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16. 休閒潛水環境與海洋的關係

休閒潛水環境與海洋的關係 作者:張忠峰 

資料來源:本會92年刊文章
 
壹、       前言
    伴隨著科技的進步,物質生活隨之豐足,國人的閒暇時間較以往擁有更多的時間,亦對於休閒運動的需求也更加重視,休閒運動的項目,更是日新月異(簡堃鐘,民90)。而早期被認為危險且屬貴族,少數人所從事的水肺休閒潛水運動,此時正風靡地展開(張忠峰,民91)。近年來也由於國人生活水準提高,陸上娛樂也漸漸不能滿足需求,於是休閒潛水活動遂蓬勃發展,人們便利用基本的潛水裝備,遨游海底,揭開水晶宮之奧秘。尤其近年來在大專院校體育總會的持續推廣下,使得參與該項活動的大專學生,有逐漸增加的趨勢(施長和,民90),然而潛水是項高度體能與智慧之運動,一位優秀的潛水員應具備的條件甚多,舉凡體育、地理、醫學、海洋等皆為學習潛水時應該涉及之基本科學,本文擬就海洋環境(包括潮汐、波浪、海流等三項)與水肺潛水之關係並結合經驗簡略敘述,供有意從事休閒潛水的國人參考。
 
貳.潮汐
  『海洋』海水面高度規律性的變化稱之為潮汐。人類對於潮汐的知識,已有非常悠久的歷史,一般科學界對於潮汐之觀念,始於紀元前第四世紀,至牛頓發明萬有引力定律(1687年)以後,而白朗理氏於1740年利用牛頓之觀念建立了潮汐平衡說(黃漢勇,民79)。
一.        潮汐形成的原因(摘自交通部中央氣象局,潮汐觀測年報):
(一)     太陽與月亮之影響
潮汐之形成,主因由於地球、月亮、太陽三個星體之間相互吸引關係所形成,當地球繞太陽公轉時,其與太陽平均距離為1億5千萬公里,而公轉一周需時365天5時48分46秒,大致定為365天,同時,地球除公轉外,平均每24小時自轉一周,所以,地球按規律的橢圓形路徑繞形太陽,在相等的時間內永遠相等,故地球上有晝夜長短不等與四季變化的現象,月球為地球之衛星,環繞地球的軌道亦為橢圓形,兩者間平均距離為38萬公里,且依照萬有引力定理,應該是太陽與月球同時對於地球產生引力,然而兩者之間距離相差甚巨,而引力與距離平方成反比,所以,一般計算時將太陽之作用力省略。
 
因此潮汐的漲落與中國的陰曆關係密切。一般而言,一天之內海水面有兩次漲潮(滿朝)(Flood)及兩次退潮(落潮)(Ebb),此種潮汐型態稱之為半日潮,即每隔半日漲(退)潮一次。每次漲潮之間間隔12小時25分,一天兩次漲潮時間與地球自轉時間相差50分。而在一個月之中,每逢農曆初二或初三新月,與十六、十七滿月時,因為月球和太陽大致排在一直線上,月球和太陽的引力相加,使得海水面漲至最高,稱之為大潮(High Water),而在上弦月或下弦月時,海水面漲幅很小,這時候叫做小潮(Neep Tied)。一天中潮汐的週期和地球自轉的週期相差50分,而一個月中大潮週期比起朔望大約遲緩1.5日,與月球和地球間複雜的天體運動有關。台灣的潮汐,以西海岸較為複雜、高雄、基隆及淡水潮差(Tidal Rang)較小,約1公尺左右,南北向台中港附近潮差可達4公尺。
(二)     氣象引起之潮汐:高低氣壓通過時由於氣壓及風力等,氣象變化所引起海面的升降,稱為氣象潮(Meterological Tide)。
(三)     暴風潮(Storm Tide)或風浪潮(Wind Tide):是完全由強烈之離岸風或向岸風所吹送而成。風吹愈大或時間愈長,則海平面高度變化亦愈大。
(四)     氣壓潮:正常之海平面氣壓能將水銀柱壓高76公分或1013毫巴,此大氣壓又相當於10公尺左右之水柱高度,換言之,1毫巴之壓力相當於1公分之水柱,在一般的情況下,大部分的壓力最多比平常高約10-30毫巴,其所造成之海平面升降不過二、三十公分,不易為一般人察覺。
 
