資料擷取及運算子系統、能源系統及數據通訊子系統。艦橋端展示系統有下面幾項特點:

  1. 雙向衛星傳輸可供所有安裝設備的船隊即時波浪及天氣預報資訊。
  2. 工業級規格,觸控螢幕, 整體設計, 堅固易用。
  3. 船橋端介面除自動化觀測項目外,增加人工觀測輸入編碼整合發報功能。

整合海氣象儀器,包含風速計、溫濕度計以及氣壓計,安裝於船舶甲板上觀測,並運用本身電羅經將風速觀測資料轉換為真風速與真風向資料,透過衛星通訊技術將即時觀測資料傳回路上接收站,進行資料品管以及匯入資料庫。另外為了讓艦橋上人員也可以同步讀取資料,透過無線電傳輸技術將甲板上即時監測子系統觀測資料直接送至艦橋展示系統展示。

建置過程

於貨櫃輪甲板上焊上固定用底座。將甲板端自動化船舶海氣象觀測子系統直接架設固定於底座上。艦橋端展示系統架設於工作台上。自動化船舶海氣象觀測系統曾經設置於長榮海運的立烈輪以及陽明海運的航明輪進行量測作業。

長榮海運立烈輪自動船舶觀測系統於93年9月25日安裝,開始觀測,共觀測6,484筆資料。陽明海運航明輪船舶觀測系統於94年11月4日安裝,開始觀測,共觀測2,728筆資料。