http://www.rhythmsmonthly.com/?p=9317
這次要用力感謝漂亮有氣質的佳艷學姊，
被我拖累誤上賊船
還把學姊吐的事拿來貫串全文，
學姊不要不理我啊～～～
還要用力感謝在美國的熊同學，
很有耐心的指導、也給了很多建議。
希望你在美國好好活著啊！
文章裡有一段寫說船上生活很無聊，
無聊到船員把經典雜誌都看了好幾遍。
這是真的，不是廣告！
只是...臨時靠港的時候，
船員就跑去買壹週刊了...
附上一張大肚子照片（好像是邱sir還是陳大哥拍的），
孩子已經生出來了，
謝謝大家關心：P
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大標：聽海
小標：聲納探勘新能源
撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/劉子正(經典雜誌攝影)
因為鋒面和沙塵暴夾擊，又灰又重的天空下，海研一號飄在離台灣本島二十幾海哩的西南海域上，隨著起伏的浪大力擺動，一下仰著天、一下幾近俯向海。船上的人像竹篩裡被滾來滾去的元宵，沒人坐的旋轉椅一圈圈轉個不停，桌面的筆也咕嚕嚕滾來滾去。本來在「電儀室」熱烈聊天的研究人員逐漸安靜，接著開始打嗝反胃，最後陸續回房休息，剩船員和一、兩名研究人員堅守崗位。
我躲在甲板下的住艙，以胎兒姿蜷縮在下舖床板上，努力忽略讓反胃加遽的燃油味。不知過了多久，「喀啦」一聲，我的室友、中央大學地球物理研究所博士生古佳艷拿著塑膠袋回到房裡，說了句：「老師說，今天晚上要靠港。」接著就「嘔……」地吐了起來。
我馬上反射式地做出躲避空襲的動作——摀耳朵、遮眼睛、張口呼吸，免得五官察覺到嘔吐的跡象。原來「我倆在同一艘船上」的義氣，也不過如此啊！
這是我在研究船海研一號上的第四天。研究進行一半，因為風浪太大船隻臨時返回高雄港避風，研究暫緩一天再繼續。我掙扎著要不要趁機逃回家，看到船員一副「我賭這小妞待不下來」的樣子，牙一咬又繼續這趟旅程。
海研一號上大致分為兩批人，五、六名中央大學地球物理研究所許樹坤教授帶領的研究團隊，以及十幾位船員。研究團隊抱著馬桶吐的時候，船員們還可以輕鬆地吹著口哨走來走去。我問一個船員：「你們不暈嗎？」他聳聳肩說：「這樣的風浪算小case！可是實驗室的人都倒了，我們也不能繼續開啊。」
●水下探測以耳代目
我在海研一號度過八天的海上生活，是為了參與尋找目前最熱門、最有潛力的替代能源——「天然氣水合物」。根據過去的調查推測台灣西南海域有這項能源，研究學者還在積極地用不同方法「猜」出確切位置和含量。
探索地球的地貌、構造就像菜市場買西瓜，沒辦法剖開試吃，只能敲敲打打，聽地球回傳的聲音來判斷內部構造。開採能源這件事也真的像買西瓜，除非真的吃到，否則誰都說不準西瓜到底甜不甜。
想知道哪裡有天然氣水合物，最直接的方法就是到處採樣。但採樣成本高，在先前必須用各種間接的方法來推測，比方說測量地底溫度、不同地層的電阻、磁力值等等，如果幸運獲得「大滿貫」——不同方式的調查結果都顯示某地有天然氣水合物的存在，那就可以邁入下個階段的探勘了。
猜也有猜的門道。在陸地上，若想尋寶，可以利用望遠鏡、雷達、衛星等等設備來觀察；但在水下，再好的望遠鏡、衛星都英雄無用武之地。水的密度是空氣的上千倍，光線和電磁波在水中能量衰減得非常快，所以就算是很乾淨的水，幾十公尺下也是一片漆黑。電磁波也一樣，下雨的時候衛星電視、廣播會開始收訊不良，就是因為水對電磁波產生吸收和散射造成能量衰減。
但「水」雖非是光線和電磁波的菜，卻是聲波的最愛。光線和電磁波的傳播最怕密度高的介質，但聲波在水中和固體等密度高的地方，就真的是如魚得水。聲波在空氣中速度是每秒三百四十公尺，到水中跑得飛快，速度高達每秒一千五百公尺。而且聲波在水中衰減的速度是在水中的百分之一。各方面來說，聲波都是水中的探測利器。