二、潮汐與潛水的關係
(一)      漲潮流與退潮流遇地形變化時,往往會形成旋渦,潛水人員遇到此種潮流時應特別注意,就台灣附近水域而言,漲潮時水流方向,大致由南向北流,所以一般稱為「南流」;退潮時海水則由北向南流;此為不變的定律(漁業局,民83)。當然在港灣或地形變化較大的區域,仍會有因地形變化的「地形流」,所以,潛水員到此處潛水時,因先請教當地居民或漁民,最好請當地潛水導遊同行較為安全。
(二)      潮差變化大致隨地形變化而有差異,以北部海岸而言,潮差大約在0.5~2公尺之間,另台中港附近因受狹長水域及水域較淺之影響,潮差達5公尺左右(中央氣象局,民88)。潮差之大小往往直接影響到潮流強度的變化,在同一地區有不同水量流過時,其流速必然不同,所以潮差愈大的地區所形成之潮流亦愈大,也直接影響潛水員的行動。
(三)      潮間帶之影響,所謂潮間帶就是高潮水面與低潮水面之間的區域,與地形及潮差具有相當密切之關係;也就是潮差愈大或,地形愈平緩,潮間帶就愈長(體委會,民88),這對潛水員而言,為相當重要之課題,因為當潛水員到達潛水點時,如剛好為滿潮,便匆忙下水,當潛完水後可能已是低潮,如果該地區潮間帶甚長,此時就得背全套潛水裝備在岩礁步行約幾十公尺。反過來說,若到達此處正屬低潮時,便在水邊換裝匆忙下水,當潛完水後剛好是漲潮時,將會發現置放於岸邊的裝備財產,均淨泡於水中。為避免不必要之困擾,潛水活動盡量避免於潮間帶較長地區從事。
(四)      台灣本島海灣內,潮流方向大致有一規律性。就是當退潮時上層水流向彎內流,而下層水流則向外流;漲潮時,則恰好相反;當然此並不是一定的定律,仍然隨地形(海岸及海底地形)的改變,而有流速及流向的變化。例如北部海岸的跳石、石門、野柳的三塊石及野柳鼻、卯澳鼻、鼻頭角、富貴角及貓鼻頭、三貂角、龍洞彎口等就是如此,當漲潮時海水從金山往富貴角方向流,退潮時則反方向流動,潛水人員應盡量避免在上述地點潛水;如遇到這種情況時,應順流向岸邊偏游迴岸。
(五)      最理想的潛水時間是潮流即將停止前半小時下水,潛完水時潮流正好停止或是將開始反向運動之潮流。
 
 
參、波浪
    一般人對海洋所了解的事物中以波浪要算是最普遍,其中有些波浪屬於風所造成,其他則為擾動所引起。波浪之運動,其水分子僅作上下的圓週運動,並不向前推進,然向前傳動者僅其波形而已。波浪之最高處微波峰(Wave Crest),最低處稱為波谷(Wave Trough),波風雨波谷間的高度差稱微波高(Wave High),兩波風或兩波谷間的長度稱微波長(Wave Length),相鄰兩波峰或波谷通過一點所經過之時間稱為週期(Wave Period)(黃漢勇,民79)。
 
一、波浪的基本原理
    波的個別水分子僅作往複運動但在深海時,其軌跡為圓形,並隨深度的變淺而逐漸成為橢圓形(短軸永遠與海面垂直),振幅亦自海面向下逐漸變小。波浪大致可分為深海波與淺海波兩種,若相對深度(深度與波長之比)甚大時,稱為深海波,當波浪至深海向海岸推進時且一但遇淺或觸底,其波速逐漸變低,波高逐漸變大,波常逐漸變短,而尖銳度亦隨之變大,惟週期保持不變,頻率增加(中華民國水中運動協會講議,民86)。
二、波浪的基本型態
 
