區域海洋研究監測自然災害

文│林祖兒

圖│何杰平、部分由受訪者提供‧英文翻譯│陳靜

粵港澳大灣區是全球其中一個最大的港口區。作為大灣區中心城市之一,澳門正在加緊保護海洋生態環境和善用海洋資源,從而向可持續發展再進一步。在澳門大學,研究人員目前與不同機構合作開展區域海洋研究,聚焦海洋土木工程、海洋環境與生態和海洋災害防治。

重視區域海洋的科學發展

2015年,國務院為澳門特別行政區劃定85平方公里海域,給澳門的海事活動和海洋研究帶來新機遇。有見及此,澳大將區域海洋研究列為其「3+3+3+3」研究戰略佈局的重要一環。研究人員聚焦海洋多圈層動力與環境調節機制、濱海城市自然災害與工程,以及濱海環境治理與資源開發。

粵港澳大灣區夏季海洋綜合性科學考察隊成員將儀器放到海底,用來測試水質參數和採集水樣。

2021年8月,澳大首次與香港科技大學港澳海洋研究中心和廈門大學開展粵港澳大灣區夏季海洋綜合性科學考察。

2021年8月,澳大首次與香港科技大學港澳海洋研究中心和廈門大學派出23名科研人員開展粵港澳大灣區夏季海洋綜合性科學考察,獲澳門海事及水務局支持。在考察的啟動儀式上,澳大校長宋永華教授說:「因應澳門特區政府對海洋利用、海洋防災減災與海洋環境保護的挑戰及重大需求,澳大注重區域海洋的科學發展及人才培養,鼓勵學科交叉,重點建設區域海洋新興研究領域。」

區域海洋研究中心的重點研究內容框架

海洋土木工程

澳門為濱海城市,近幾年以及未來數十年將有不少大型海洋工程,包括建造跨海大橋、開挖海底隧道和填海造地等。這些重大基礎設施必須有良好的營運和維護,才可確保安全、延長壽命和真正推動經濟及社會發展。澳大土木及環境工程系主任、區域海洋研究中心代主任周萬歡教授說,他們準備聚焦沿海建築和跨海集群設施的系統性監測、全壽命評估和智能化維養,針對颱風等重大自然災害、海洋結構耐久性和填海區沉降等多種致災因素,開發智能化監測系統和專業仿真模擬分析,為重大基礎設施和土木工程的服役安全狀態提供全壽命周期風險評估與維養決策。

由於上述工程都會影響海域水體水質、生態環境和海洋生物多樣性,澳大也正與政府部門及企業合作,評估海洋工程的實質成效,促進在海洋環境與工程中的近海環境生態,城市自然災害防治和海洋工程等領域科研的協同發展。

周萬歡教授(右)

海洋環境與生態

澳大也就大氣污染的檢測、實驗和模式模擬開展了多項研究,例如實時在線監測大氣污染物、在實驗室模擬大氣物理及化學過程、開發自適應空氣質量預報模型和全合一空氣質量模擬系統,同時對水質監察、污水處理和水資源進行研究。土木及環境工程系副教授黎永杰說:「我們主要基於澳門所在的大灣區西岸的位置,研究大氣、水體以及其他生態系統中污染物的排放和轉化,也會觀察澳門受海洋氣團的影響而造成污染物的遷移和轉變的過程。近年我們也跟大灣區各地的機構合作,旨在獲得更準確的空氣污染和水質數據,從而找出主要環境問題的根源,並為解決這些問題提供建議。要真正改變環境和生態,澳門不能獨善其身,必須與各方通力合作。」

澳門和其他沿海地區的空氣流動和空氣質量深受海洋影響。黎教授說,我們可以引入新的監測站和儀器,更有效地檢測空氣中污染物,例如微細粒子和揮發性有機物的具體化學成份:「我們的團隊利用氧化流通反應器,模擬大氣氧化過程對二次污染物(例如臭氧和二次顆粒物)生成的主要前體物和反應條件。我們可以將不同前體物輸入反應器,從而觀察空氣中有害物質和無害物質經過氧化後的變化,再作深入研究,從而制訂改善空氣質量的方案。我們也跟澳門環境保護局以及地球物理暨氣象局合作,分析澳門多年空氣污染的狀況和在一些管控措施實施前後的變化。我們也將在澳大校園設置監測站,結合實時和離線分析,詳細研究澳門空氣污染物的化學成分以及其轉化機制,提出改善措施。」

黎永杰教授(右二)

此外,水質監察與市民息息相關,黎教授指出:「澳門沿岸污水的鹽度較高,所以我們也有同事正研究如何有效處理高鹽度的污水,包括從污水處理過程中產生的淤泥中回收可作為肥料的資源和其他有用物質,也會定期監測水質。澳門食水大多來自珠海,我們亦會於周邊研究機構合作,監測區域內的水質狀況變化,確保澳門的食水符合標準。」

海洋災害防治

澳門和鄰近地區時有颱風和暴雨,往往造成人命傷亡和財物損失,需要更有效地預測災害事件及其驅動因素,並且提出防災減災措施。研究相關問題多年的土木及環境工程系助理教授高亮說,澳門近年愈來愈受極端天氣影響,風暴潮次數及水浸高度顯著增加,因此她和其他研究人員開發了數值模擬模型,模擬這些災害的過程。「我們已經可以模擬河口尺度的風暴潮增水的過程和天文潮過程,每逢颱風都可計算出風暴潮和潮水位變化的過程。模型可以同步計算出排水管網絡當中的水動力過程,並可以進行3D展示,從而預視可能發生的災害場景和採取針對性措施。」

高教授也說,澳門半島的排水管網較為老舊,時有堵塞,因此他們也在研究提升排水系統的效率。「我們會按照研究結果建議增建泵站或一些較為高效的排水道和地下儲水池,用來快速排出雨水。參考其他城市治理雨水的經驗,我們的研究團隊也會提出多項針對工程的措施,例如提升隄防的設計標準,使雨水不易倒灌,減低洪水的影響。」

高亮教授(中)

高教授認為,修建設施固然是防治災害的關鍵一環,但市民的防災意識同樣重要:「近年澳門社會各界的防災意識有所提高,特區政府也設置了紅色、黃色和黑色風暴潮警報,並宣傳各警報生效時應採取的措施。我們也會參考鄰近地區的預警系統和機制,希望從多方面向政府提出建議。」

為儘快提升研究水平和服務澳門發展所需,澳大不斷拓展和海內外相關機構合作。已經簽訂科研協議的合作方有青島海洋科學與技術試點國家實驗室、葡萄牙阿爾加維大學、中山大學、海洋污染國家重點實驗室(香港城市大學)、海岸和近海工程國家重點實驗室、污染控制與資源化研究國家重點實驗室、南方海洋科學與工程廣東省實驗室(珠海)、珠江水利科學研究院、港珠澳大橋管理局、澳門自來水有限公司和蘇伊士(亞洲)有限公司。澳大在2020年更與中國首個專門從事海洋科學研究的國立機構——中國科學院海洋研究所合作,成立海洋環境與工程聯合實驗室。

第24期 | 2021年

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2021-12-01T11:22:49+08:00