Monitoring and modeling for environmental intelligence 王國英 Crises and Opportunities in Environmental Study環境的危機與轉機國際研討會(五）

10:30～10:50 講題：Monitoring and modeling for environmental intelligence
演講人：王國英主任，國立中央大學環境研究中心

http://www.youtube.com/watch?v=P6r5V05EkCs 1545

王國英主任此次演講內容，已經中央大學校訊有報導：

鍥而不捨的精神 「太平洋溫室效應氣體觀測計畫」全球首航

http://sec.ncu.edu.tw/ncunews/169/develop_102.html

在國科會也有報導：

台灣起飛 提供從太空到海面3D大氣資料

http://web1.nsc.gov.tw/ctpda.aspx?xItem=10008&ctNode=75&mp=8

內容轉載：

1. 鍥而不捨的精神 「太平洋溫室效應氣體觀測計畫」全球首航

2009年夏天南台灣豔陽高照，鐵達尼般的長榮海運「長巨輪」緩緩駛進高雄港，中央大學的科學團隊已迫不急待將船測儀器安裝在船首，進行歷史性的全球首航。因為這一刻，為期廿年的「太平洋溫室效應氣體觀測計畫」（Pacific Greenhouse Gases Measurement，簡稱PGGM）將正式啟動！

　　兩位計畫主持人大氣系王國英教授和化學系王家麟教授放下身段，與研究生一同小心翼翼搬運觀測儀器。看著儀器被順利吊上貨輪那一刻，王國英形容，「內心是既興奮又感動！」

首次海上觀測資料　彌足珍貴

　　這個小型探測器，潛藏在船首擋浪板後方，隨著長巨輪遠征千里，以「孔」窺天的方式，一路吸取海上的空氣，再利用光學原理分析空氣中的CO2濃度。十三天後返回台北港，科學團隊取得全球第一筆西太平洋海上資料，彌足珍貴。

　　王國英表示，此計畫目的在建立完整的太平洋地區溫室效應氣體觀測平台，整合了長榮海運海上和中華航空空中觀測資料，以及福爾摩沙衛星三號的全球觀測資料，進行交叉驗證，讓科學家有機會對全球暖化問題抽絲剝繭。

　　他說，人類一年大約排放300億噸的CO2至大氣中，近幾年大氣CO2的年增加率為1.93ppmv/year，相當於每年增加150億噸的CO2，為數可觀。我們每年所排放的CO2中約有一半是留在大氣中繼續累積，另一半則仰賴地表與海洋的吸收。

　　「但地球何時會像吸飽水的海綿，無法再作用，誰也不知道。」王國英說。

　　人類自工業革命以來，因石化燃料的使用，產生了大量的CO2，它就像個「大煙囪」不斷產出，而大自然究竟如何移除CO2，一直是個未知數。目前全世界所有研究都僅限於模擬，並沒有實際觀測資料，此次的計畫能率先取得海上觀測資料，深具歷史意義。

　　王國英說，台灣屬於海島型國家，每年夏天容易受到颱風侵襲，颱風的形成與海水增溫有一定關係，了解海上CO2濃度變化，有機會了解其中的微妙關係，進而掌握大自然反撲的力量。

劍橋博士「英國王」　讓世界看見台灣

　　英國劍橋大學大氣化學博士的王國英，泛黃的劍橋球帽一直他的識別標誌，此次計畫的順利推動，讓他「英國王」的封號不脛而走。他說，劍橋的教育養成，培養出恢宏的世界觀，讓人懂得從大處著眼，多思考大環境問題。儘管有許多困難，但千萬不要自我設限，要勇往直前。

　　他在1994年於劍橋大學攻讀博士時，得知了劍橋與歐盟合作，利用商用民航機進行大西洋地區CO2資料。他靈機一動，心想這項綠色計畫，為以遺漏了最寬闊、活動人口最多的太平洋呢？於是2008年在台灣有了發起「太平洋溫室效應氣體觀測計畫」之原始構想，獲得了國科會、環保署、中研院和中央大學的支持。

　　為了實際取得觀測資料，他更不辭辛苦地奔走於國內大型民間企業，包括兩大航運龍頭－中華航空和長榮航空，爭取群組機隊加入；為取得海上觀測資料，更走訪長榮海運、中油公司，不但商用貨輪加入，連油品探勘船也派上用場。

　　一步一腳印，王國英感謝一路上有許多貴人相助。他半開玩笑地說，「高爾(Al Gore)或許是其中之一吧！」因為他喚起了世人對全球暖化議題的關注，讓他在爭取民間業者支持時，既使他們正面臨高油價、金融海嘯的雙重壓力，但仍願意犧牲營運成本，為國際社會盡一份心力，精神令人感動。

　　「台灣雖小，這項計畫足讓世界看見台灣！」王國英信心十走地說，此計畫2008年2月在比利時布魯塞爾與歐盟簽訂合作協議；同年8月更獲得美國國會助理團的來台實地參訪，國際會議上更獲得高度矚目。

