中央氣象署署長呂國臣指出,過去6年來臺灣的天氣型態變化極劇,揭示了現代氣象觀測與防災應變必須「走在風雨前面」的急迫性。(圖/陳俊吉 攝)
中央氣象署署長呂國臣指出,過去6年來臺灣的天氣型態變化極劇,揭示了現代氣象觀測與防災應變必須「走在風雨前面」的急迫性。(圖/陳俊吉 攝)

《KEYPO大數據關鍵引擎》輿情分析軟體
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每到夏季,劇烈天氣往往成為全民關心的焦點。《網路溫度計DailyView》透過輿情分析軟體《KEYPO大數據關鍵引擎》來看「劇烈天氣」近三年(2023/08/11~2026/8/10)網路聲量趨勢,可以發現每逢夏季討論度便顯著攀升,近期更是呈現持續增加的態勢。特別是在2026年6月26日,受到米克拉颱風外圍環流與西南風影響,全臺各地爆發嚴重積淹水災情,不僅有網友直言,「面對這種已經變成常態的極端氣候,城市的防洪韌性真的是一場無止盡的期末考」,也再度敲響中央與地方政府的防災警鐘。

網友的感嘆並非空穴來風,臺灣正處於極端溫差與降水分布不均的考驗前線。中央氣象署署長呂國臣指出,過去6年來臺灣的天氣型態變化極劇,從2020至2022年間幾乎無颱風登陸的「百年大旱」,到2023年至今十餘個颱風襲臺,甚至出現山陀兒、丹娜絲等直接從西部登陸、未經中央山脈屏障的罕見路徑颱風,強風豪雨直接衝擊人口密集區與關鍵基礎設施。此外,如馬太鞍溪上游堰塞湖潰堤等複合性災害,更揭示了現代氣象觀測與防災應變必須「走在風雨前面」的急迫性。

當劇烈天氣逐漸演變成考驗城市生存的「日常期末考」,臺灣該如何透過陸地、海洋、高空到AI算力的全域布局,織就一張能夠精準預警的氣象防護網?這不僅是一場與時間賽跑的科技升級,更是守護國人生命財產安全的關鍵一役。

打破氣象觀測盲區!AI結合陸海空觀測打造臺灣氣象DNA

《網路溫度計DailyView》
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要應對大氣隨機且複雜的演變,首要關鍵是消除觀測盲區。早期仰賴人工氣象站,全臺僅有約25個站點、站距達20至30公里;如今氣象署已部署1,000多個雨量站,將距離縮短至5到10公里,配合氣象雷達與降雨雷達,大幅補足傳統盲區。

呂國臣以諺語「西北雨,落袂過車路(西北雨,下不過馬路)」來說明區域降雨的劇烈差異,因此氣象署除了採購可移動式雷達進入地形複雜的脆弱地區,更提出「全域陸海空觀測計畫」,整合陸地、海洋與高空的立體數據,為大氣運算準備最完備的「臺灣氣象DNA」。

2023年生成式AI與深度學習技術爆發後,氣象署迅速建構GPU算力,並引進多種國際開源AI模型。呂國臣表示,目前預報作業已導入約15個颱風AI路徑預報模型,預報員透過每6小時的驗證與動態權重調整,讓大尺度路徑預報精準度大幅躍升,「過去1、2年天氣預報、颱風路徑預報的誤差快速下降」。

然而,現行AI模型在小範圍降雨推估上仍有局限。氣象署除了與NVIDIA輝達、Google等科技巨頭合作,更攜手國科會及各大氣學門學校組成區域聯盟,致力開發臺灣本土的高解析度AI預報模型,讓預報效益從大範圍路徑延伸至微觀天氣。

「氣象預測的價值在於被使用」,呂國臣特別強調氣象服務與防災溝通的本質。氣象署不僅透過跨部會合作協助防災決策,例如借鏡公路局預警封路的概念,「讓風雨先行,我們再走」,更積極展開偏鄉科普教學與媒體研習,提升國人的氣象素養。

展望未來,隨著算力、在地AI模型與全域陸海空數據的整合,氣象署將打破現有368個鄉鎮市區的預報架構。呂國臣期許未來的氣象服務進一步細緻化,「希望將來能夠從鄉鎮市區預報導入AI之後,有機會進到村里天氣預報」,並提供逐小時、甚至劇烈對流發展時逐10分鐘的即時降雨趨勢,將氣象數據轉化為守護民眾生命財產的最佳防線。