    就波浪形態而言,下層水與表層水的運動狀況相類似,但振幅(圓週的半徑)隨深度增加而減少,當深度接近二分之一波長時,水分子的運動即將停止,因此潛水人員必須潛到這個深度以下才不致受到海面狂風巨浪的影響。當已經有波浪的海面再有風吹時,則不但可使海面的起伏加劇,而且能使海面上的空氣產生亂流,假設風向與波浪進行的方向相同,在波峰處,水分子順著風向作水平運動,在波峰上的空氣大都和水分子作同方向運動,波峰使其上方的水分子向上運動,因此在波峰的前方發展成低氣壓區,而增加此區的水分子向上運動,再往前到另一波峰時,空氣分子係向下運動,因此使迎風面的壓力增加,使迎風面的水面向下運動,如此助長了波浪的起伏。深海波浪經過淺海向海岸或海灘推進時,在靠近海岸之處即形成破碎,在破碎前一瞬間之波浪稱為碎波,此種碎浪並非生海中之波浪因受風之直接吹襲而使浪頂捲曲以致破碎之碎浪,碎波破碎以後稱為激浪(Surf);一列碎波在破碎以後常呈現異常猛烈之水分子運動及白色泡沫帶,凡有白色泡沫帶之區域稱為激浪區(Surf Zone)或破碎帶(A.D.S教練手冊)。
 
三、波浪與潛水員的關係
(一)在潛水計畫中,如何利用波浪來上下岸亦是一重要課題。通常波浪再三至四次小浪後會有一次大浪,有時候連續三、四個小浪後才有稍大一點的浪,連續幾次後才突然來個大浪。這對潛水員來講必須注意並善加利用。當您在海面浮游回岸或離果岸,如何利用海浪來前進?就是當浪推到你時,腳急速猛踢,當浪退時則靜止或踢慢一點,只要保持身體不退後即可,等待下一個來,如此即可輕而易舉地往前游動而不致浪費太多體力。
 
(二)波浪之起伏,直接影響水深之變化,往往間接的影響到整個潛水計畫。因為我們計算氮殘量係利用潛水總時間及深度來換算,如果浪振幅甚大,影響甚巨。另外關於「潛水安全停留」的問題亦不容忽視,當您在水下五公尺公尺做潛水安全停留時,由於浪之起伏甚易造成停留時間不足,而形成潛水減壓症。
 
(三)波浪影響水深之範圍約為當地波浪波長之二分之一,一般波浪之波長在十公尺左右,則影響到水深五公尺左右水域,在此範圍內,由於水質點之上下滾動,使潛水者有幌動之感覺,十分難受,故潛水者最好能盡量避免在較淺之水域潛水(A.D.S教練手冊)。
(四)激浪區之水流狀況混亂,且碎浪所攜帶之能量甚鉅,使潛水員無法在該區保持良好之平衡,故該等區域為潛水員之禁區。
 
肆、海流
    海流是海水運動的象現之一,與波浪之潮汐均不相同。波浪是一種臨時發生的波動現象,潮汐是一種有週期性的海面升降現象,同時有潮波及潮流之發生。這種潮流隨著時間變換;而海流則是一種比較固定的海水流動,並且向一定方向進行,僅有強弱變化。
 
一、        海流的成因
(一)海洋內部,海水的密度的分佈很不均勻,因此產生水壓差異而導致海水流動,這種海流稱為密度流(Density Current)。密度差的原因大致包括:蒸發、受熱不均、海水結冰、海水溶解、河水流入或陸上排水及海底沉澱物被攪動等(A.D.S教練手冊)。
(二)海面因風力作用,則上層海水與空氣間,因摩擦而產生一種應力,此應力使海水流動,此種海流及稱吹送流(Drift Current),此種流愈往深處則力量愈小,在一般45~90公尺處即可省略(葉國龍,民85)。
(三)海面因風、氣壓、降水或海水等的流入,而使海水水面傾斜並且發生之海流,稱為傾斜流(Slope Current)(葉國龍,民85)。
(四)除前面所說之原因外,當某處的海水向他處運動時,因水流有連續性,別處的流水來補充其缺,於是發生海流,稱為補流(
Compensating Current),其中有所謂的上升流與下降流。
 