在聲波成為探測海底形貌的工具前，想要測量海的深度，要用繩索綁鉛塊丟到水裡，等鉛塊碰到了底，再來看繩索放了多長來推算水深。這種方法測個淺海還可以，如果要測深海區域，除了要弄到夠長的繩子，也很難感覺鉛塊碰到底了沒。
至於聲波能跑多遠，主要看聲波的頻率高低。頻率高的，收到的訊號解析度好，對觀察細部構造幫助較大，但能量衰減得快，看得比較淺層；頻率低的，解析度雖然不好，但由於可以穿透海底幾千公尺，可以做為有效的初步調查。
●穿透地層的反射震測法
前一陣子被民眾和環保團體抗議太吵、會影響鯨豚生態的「反射震測」，就是相對來說比較低頻的方法，一般在一百五十赫茲以下。現在如果上美國研究船上進行測炸，就會發現有組特別的編制人員，頭戴耳機監聽附近是否有鯨豚出沒，如果有的話，就要暫停炸測。
反射震測的作業法就是在船的後面，靠近水面處拖著一組空氣槍，空氣槍後面又拖著一長條裝著受波器的線纜來接收回傳的聲波。空氣槍會發出「碰」的聲源，聲音會穿透海水直奔海床，一部分的能源撞到海床會反射回來，由受波器接收：另一部分會繼續往海床下走，當撞到不一樣的岩層，會再產生反射由受波器接受，直到震波能量消失。
反射震測雖然解析度不高，但因為可以看到海床底下數千公尺的地層，對於尋找天然氣水合物有很大貢獻。由於天然氣水合物必須存在低溫高壓下，所以除了少數可在極地等寒冷的地方可以找到，多數還是存在於水深五百公尺以下的地層中。
隨著海床之下深度越深，理論上岩層的密度會越來越高，聲波的傳播速度也會越來越快。但是，夾有天然氣水合物的地方，通常也代表多少有解離出來的氣體。由於天然氣水合物分解出來的氣體和其上下的固體密度差很多，導致聲波傳播的速率也不一樣，因此接受器會發現，本來隨著海床深度加速的聲波，到了某個深度時速度突然慢了下來，這種現象出現在反射震測的訊號中叫做「海底仿擬反射」(BSR, Bottom Simulating Reflector)。如果調查發現BSR時，可以推測有天氣然水合物解離後的氣體存在，進而判斷天然氣水合物也隨之存在。
BSR是天然氣水合物是否存在的指標之一，但也有可能只是個幌子。因為BSR是聲波突然減速造成的，如果地層中僅有甲烷氣體，而沒有天然氣水合物，聲波也一樣會減速。如果只憑BSR便開挖，有可能只會挖到氣體，而非天然氣水合物，也因此，天然氣水合物的存在還要搭配許多其他指標來重複確認。而其他天然氣水合物的指標，是需要靠其他聲納設備，像是底質剖面儀、側掃聲納等才能有效觀察。
●泥火山洩天機
其實這些設備的原理大同小異，都是利用聲波的往返來「看」海床以及海床下的形貌。底質剖面儀因為發出的聲波頻率較高，所以能穿透的深度僅達海床下一、兩百公尺。好處是解析度高、可以把淺層海床看得一清二楚，輸出的圖像就像是精細的工筆畫。
正常情形下，海床下會堆疊一層黑一層白如樹木年輪般分層的沉積層，但如果底質剖面顯示出一
塊白白的區域，表示可能有甲烷氣體或流體向上填充在裡面，同時暗示此區附近有天然氣水合物存在，也有部份天然氣水合物解離成氣體，並順著管道冒至地表。
有次，船上電儀室中輪班人員已頻頻打哈欠，快睡著時，底質剖面圖忽然出現噴發的泥火山。博士後研究員蔡慶輝率先大喊「噴了！噴了！」所有人頓時醒過來，果然看到約一百公尺的氣體噴柱，在一片平緩的海床上形成一個蕈狀。但是掃瞄完了泥火山，接著又是一片無聊的緩坡，大家又開始昏昏沉沉了。
看到海床噴出氣體會如此興奮的原因，是因為噴氣暗示著天然氣水合物的存在。而海床噴氣過後或正在噴氣的海床上經常會留下泥火山的地貌。泥火山形成的原因有兩種，一種是由泥岩層推擠、產生破洞所以泥漿噴出。另外一種可能就是天然氣水合物解離，分解成甲烷和水沿著斷層或破碎處噴出。