飛進颱風核心!「追風計畫」投落送深入高空捕捉第一手風雨數據

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當颱風在遠洋生成、步步逼近臺灣時,大眾習慣透過氣象雲圖關切其動向;在氣象署的觀測團隊中,則有一群研究員正在執行兼具高難度與精準度的空中監測任務。氣象署副研究員陳得松指出,面對全球暖化下強度加劇的極端天氣,除了人造衛星與氣象雷達,關鍵的空中觀測主要仰賴執行多年的「追風計畫」。透過飛機深入颱風周邊高空投擲「投落送(Dropsonde)」,即時將風速、氣壓與溫濕度等資訊送回地面,為颱風預報提供最核心的實測數據。

看似簡單的一根圓柱體,內部卻裝載著極為精密的氣象儀器。陳得松解釋,投落送解剖開來包含降落傘、GPS天線與接收器,以及氣壓、濕度感測器等。當飛機飛到海拔13,000公尺高空、到達指定觀測點時,工作人員會將投落送從飛機腹部特製的管線塞入並投擲出去。

這項觀測技術的精密之處,在於高頻率與高密度的數據回傳機制。陳得松提到,投落送內部裝有GPS,數據傳輸速度極快,「0.5秒就會接收一支訊號」,藉由位置的變動精準計算出風向與風速。從13,000公尺的高空掉落到海面上,整個過程大約只需10分鐘。這些觀測數據會即時傳回飛機,再透過衛星電話同步發送回氣象署超級電腦與全球氣象作業單位。

數百萬追風任務不只看颱風!投落送資料助攻天氣預報與防災應變

《網路溫度計DailyView》
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執行一次追風任務需要動用極高的人力與物力成本。陳得松表示,目前氣象署與漢翔公司合作租用飛機,1小時租金將近70萬元,單趟任務約耗時5小時,光是飛機租金就高達300多萬元;再加上一個投落送約5萬元,單趟任務投擲15至20個,「每一次任務大概就要花掉4、500萬元」。

正因為成本高昂且颱風周邊天氣惡劣,任務啟動前的決策工作極為嚴謹。氣象署通常在5天前開始關注颱風動向,3天前密集開會,並評估各國電腦預報模式的分歧度。陳得松強調,「預報比較不確定,然後也有可能侵襲臺灣的時候,就會做投落送的觀測計畫」。此外,飛行路線若跨越日本、香港或菲律賓的飛航情報區(Flight Information Region,FIR),更需提前48小時提出申請,由經驗豐富的漢翔機師協助避開強對流與劇烈天氣,確保飛航安全。

陳得松將投落送觀測形容為醫院裡的「標靶治療」、「醫師聽診器」,當需要特別了解某個颱風的風速結構與周圍環境時,就派飛機去做投落送的觀測任務。他也提及投落送資料進到氣象署後有三大用途:一是輸入超級電腦改進數值預報模式;二是進入預報中心系統,協助預報員精確判斷颱風的七級風或十級風暴風半徑;三是即時分享給全球氣象單位。數據顯示投落送對颱風路徑預報的準確度提升約 7%,對於是否停班停課、防颱應變等關鍵時刻來說相當重要。

行政院已核定投落送觀測經費將由每年1,000萬元倍增至近2,000萬元,預計持續6年注入資源。自2003年啟動「追風計畫」至今已逾20年,臺灣持續累積優異的颱風科研實力,在國際颱風研究領域扮演重要角色,讓世界看見臺灣的科研能量。

從人工記錄到全天候監測!自動化觀測捕捉劇烈天氣第一時間

交通部中央氣象署提供
交通部中央氣象署提供

走進新北氣象站,最吸睛的莫過於打破傳統長方形設計的圓形「觀測坪」。隨著科技演進,過去仰賴人工定時前往百葉箱記錄溫溼度的時代,已漸漸被地面氣候自動觀測系統(Automatic Climate Observing System,ACOS)取代。新北氣象站主任徐仲毅指出,自動化系統具備不間斷、高頻率傳輸的特性,擺脫了傳統人工定時觀測的限制,能夠更及時地捕捉短延時強降雨、強陣風或午後雷陣雨等小尺度劇烈天氣。

