福卫七号掩星观测　成大发现极罕见之南极平流层暖变

▲成大研究团队借由福卫七号掩星观测全球电离层，发现极为罕见之南极平流层暖变，造成低纬度电离层产生意想不到周期异常震荡。（图／记者林悦翻摄，下同）记者林悦／台南报导

成大研究团队借由福卫七号掩星观测全球电离层，发现极为罕见之南极平流层暖变，仅仅局限发生在极区的近地面极端天气现象，竟然能够造成台湾与低纬度地区上空之电离层异常震荡。

成大研究团队说，平流层暖变现象以往多发生在北极，2019年9月却特别罕见地在南极发生，为气象观测史上50年来的第3次在南极发生，除了极为罕见以外，增温幅度与速度接打破历史纪录，短短1周内，南极极区平流层温度上升超过50°C，还造成当地臭氧洞变小，低纬度电离层产生意想不到的6天周期异常震荡。

除了极为罕见以外，增温幅度与速度也打破历史纪录，短短1周内南极极区平流层温度上升超过50°C，除了造成南极臭氧洞变小之外，也罕见地对低纬度地区的太空环境造成影响。此一研究已发表于美国地球物理学会之顶尖期刊Geophysical Research Letter（(GRL)。研究指出，此电离层异常震荡可以造成25%的太空电浆扰动，远远超过过去所想像，这对GPS定位、网路连线及人造卫星通讯产生超过预期的影响。未来人类将运用愈来愈多的高科技产品，例如汽车导航、自动驾驶、航空导航也都会受到影响。

平流层暖变（Sudden Stratospheric Warming, SSW）是一种常发生于冬天北半球极区平流层之行星尺度的极端天气现象，使极区平流层温度于短短数十天之内上升20-50°C不等，除了平流层本身温度改变外，研究学者指出，在平流层暖变事件发生后数周，往往能够向下影响至地面天气，造成负北极震荡，引发中低纬度地区异常的暴风雪与寒冬。2016年霸王级寒流使台湾罕见地各地都下雪，一部分原因就是平流层暖变造成的结果！

成功大学地球科学研究所博士生林佳廷在教授林建宏的建议下，着手分析相关资料。林佳廷原本就对地面极端天气深感兴趣，每到台风季，他经常上世界各国气象单位观看模拟预报，键盘追风。林佳廷的博士论文研究主题着重在太空电离层环境，有一次他赴美国华盛顿参加美国地球物理年会，返回台湾的飞航途中经过北极，人生中第一次亲眼看见绚丽的极光，让身处极区平流层的林佳廷，不经意地开始思考行星尺度的平流层暖变是否也能够影响到电离层。加上林建宏教授在此一领域累积丰富的学术经验，敏锐地指引林佳廷目前最热门的研究方向，并提供各种国际学术交流资源，让林佳廷开始自行探索。师生互相讨论确认研究成果有价值后，便开始轮班接力撰写论文，抢先发表成果，让国际看见台湾，维护我国卫星任务在国际的领先地位。

成大团队发现，中低纬度电离层之异常震荡与南极平流层SSW事件息息相关！此一研究已发表于美国地球物理学会之顶尖期刊Geophysical Research Letter (GRL)。此研究指出，这次的事件非常异常，电离层在两个时段产生最大的扰动，分别是中午12时及下午5时影响全球太空环境最为剧烈。与过去研究认知的下午3时扰动最剧烈，有很大的不同。此次电离层异常震荡可以造25％的电离层电子密度的扰动，这对未来应用人造卫星通讯、网路连线以及导航具有重要的影响。例如：2019年9月的中午12时，我们在台湾用GPS导航，本来误差没有这么大，结果因为此平流层暖变事件，造成更大的误差、超过预期的误差，影响到我们的生活。

虽然国外研究学者也利用欧洲太空总署卫星，观测到此异常震荡，并指出此震荡的来源来自于南极平流层，但由于欧洲卫星观测地区与时间受轨道限制，某些地方时间观测到的震荡很强，某些地方时间则没有观测到震荡，所以无法观测到此异常震荡的全貌。然而福卫七号的优势是，能够观测全球电离层，让成大研究团队得以一窥此一震荡的全貌。

近年来欧美地区的冬天频频大量异常降雪，极区温度异常高温，就是平流层暖变让原本平流层极区涡漩减弱，间接使得中高纬度对流层中喷射气流减弱，导致极区冷空气的冰箱门锁不住，往外宣泄到中低纬度，而中低纬度的暖空气入侵极区，使得海冰面积无法在冬天顺利成长，这也是气候学家担忧的议题。福卫七号观测提升了太空环境监测，未来将可更准确得知近地面天气对于导航、通讯的影响，成大着实扮演重要角色。

听Podcast #我在案发现场