二、        海流與潛水員的關係
(一)海流的大小,一般以節數來代替(一節即每小時水流動1853公尺),潛水人員一般都在水流二節以下之水域潛水(中華民國水中運動協會講議,民86),因為在二節以上之水流情況下,即使你使命地逆水游動,最多亦僅能在原地而無法前進,並在潛水當中遇上海流時,如果海流不太強時,潛水人員因以逆游的方式潛水,千萬不要順流潛水。如果水流很強時,則一邊順流一邊觀察海流之方向、強弱,同時靠岸邊斜游;或者盡可能潛到水底(在深度允許下),手抓住石頭慢慢地爬向岸邊;千萬不要上浮到水面或懸浮在半空中,因為這樣很容易被水流沖走而不自知。
(二)潛水人員應如何判斷流速之大小?訪間有一種簡單著方法那就是利用觀察你口中吐出之氣泡來計算,因為氣泡在完全靜止的水域時,由於空氣之浮力關係必垂直上升,若遇到有水流時,你可觀察氣泡上升之情形,原則上黃豆般大小之氣泡以45度上升時,約為0.6節之流速(因為此種氣泡之上升速度約每分鐘18公尺)。當傾斜角度愈小,則水流愈強。
 
(三)如果您是乘船潛水的話,則全體人員必須要有默契,在下水前確實做好同伴制度,如果遇到強流和水況不良時,資深潛水員(助理教練)或潛水教練一定要確實掌握所有人員且週遭狀況,並誘導所有潛水員一起上昇至水面,千萬不可分散,萬一在此情況下分散,此時潛水人員必須保持鎮靜,同時善加利用本身潛水裝備,如浮力背心等並游向岸邊或逆流方向潛游,等候船支救援。當然,最好在下水前做好潛水計畫,讓船上的預備潛水員或船長瞭解您的行蹤。
(四)台灣沿岸有幾個凸出的地形,如貓鼻頭、鵝鑾鼻、鼻頭角、卯澳及富貴角、蠟燭台等,這些地區的水流特別強,不適合潛水,但時下有很多人喜歡在那些地方潛水,因為那些地方屬於急流區,浮游性生物多,魚亦大,常常是水中守獵的天堂,但這些水域是非常危險的。
 
伍、結論
    潛水形如其他各種運動,皆在求鍛鍊強壯的身體,高尚友愛的情操、堅強不屈的毅力及敏捷銳利的反應。但是潛水比其他運動更能刺激對大自然奧秘的探求。基於「安全第一」的最重要信念,必須按部就班參加浮潛、水肺潛水的訓練課程(施長和,民90)。透過培養游泳的技能、水肺潛水的學科知能、器材裝備使用與維護及海洋環境的認識等教學指導過程,先以適應海面下二公尺左右的浮潛活動為基礎,直到正式背起水肺裝備潛入海底,才得以悠游在神秘壯麗的海洋中擁抱海底豐富的寶庫;欣賞海中每一樣生物、每一層景觀,並學習海洋的每一種知識。但別忘了,出發潛水前先熟識各種海況及知識,以達到更完美、更舒適的境界。 
 
 
參考文獻
黃漢勇(民79):海洋環境的影響。休閒潛水雜誌,第六期,17-22頁。
葉國龍(民85):潛水技巧入門,台南:文國書局。
中華民國水中運動協會(C.M.A.S)教學講義,(民86)。
行政院體委會(民88):水上活動篇,台北:吉瑞國際企業有限公司,12-69頁。
交通部中央氣象局(民88):潮汐觀測資料年報,台北:萬森興業有限公司。
簡堃鐘(民90):大專學生高爾夫初級課程內容論述。大專體育,第五十五期,1-10頁。
施長和(民90):不同水肺呼吸法對初學者基本運動能力、水中靜態及動態耗氣量之影響。台中:翠柏林企業股份有限公司。
張忠峰(民91):大專院校學生初學休閒水肺潛水時應有的認知。大專體育,第六十期,117-121頁。
國際潛水學校聯盟(A.D.S.)潛水教練手冊:救援潛水教練篇 台北:北大印刷有限公司。

 


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