太平洋溫室效應氣體觀測計畫，為產官學研的充份合作成果。朱韻璇攝
鍥而不捨的精神　成果指日可待

　　 中央大學校長蔣偉寧指出，從這個計畫規劃到執行，充份看到科學團隊鍥而不捨的精神，他以「天羅海網」來形容這項計畫的周延性，就科學研究上，是一大突破！

　　中央研究院副院長劉兆漢說，這個計畫是國內產官學研的充份合作，就算在國際上都十分罕見。台灣雖非官方聯合國成員，但這項計畫珍貴的科學研究資料，卻可以協助台灣累積國際談判資本，爭取國際發言權，讓台灣面臨全球減少排放CO2的壓力下，避免被邊緣化。

　　國科會主委李羅權表示，海洋佔了地球四分之三的面積，但海洋與CO2的研究太少，這項計畫具有創新性，成果指日可待。

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2. 台灣起飛 提供從太空到海面3D大氣資料

台灣將啟動太平洋溫室效應氣體觀測計畫（Pacific Greenhouse Gases Measurement (PGGM) Project），建造全球最大的空中和海上溫室效應氣體觀測平台，並於2009年起開始，進行全球大氣和全球海洋邊界層溫室效體濃度的長期監測，至少觀測20年，以助國際進行全球暖化和全球氣候變遷的研究。計畫主持人中央大學大氣系教授王國英說，本研究計畫將整合福爾摩沙衛星三號的掩星觀測和中華航空公司的飛機觀測資料，以及長榮海運貨輪的觀測資料，建立一組太平洋地區溫室效應氣體的三度空間分布資料，這將會是台灣送給全世界一個最好的禮物。
台灣貢獻全球從太空到海面的3D大氣資料
中央大學大氣系教授王國英表示，太平洋觀測計畫的重點工作之一是要結合福爾摩沙衛星三號的全球水汽觀測資料。福衛三號於2006年發射升空之後，收集全球溫度、水汽和電離層電子密度等寶貴資料，其中溫室效應氣體的水汽對於了解未來氣候變遷以及天氣預報上扮演很重要的角色。福爾摩沙衛星三號的全球觀測資料現在已被全球主要的氣象單位如歐洲中期氣象預測中心、英國氣象局、美國國家環境預測中心和法國氣象局使用以進行每日天氣預測。
太平洋觀測計畫的空中觀測平台，將由中華航空公司提供波音機隊B747-400飛機進行二氧化碳濃度的觀測，以及中華航空公司提供的A340-300飛機進行水汽、臭氧、一氧化碳、氮氧化合物等氣體以及雲物理的觀測。太平洋觀測計畫的海上觀測平台，將由長榮海運公司提供國際貨輪進行國際海域的觀測。太平洋觀測計畫的一項特點是配合每日從事商業飛行的國際商用民航機以及從事商業貨運服務的國際貨輪進行大氣溫室效應氣體的觀測，因此觀測的工作不會影響平常的商業營運，同時也因為商業營運的特性將使得觀測資料的收集頻率更為規律且更為頻繁。
結合這些優勢，我們將有機會收集到太平洋地區從40公里高空至海面上的溫室效應氣體濃度資料，分別由福衛三號提供從地面到40公里高度的大氣數據；華航在高空中飛行觀測，提供起飛、降落時收集到的數據，以及高空9-12公里的數據；貨輪則提供100公尺以下海洋邊界層的觀測資料。
空中巴士觀測所需的儀器，造價約50萬歐元，將透過與歐盟的IAGOS計畫合作獲得；波音飛機觀測所需的CME儀器，將購買日本航空目前使用的相同儀器；貨輪的觀測儀器，一部分由中央大學製造，一部份將透過與英國劍橋大學合作而取得。所有的儀器預期使用10年以上，以提供太平洋地區溫室效應氣體的長期觀測資料。
中央大學大氣系教授王國英1994 年在英國劍橋大學進行研究時的劍橋大學大氣科學中心為歐盟的商用民航機大氣觀測計畫－－MOZAIC（Measurements of OZone and water vapour by in-service AIrbus airCraft）計畫的核心成員之一。2000年回台灣到中央大學任教後，仍持續與MOZAIC保持聯繫，擔任MOZAIC的CO-PI 之一。他說，從MOZAIC 1994-2007 飛行路徑顯示，他們還有一塊主要海域沒有觀測到－－太平洋，MOZAIC 團隊目前最為遺憾的就是沒有北太平洋飛行航道上的觀測資料。王國英得知他們積極找尋飛越太平洋的航空公司參與計畫，因而積極促成了中華航空公司參與MOZAIC 的下一階段計畫IAGOS（In-service Aircraft for a Global Observing System），於今年2月18在布魯塞爾與德國國家實驗室及法國國家實驗室簽署「溫室氣體太平洋觀測計畫合作備忘錄」，正式加入歐盟執委會(Eruopean Commission)主辦之「溫室效應氣體觀測計劃」。