觀測坪配置多款精密的氣象感測儀器,其中最顯眼的是三組帶有白色遮罩的溫濕度儀,遮罩內設有通風裝置,既能保持空氣流通,又能防止太陽直接照射,確保量測到的是真實氣溫而非受環境加溫的數值。徐仲毅補充說明,環境對觀測品質至關重要,「一個標準的觀測坪都必須要有淺草覆蓋,而且要避免熱源」,如此才能避免陸地鋪面吸熱干擾數據。

此外,觀測坪還設置每傾倒一次代表0.5毫米累積雨量的傾斗式雨量儀、感應降雨時間的與水感知器,以及能分析雨滴粒徑大小與落速的雷射式雨滴譜儀;後方則有蒸發皿與量測草溫、地溫的土壤溫度計,結合頂樓的光學觀測儀器與風力塔,組成地面的立體監測網。自動化系統無時無刻傳輸大量連續資料,使預報中心與防災單位能在劇烈天氣剛萌芽時便第一時間接獲告警。

新北氣象站開發「微型探空儀」!導入AI技術提升高空觀測密度

交通部中央氣象署提供
交通部中央氣象署提供

除了例行的地面觀測,新北氣象站亦承擔研發任務,致力於開發「微型探空儀」。徐仲毅表示,許多區域性的大氣研究(例如空氣污染模式)極度需要高時空密度的低層大氣數據,但若一味使用傳統作業用的高空探空儀,成本相當昂貴。經團隊評估,「一個作業用的探空成本,等同於五個微型探空」,展現出極高的成本優勢。

微型探空系統整合了自主產氫機、中控料倉與自動施放機器,主要鎖定11至12公里以下的大氣數據。微型探空儀除了體積較小之外,團隊亦同時導入了AI的資料處理技術,將其觀測數據與國際公認標準——芬蘭Vaisala RS41探空儀進行比對與校驗。一旦驗證成功,未來就能以更低廉的成本在全臺布設更多探空站點,顯著提升大氣剖面觀測的解析度。

在高空觀測領域,氣象氣球的施放是一場全球統一的精密行動。徐仲毅說明,作業用探空儀在常態下每天施放兩次,時間固定於世界標準時0時與12時(即臺灣時間8時與20時),呈現出「全世界的氣球同時一起施放」的壯觀景象,讓全球氣象單位能同步取得高空大氣資料。若逢颱風警報或大規模豪雨期間,施放頻率則會加碼至一天四次。

徐仲毅回憶,2024年康芮颱風侵臺期間,站內曾測出12級強陣風,此時自動施放設備無法運作,否則氣球一出艙就會撞擊牆面或樹木,因此同仁必須冒著強風暴雨將氣球手持至空曠處施放,確保颱風期間的高空數據不中斷。

《網路溫度計DailyView》
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隨著儀器自動化,氣象站人員角色也從「記錄員」開始轉變。徐仲毅直言,「我們的精力會花在解決這個資料到底是不是正確的這件事情上面」。工作人員須即時監測儀器運作狀態,過濾動物闖入和環境雜訊造成的數據突跳,並透過比對鄰近測站與雷達回波,判斷數據異動究竟是設備故障,還是真實發生的極端天氣。

整體而言,衛星與雷達等遙測系統負責觀測大範圍的天氣系統移動與發展;地面測站與高空探空則提供精確的點位真實數據與垂直大氣結構。地面的實測數據能反過來校驗遙測系統的推估,三者相輔相成,串連起從高空到地面、從大範圍到小尺度的立體氣象監測網,為臺灣的天氣預報與災害防救提供數據支撐。

四面環海更要掌握海況!浮標、潮位站全面監測海域變化

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臺灣作為一座海島,無論是沿海居民的防災應變、漁民的海上作業,或是民眾的離島航運與水上休閒,都與周遭海域的變化息息相關。然而,相較於陸地上密密麻麻的觀測站,浩瀚無垠的大海缺乏基礎建設,要即時掌控海況極具挑戰。氣象署海象氣候組海象監測科科長宋紹良指出,海象監測科的主要職責,就是維運氣象署遍布臺灣周邊的海象觀測網,透過第一手的即時監測資料,為劇烈天氣、颱風及海嘯警報提供最堅實的決策依據。