如果說使用反射震測和底質剖面儀，是幫海床下的世界照X光，那「側掃聲納」就是幫海床拍照。側掃聲納雖然沒辦法穿透海床，但海床上的一切都可以「看」得清清楚楚。二○○二年華航澎湖空難時，許樹坤教授就曾經受委託以側掃聲納尋獲飛機殘骸。
側掃聲納特別之處，在於可以根據聲波撞倒海床後彈回來的「回散射」強度，來解釋海床的坡度、質地等等。通常陡坡比緩坡之回散射強度高，在圖像上看起來會比較亮。另外，如果海床下是鬆軟的沉積物，聲波能量衰減得快，影像較暗：如果海床堅硬，就會有比較強的反射，影像就會一片光亮。如果看到一片灰暗中有不自然的方形亮區，那就可以懷疑是不是有沉船或人工產物。這也是為什麼側掃聲納常被應用在水下考古，或是搜尋溺水者的用途上。
側掃聲納可以區分海床的軟硬，這對尋找天然氣水合也有幫助。因為天然氣水合物的甲烷氣很容易漏到海床附近，並進一步與海水裡的硫酸根結合形成堅硬的自生碳酸鹽礁。通常有甲烷氣的海床處，也會有深海螃蟹或貝類等生物群落。這些徵兆都會反映在影像亮度上，而成為判斷海床下是否有天然氣水合物的存在的指標。
●豪宅身價的拖魚
這次許樹坤教授的研究，就使用了底質剖面儀和側掃聲納。這兩樣儀器和其他測量水深、溫度的設備一起被裝進玻璃纖維製的「拖魚」中。開始作業後，就會被拖在船後方、靠近海床處。這次航期作業的第一天，這隻拖魚全身鮮黃晶亮，看起來可神氣了(但沒想到幾天後拖魚尾翼掉了好幾個，外殼也布滿汙泥刮痕)。要下海的時候，所有人都擠到甲板上，指揮的、拿工具箱的、顧絞機的、穩住拖魚的、來拍照湊熱鬧的都來見證這下水典禮。
拖魚下水後，激起一陣水花，看來就像活生生的魚緊跟在船後。隨著纜繩越放越長，拖魚逐漸不見蹤影。大夥兒目送它下海後又從甲板湧進電儀室，一堆頭塞在密布的電腦螢幕前，看是否能夠順利收到聲納放出的訊號。
控制拖魚其實就跟放風箏一樣，由纜繩控制距離海床的高度，海床上升，纜繩就收一點，海床走下坡，纜繩就放一點。盡量讓拖魚保持在離海床三、四十公尺左右的高度，才能收到清楚的訊號，又不會撞倒海床。萬一不幸纜繩來不及收回來，眼見就要撞上海床，只有趕快請駕駛台加速，如果往前有個衝力，就會讓拖魚浮起來。同理，如果船速突然變慢，或是轉彎，拖魚就會突然下沉。
控制拖魚是個「想靠近又怕受傷害」的遊戲。拖魚越靠近海床，收到的訊號就會越清楚，但撞到海床的機率就增大，這是最令人擔憂的事。拖魚搭載的設備高達新台幣兩千萬元，隨船協助資料處理的致遠管理學院數位娛樂與遊戲設計學系副教授張逸中都叫它「法拉利」，也最愛捉弄許樹坤老師說：「如果撞倒了，你家豪宅就要賣掉了。」
有次海床開始急速上升，拖魚開始「嗶嗶嗶」發出離海床不到三十公尺的警告。偏偏收放纜繩的絞機卻在這時候故障，纜繩突然收不回來。蔡慶輝大喊「加速！」，瞬時整個電儀室開始沸騰，此起彼落大喊「加速！加速！」值班船員跳起來，抄起對講機指示駕駛台加速。本來談笑風生的許樹坤教授也愣住，直直盯著螢幕。危機過後，拖魚有驚無險，他噓了口氣說笑說：「心臟快停了。」然後又笑嘻嘻地說：「現在老了，比較沒膽，我們以前都玩十公尺以下的。」
●苦長的海上生活
一般來說，船上的日子辛苦又漫長。因為臨時靠港的關係，作業時間被壓縮，研究人員開始二十四小時輪四班作業。
在二十四小時作業模式下，最辛苦的就屬儀器保母邱協棟技士了。船員和研究人員可以輪班，但只有他一個人能處理設備問題。纜繩收不回來？找邱Sir；控制器沒電？找邱Sir；磁力儀有問題？找邱Sir；就連我要請教許樹坤教授問題時，他經過邱協棟旁邊也丟了一句：「不要跑太遠，等一下還可以問你。」
輪班的時候，如何打發時間並保持清醒是最大問題。在沒有網路、手機收訊的茫茫大海中，殺時間最好的方法就是看片子，可惜我低估了船上無聊的程度，帶去的日劇跟韓劇因為沒有計算好每日配額，頭兩天就看完了。但是電儀室氣氛認真嚴肅，別說看片子了、連音樂都沒人在聽，所以只能聊天。大夥兒從賽鴿到親子教育，從十幾年前誰的微積分考幾分，到線上遊戲攻略通通都聊過了。話題沒了，就靠吃來提神，所有能吃的餅乾、水果、咖啡、超涼口香糖都往嘴裡塞。到後來連我帶去的三本《經典》雜誌，也被值班的人裡裡外外連廣告都翻看好幾遍。