中華航空和長榮海運公司，長期以來關注環保議題。為參與台灣的PGGM計畫以及歐盟的IAGOS計畫，犧牲營運利潤，於機身及貨輪上搭載監測儀器，提供協助，所蒐集資料，將與福爾摩沙衛星三號的資料相互驗證，提供全世界使用，為全球暖化議題及地球環境保護，善盡世界公民的責任。
第一架飛越太平洋上空蒐集大氣資料的商用民航機，將於2009年6月從台北起飛。波音飛機的觀測任務預計於2008年底至2009年初展開；空中巴士A340-300的觀測預計於2009年夏季展開；空中巴士A330的觀測預計於2010年夏季開始；貨輪的觀測預計於2008年底至2009年初展開。
未來，華航和長榮的標誌也將與其他歐洲知名航空公司的標誌一起出現於歐盟的報告、世界氣象組織的報告，及一切所有和IAGOS有關的報告。
台灣產官學界跨界攜手合作抗溫室效應
王國英表示，本計畫得以推動，仰賴外交部、環保署、國科會、中研院、華航、長榮等產官學界的高瞻遠矚。
根據1996年聯合國氣候變化「政府間氣候變遷研究小組」（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）之預估，認為若要在21世紀末將二氧化碳濃度穩定在工業革命前的兩倍（550 ppm），則目前全球排放量必須削減一半。但在1992年簽訂「氣候變化綱要公約」後，全球二氧化碳濃度仍在不斷上升。2008年 1 月開始執行具有法律力的京都議定書（Kyoto Protocal），規定37個先進國家在2008年至2012年以前的平均碳排放量，必須比1990年代減少5%。
王國英說，減少溫室氣體可說已是全球共識，歐美先進國家紛紛投注大量資源從事相關研究。日本航空自1993年起使用Boeing觀測全球和區域CO2，歐洲自1994年起使用Airbus觀測全球和區域H2O、O3、CO，美國NASA於2008年發射造價3億美元的軌道碳觀測儀（Orbital Carbon Observatory, OCO）進入太空，開始監測全球每個地方的CO2排放指紋（fingerprint）特徵。日本溫室效應觀測衛星（Greenhouse gases Observing Satellite, GOSAT）將於2009年1月升空，觀測CH4、H2O、O3、CO2。
這些CO2排放大戶的積極準備證明人類面臨前所未見的挑戰，Kyoto的嚴格管制力量也非同小可。面對這些全新的挑戰，我們在台灣必需要有的新的思維方式，找出我們新的著力點，從而看出新的機會。面對此一必然趨勢,台灣必需能夠提供我們的全球和區域溫室效應氣體觀測資料，以累積科學研究（溫室效應氣體排放量計算）和國際談判的資本，以避免台灣在全球溫室效應氣體管制的談判過程中邊緣化，做出能夠對全球溫室效應氣體管制有實質貢獻的事情。
歐盟MOZAIC、IAGOS接力觀測大氣
1993年，由歐洲科學家及空中巴士（Airbus）所發起的MOZAIC，透過歐盟，主要為法國、德國、英國共同執行，自1994 年開始執行迄今，整個計畫在明年將屆滿15週年。MOZAIC的1994-2004計劃執行期間有5架參與此計劃的商用民航機，包括法國航空公司、德國航空公司Lufthansa、奧地利航空公司和比利時Sabena 航空公司（Sabena 後來由非洲的Namibia 航空公司取代）。
該計畫利用空中巴士A340-300進行商業載客飛行的同時，觀測大氣裡的溫室效應氣體如O3、NOx、CO、NOy等的變化情形。由於MOZAIC飛機的飛行區域為對流層頂，距離地面9-12公里，該區域的溫室效應氣體觀測在MOZAIC之前幾乎不存在，因此MOZAIC的觀測資料對大氣科學界起了很大的衝擊，包括很多的論文發表於JGR、Science和Nature。目前MOZAIC的3架空中巴士A340飛機現在還在持續的進行觀測資料的蒐集。
台灣投入20年的長期抗戰
由於計畫長達20年，第一期計畫為時3年，第一年度的預算將部份支付波音飛機的儀器費用，而第二年度和第三年度的預算將支付飛行A340-300和A330一年的部份燃油費用。
後期所需費用，將持續尋求政府相關部門與企業界的支持，環保署和外交部已表示願意部分支持此計畫的延續性觀測計畫，將來亦將尋求長榮航空的參與以進一步增加觀測機隊的機數。如此一來，透過台灣自己的衛星福衛三號、商用民航機，和貨輪的觀測資料搜集，我們將可暸解溫室效應氣體未來10年、20年在太平洋地區的濃度變化情形，有助於國際社會在全球暖化和氣候變遷的情形之下，對全球大氣的觀測和情況暸解。