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[昔日明報]

 
港聞
 趣味校園:設計小裝置 量度海平面

【明報專訊】2015年的海平面量度裝置設計比賽由香港大學工程學院、香港天文台及香港氣象學會主辦。欣賞泓杰和力曦的作品前,先由香港天文台高級科學主任、香港氣象學會副會長李炳華跟大家講解跟海平面有關的知識!

潮汐影響海水高度

海平面受每日潮汐影響,每日通常有兩次漲潮和兩次退潮。潮汐變化則跟月球和太陽的引力有關,因應月球、太陽與地球的位置遷移,海平面每日也不同,水位於新月時最高。

全球暖化 海水上漲

長遠而言,海平面受氣候變化及兩極融冰影響,全球暖化不止令空氣變暖,海水也變暖,海水受熱會膨脹,海平面便上升。北極、南極、格陵蘭、冰島的冰雪融化,海水增加,也導致海平面上升。

海平面上升 規劃需多考慮

香港天文台於2015年作出預計,2081至2100年香港的海平面將上升0.63米至1.07米(與1986年至2005年的平均高度比較)。海平面上升0.63米至1.07米看似不多,但當有颱風吹襲,會有更多地方水浸。全球暖化會令大海及大氣的能量增加,颱風威力增大,沿岸地區因海平面上升所受的影響會更大!

海平面持續上升,工程項目的規劃人員會作出考慮,例如是否建造更高堤壩、建築能否抵禦未來的風暴潮等。2008年香港受颱風黑格比吹襲,大澳嚴重水浸,民政事務總署事後便應因受災情G,於大澳築堤。其他國家也有人提議將重要基建搬離沿岸。

不同測量方法的驗潮儀

香港天文台自1950年代,以驗潮儀監測海面高度。現時於o魚涌、石壁、大廟灣、大埔滘、尖鼻嘴、橫瀾島6處設有驗潮儀,在每分鐘及每小時量度,並傳送到天文台總部,天文台則於網頁發放資料。

天文台於上述6處分別使用3種測量方式不同的驗潮儀,包括浮標式、海面壓力傳感器和氣壓式。浮標式驗潮儀以浮標的垂直移動量度水位變化;海面壓力傳感器則在水中量度上方水體導致的壓力,再轉換成水位讀數,壓力愈大,水位愈高;氣壓式驗潮儀通過測量感壓系統的氣體壓力換算成潮水高度。

設計原理

「我們想製造一個便攜、簡單、用普通物料製成的海平面量度工具,而不採用電子方法,讓小朋友及不懂電腦的人也易於理解什麼是海平面及可作出量度」,水泓杰說。他們製作的海平面量度裝置改良了兩次才遞交參賽,「最初的版本只是用繩或絲帶放入水中,再拉上岸,因應繩子被水弄濕之處,量度水深」。因難以取得準確數據,他們作出改良,參賽作品由以下的部分組成:

◆膠尺

長度5米,縫上標示厘米的軟尺,另一面每隔25厘米以白色及橙色熒光膠帶相間,方便於岸上初步估算水深。水泓杰表示:「膠尺仍有點太闊,容易被大風吹歪,如果再改良,用較窄的應更好。」(圖一)

◆吊鎚

吊鎚繫於膠尺末端,利用其重量減低水流的推動力及風力的影響,令膠尺可垂直放於水中。作品有兩個吊鎚,重量分別是300克及1000克,較重的於風大及水流較急時使用。因吊鎚放於水中會生鏽,故於表面塗上防鏽油。(圖二)

◆浮標

每隔5厘米在膠尺邊緣釘孔。浮標用彩麗皮製成,可平浮於海面。以熒光膠尺估算海平面後,便在該位置以橡筋繫上浮標,再放回水中,以讀取更準確的數據。最初釘孔位置以鐵構成,放入水後生鏽,於是改用塑膠。(圖三)

◆線轆

像風箏的線轆般,把膠尺繫上,方便收放膠尺。風力、水流會令膠尺不能垂直量度海平面,他們請教學校工友意見後,於量度時會手持晾衣叉,利用叉頭保持膠尺垂直,減低誤差。(圖四)

實物入手 認識抽象概念

油w地天主教小學(海泓道)常識科教師張樂華表示,主辦機構有提供工作坊,教導學生利用電子方法,如紅外線、電腦軟件等量度海平面,但該校兩名參賽學生原本對海平面沒什麼認識,故選用膠尺等製作裝置。「利用實物、較原始的方法入手,令他們較易明白抽象概念。」另一名常識科教師郭雅慧認為,最重要是學生在過程中有所學習,「他們最初想做一輛手推車,再連上量度裝置,但四年級參賽時難以做到,推往海邊也有困難,故他們要再考慮什麼設計才可行」。

實地記錄 蒐集連續數據

張樂華先後8次與兩名學生到深井的碼頭和愉景灣實地記錄海平面數據,「安全第一,顧及師生比例,所以不能太多學生組隊,晚上的潮汐情G也沒辦法量度」。他們曾在深井一連數小時、每隔約15至30分鐘作紀錄,「從連續數據才看到潮漲潮退」。之後多次與天文台網頁的潮汐資料比較,確定所得數據合理。

■相關新聞

德國氣候研究組織「波茨坦氣候衝擊研究所」研究南極洲的冰蓋後警告,若人類繼續按以往速度增加排放,將會在大約150年後把地球上所有化石燃料用盡,並排放總共10萬億噸二氧化碳,全球暖化下將導致海平面升高60米,屆時包括香港、倫敦、紐約和東京等國際大都會,都會被海水淹沒,摧10億人家園。

——摘自〈研究警告海水升60米淹香港〉,《明報》,2015.09.13

■關鍵詞

海平面 sea level

潮汐 tide

全球暖化 global warming

文:曾嘉敏

圖:曾嘉敏、受訪機構提供、資料圖片

 
 
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