目前氣象署建立的海象觀測網,包含12座海氣象資料浮標站、30座沿海潮位站,以及1座位於臺東成功的浮球式波浪站。宋紹良說明,12 座浮標站分布於臺灣周邊及離島海域,最遠的東沙島浮標距離臺灣陸地超過200公里,負責收集海面上的風速、風向、海流及波浪等數據;30座潮位站則設於陸地邊緣,監測沿海水位變化與海溫;臺東成功的浮球式波浪站則專精於當地海域的波浪觀測。

為了讓這些獨自漂浮在海上的觀測站穩定運作,技術團隊克服了嚴酷的環境限制。宋紹良展示浮標模型時提到,浮標殼體內部是一個密封空間,裝載著資料處理器與蓄電池。由於海上沒有實體電線與網路,電力主要靠頂部的太陽能板充電供電,並搭配鉛酸電池或鋰鐵電池儲能;通訊方面,他也解釋「一般比較近岸,我們可能會利用4G、類似手機基地臺把資料回傳,比較遠洋的部分像是東沙島浮標,我們可能就會利用衛星的方式把相關資料即時傳送回來」。

劇烈天氣下最前線警報器!海象觀測升級築起民眾安全防護網

與陸上氣象站「壞了隨時派人去修」不同,氣象署並沒有自己的船隻,必須仰賴民間漁船、國科會研究船或海軍測量船協助。宋紹良表示,工作團隊通常會在陸地上將觀測儀器、浮標與錨繫設備全部整備組裝完成,採取「一套換一套」的方式,原則上每年做一次布放與回收。

不過這種運作模式帶來了極大的維護挑戰。當海上資料突然中斷或出現異常時,工作人員無法立刻衝到現場,只能透過背景知識進行「推理」,研判究竟是儀器故障還是天氣劇烈變化所致。為確保官網公開資料與防災單位決策不失真,氣象署採用自動化檢核與人工審查雙軌並行。「人工的部分其實還是有扮演他的重要性」,宋紹良說,極端天氣下自動化機制有時會誤把正常數據當成錯誤值剔除,這時就需要經驗豐富的人員進行人工判定,若確認異常則會立即暫停供應,確保資訊準確度。

當颱風或劇烈天氣襲來,海象觀測網便成為最前線的警報器。以長浪與巨浪為例,氣象署訂有明確的告警標準:當波浪週期達8秒以上且浪高達到1.5公尺時,就會發布「長浪即時訊息」;若浪高達到6公尺,則會觸發嚴重的「巨浪告警」。此外,針對可能引發海水倒灌的暴潮,潮位站會即時監測水位變化;位於臺灣東南與西南外海的2座海嘯預警浮標,則能針對遠地大地震引發的微小水位異常進行監測,爭取寶貴的預警時間。

面對氣候變遷帶來的極端天氣,氣象署正積極進行海象觀測升級。在「全域陸海空計畫」支持下,除了改善龍洞等站點在連日陰雨下的電力與衛星通訊,也嘗試引進鋰鐵電池、燃料電池等新技術,並與專業單位交流研發海上無人載具。宋紹良強調,雖然海上建站困難重重,但透過跨部會資料共享,氣象署將持續提供精準的海象資訊,無論是藍色公路航運、休閒漁港預報,還是衝浪潛水等沿海活動,都能讓國人獲得最完善的安全保障。

【劇烈天氣下被改寫的日常-當地球改變,我們該如何應對?】完整專題請點此

分析說明

分析區間:本文分析時間範圍為2023年8月11日至2026年8月10日。資料來源:大數據(股)公司旗下輿情分析軟體《KEYPO大數據關鍵引擎》。研究方法:《KEYPO大數據關鍵引擎》輿情分析軟體擁有巨量資料,以人工智慧作語意分析之工具資料蒐集範圍:每月處理2000億以上中文資料的網路社群大數據資料庫,其內容涵蓋Facebook、YouTube、Threads、TikTok、Instagram、新聞媒體、討論區、部落格等網站,針對討論『劇烈天氣』相關文本進行分析,調查「網路聲量」(註)作為本分析依據。

*註 網路聲量:透過『KEYPO大數據關鍵引擎』輿情分析軟體,計算社群討論及新聞報導提及的文章則數,聲量越高代表討論越熱,能見度越高。