海上生活另一個辛苦之處就是暈船。曾經有女學生出海第一天，就哭著拜託許樹坤：「老師，我要回家。」後來船只好返航。也有同學剛啟程，站在船頭迎風大喊：「I am king of the world.」但是出了防波堤沒多久，就因為暈船躺在醫務室打點滴。
此次航期最後一天的早上七點多，風浪又加大了。我跌跌撞撞穿越充滿機油味和食物發酵味道的走廊，到了餐廳。裝著稀飯的鍋子旁有兩隻蟑螂，我麻木地看了一眼，撈了碗稀飯和醬菜，唏哩呼嚕地吞了一大碗，然後走向電儀室。
「最後一條測線了！」早上六點開始輪班的古佳艷笑著說。「太好了！」我連講三次，而且我不是唯一一個期待返航的人。結束作業後，駕駛台以十節(每小時十海哩)的高速飆回高雄港，整艘船又開始劇烈搖晃。我眼看古佳艷大步走向貼著「請勿在洗臉盆裡嘔吐」紙條的廁所，跪在馬桶前又嘔了起來。
反倒是一直倒數何時可以返航的我，開始遺憾因為沙塵暴沒看到傳說中的滿天星斗，沒看到在船身旁嬉戲的飛魚群和鯨豚。我走向船頭，把握最後機會記憶和回憶這片大海。我感到慚愧，不只對腳下的土地一無所知，對周遭的大海也一無所知。我以為海是圍牆，把我圈在這小島上。我錯了。原來，這不是遠行，而是回家。
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天然氣水合物 小標：亦福亦禍的新能源
天然氣水合物是甲烷和水在低溫高壓下形成的固體，看起來像雪花冰，但點火就會燃燒，所以又被稱為「可燃冰」。它相當於自然界給的瓦斯桶，小小的體積可以提供大量的天然氣，也就是平常洗澡、煮飯都缺它不可的瓦斯。一立方公尺的天然氣水合物，在標準狀態的溫度及壓力下，可以形成一百五十到一百八十立方公尺的甲烷，和○‧八立方公尺的水。
天然氣水合物之所以備受矚目有幾個原因。一是因為研究學者初估它的蘊藏量可以產生約兩萬兆立方公尺的天然氣，比現有的煤礦、石油、天然氣所能提供的能源還要多一倍。以台灣來說，萬一傳統能源都用罄，台灣周圍的天然氣水合物還足夠我們撐上六十五年。
另一個迫切需要調查這項資源的原因，就是天然氣水合物也可能釀成災禍。海底的天然氣水合物如果解離成氣體，甲烷的大量噴發可能會造成海嘯、海底山崩或海床滑動。可別覺得這與我何干，中華電信的電纜就曾因為海底山崩損壞過，我想大家都有體會過不能上網和講電話的切身之痛吧！
另外，甲烷雖是很好的能源，卻也是很可怕的溫室氣體。所有人都知道二氧化碳是造成溫室效應禍首，但等量的甲烷對溫室效應的影響遠比二氧化碳強上幾十倍。有人認為如果不開採天然氣水合物，甲烷會洩出而加遽溫室效應，但也有人認為開採不當對環境影響更大。
關於天然氣水合物的辯論不只於此。有人擔心它對環境的影響、有人研發開採方式、有人思索如何降低開採成本、有人試著在實驗室合成。所有圍繞著天然氣水合物的話題，檯面上是科學研究，檯面下牽涉到海底地貌繪測與能源的掌握，十足與民生、政治、軍事、商業相關。
天然氣水合物從一九三○年被發現，三十多年前開始發現其商業價值，至今全球目已有一百一十七處採到天然氣水合物，包括中國大陸和韓國。日本更是預期在二○一五年要開始商業化生產。
然而，身為海島國家的台灣，很可惜尚未確切掌握這項資源。目前只有透過台灣海域「反射震測」普查推測天然氣水合物的可能位置，但還要需要更多跡象才能確定它的位置和蘊藏量。
經濟部中央地質調查所是「台灣西南海域天然氣水合物賦存區地質調查研究」的統籌者，委託台灣各大學的海洋科學、地球物理學者，運用不同的專長和儀器設備來調查台灣附近的天然氣水合物。
