【實驗傳奇】鷹蹤現形 氣象雷達新析

撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/陳弘岱(經典雜誌攝影)

家張小嫻說:「守候的本身,便是愛情,不需要有任何的結果。」守候的甘苦,遠距的戀人知道,等候鷹群過境的賞鳥人也嘗過。墾丁社頂公園凌霄亭從九月起就有多雙熱切的眼睛仰望天空,深怕錯過猛禽遷徙。

「讚讚讚讚讚讚讚!」台灣猛禽研究會的大哥拿起大砲鏡頭,快門機關槍式地連發。我以為有什麼好東西,順著方向看去,一隻一臉跩樣的林鵰在樹頭上打盹。九月初的這天,除了幾隻家燕、日本松雀鷹和零星的鳥兒,沒看到半隻主角──赤腹鷹(Accipiter soloensis)和灰面鵟鷹(Butastur indicus)。但「空等」似乎不減損賞鳥人的熱情,據說這些人患了「鳥癌」、中了「鳥毒」,就算望著天空都能飲鴆止渴。

凌霄亭上還有幾張不太甘願的臉,除了每七、八分鐘起身對天空拍照,其餘時間就鬆著臉、眼神失焦地飄著。

這些是長榮大學環境資訊研究中心賴信志教授的學生,不甘願是有原因的,平日打電動到半夜好幾點的小宅男,被要求早上四點起床。四個人靠著一台不太靈光的手排重機車,由一個會認路的同學來回三趟,把其他成員從住宿的社頂工作站運送到社頂公園停車場。

路途不遠,但要在漆黑中穿越大小石頭及雨後冒出的小瀑布時還頗令人心驚。沿途還會跳出幾隻想不開的梅花鹿、各種各樣的蛇、用獠牙挖著樹根的山豬、加上民間流傳的鬼故事,讓這段路顯得十分漫長。之後還要靠比月光還微弱的手電筒,摸黑走過泥濘溼滑的山路,才能到達賞鳥視野最好的凌霄亭。

雷達怎麼賞鳥

這幾個小朋友做的事情很簡單,就是利用魚眼相機拍天空的雲。這是「墾丁國家公園猛禽遷徙資訊系統建置計畫」(簡稱「鳥計畫」)的一部分。簡單說來,整個計畫想利用墾丁氣象雷達站的回波資料來辨識猛禽,進一步歸納猛禽產生的回波訊息。如果順利的話,未來也許能作為特定猛禽抵台的預報系統。

墾丁氣象雷達外表像顆綠色的足球,內部是碟狀天線。天線隨碟子朝著不同仰角、方位轉動,並主動發出電磁波束,電磁波撞擊到空氣中的物質產生回波,雷達再自己接收回波,然後得到半徑兩百五十公里左右的水氣分布情形。

關鍵字是「物質」!雷達不會告訴你打出的電磁波撞到了什麼,可能是氣象局想要的水氣分布,也有可能是飛機、高山、鳥群等等。對於報氣象的人來說,地形、飛機、鳥群所產生的是「雜訊」,但對鳥計畫來說,若能辨識哪些雜訊就是要觀察的鳥,這些雜訊就能垃圾變黃金,成為生態研究上的要角。

台灣四個氣象雷達全為「都卜勒雷達」,就是應用都卜勒效應(The Doppler Effect)的雷達。都卜勒效應告訴我們,為何在睡夢中也打得到蚊子。當「嗡嗡」頻率越高,就算不用睜眼就知道牠飛近了,頻率低就知道牠飛遠了。蚊子當然不會故意「嗡」得比較尖銳讓你打牠。拍打翅膀的「嗡嗡」頻率是固定的。造成我們聽覺的差異,就是都卜勒效應。都卜勒效應除了適用在聲波,也適用於由雷達所發出的電磁波。

拜都卜勒效應所賜,雷達不僅能從回波強度得知物質的分布,還能判斷「徑向速度」,也就是物質朝雷達方向的移動速度,以及回波的分散程度(如果電磁波撞擊到的是同一種物質,彈回的回波組成單純,分散度就小;如果夾雜著水氣、飛機等等,分散度就會大。可以藉此判斷回波中是否有多種物質)。

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【追鳥新科技】

遷徙是鳥類最重要的行為之一。從遷徙的原因、時間、飛行結構、遷徙路徑都是科學家最想解開的謎。傳統追蹤遷徙路徑的方法是「繫放」:某地的人抓到鳥後,在鳥腳繫上標有號碼、國家、地址的腳環(如右圖為二○○八年在彰化漢寶溼地繫放往南遷徙的鷹斑鷸),研究人員在鳥腳繫上代表個體身分的金屬環,及代表台灣的白、藍色足旗,期盼鳥飛到下一地時會被人發現並回信告知鳥的所在。

這是非常需要「緣分」的調查法,僅千分之一的鳥會被回收。繫放後會被撿到的機率已經很小了,撿到這隻鳥的人還要有相當素養與熱心願意寫信告知,機率更是少之又少。繫放研究中最有名的鳥是一隻北極燕鷗,牠在一九八○年一出生就被繫上腳環,直到二○一○年九月還穿梭於南北兩極間。初步估算,這隻「鳥瑞」這輩子已經飛了九十六萬五千六百一十公里,足以來回地球和月球好幾趟。

隨著科技進步,有更多「不求人」的追蹤方法。除了雷達監測及發報器追蹤外,還有其他監測鳥類路徑的方法,像是利用被動式微晶片(Passive Integrated Transponder, PIT),這科技廣泛用在捷運悠遊卡上,就是讓鳥植入或繫上晶片,只要經過辨識器,不需直接碰觸就會記錄鳥經過哪裡。缺點是,鳥要不要經過辨識系統也很難控制。

另外也有人想到,如果手機基地台可以大略找出發話位置,乾脆也讓鳥帶著手機好了。當然,鳥兒們不會需要太多功能,只留下全球行動通訊系統定位就夠了。

墾丁氣象雷達 ↑ 建置期間尚可見雷達罩中碟型天線的墾丁氣象雷達,是觀察猛禽的遙測設備。(圖片提供/墾丁氣象雷達站)
發報器 ↑ 揹著衛星發報器的灰面鵟鷹。發報器會不斷發送訊號,由Argos衛星定位,再將資料傳回衛星接收站以提供遷徙路徑訊息。(攝影/林文宏/台灣猛禽研究會)
水氣分布資訊 ↑ 架於屏東水泉國小的全天空相機,可過濾雷達上水氣分布資訊。氣象雷達圖傳回長榮大學,再分析出清晰的猛禽訊號。
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