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第7單元 第7章 波浪 台大海洋研究所 范光龍 本著作除另有註明外，採取創用CC「姓名標示－ 非商業性－相同方式分享」台灣2.5版授權釋出
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波浪 起起伏伏的波浪有許多種，俗語說：「無風不起浪」，海面上的波浪絕大部分都是因風吹拂而起。小的有風浪、湧浪，大的有海嘯，甚至潮汐也是波浪的一種。波浪不斷地與海岸作用，是改變海岸地形的主要力量。
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海邊常看到的的湧浪 風吹海面引起了大、小不同的波浪混雜在一起，它傳到遠處只剩下波長較長的湧浪，我們常看到湧浪一波一波地往岸邊來，最後在海灘上破碎，激起一些浪花。 如果是颱風引起的大浪，在岸邊可能會激起濤天巨浪。 如果是海嘯來了，那就應該趕快逃命，本章要介紹的主要就是這些內容。 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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波浪的一些名詞 波浪最高處為波峰，最低處為波谷，峰至谷間的距離為波高，雙峰或雙谷間之距離是波長。 范光龍教授繪製 台大 范光龍
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波浪 1. 波浪特性 2. 碎波 3. 海嘯 4. 台灣的海岸 5. 地層下陷
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波浪特性 起起伏伏的波浪絕大部分都是因風吹拂而起， 波浪形成後會往四周傳播，它的傳播速度主要依其波長及水深決定，傳抵岸邊淺處就破碎了。
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波浪特性--波浪形成至消失的過程 風最初在海面吹起微小的波紋，然後慢慢累積能量而成一般常見的波浪，大大小小較不規則，這些波浪離開受風區後慢慢形成更規則、波長較長的波浪，稱為湧浪。 一波一波傳到岸邊的就是這些湧浪，伴隨湧浪的還有一些大小不等的波浪，湧浪傳至岸邊就破碎消失了。 范光龍教授繪製 台大 范光龍
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波浪特性--波浪的傳播速度 我們丟一個石頭到湖中，引起了波浪，水面上的樹葉只是上下起伏運動，並沒有隨波浪前行，可見波浪前進時其實只是它的能量在前進，海水並未前行。波浪的傳播速度與波長、水深有關，水深超過波長的一半時，波浪的運動就不受海底摩擦的影響，我們稱之為深水波浪,如果深度只剩波長的1/2，波浪前行就會受到底部摩擦的影響，波速緩了下來，那就成為淺水波浪了。
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波浪的傳播速度--深水波浪 它的速度ν為 其中， g為重力加速度 L為波長 g可視為常數，換句話說，波長愈長，波速也愈快，
海上常見的湧浪波長一般為10～100公尺，平均 海深4,000公尺，外海的風浪都屬於深水波浪， 因此在海上航行時常可發現大浪追過小浪。
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波浪的傳播速度--颱風湧浪 以湧浪波長50公尺計算， ν ≒9 m/sec，一天可傳播達700公里以上，而颱風一天行徑一般才四、五百公里，因此颱風引起的大浪傳播速度比颱風快，所以颱風來襲之前在台灣東部海岸常見大浪拍岸，非常壯觀。去海邊觀浪時需特別小心，一個大浪接著一個大浪，有時會出現更大的浪，太接近海灘常容易發生危險 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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波浪的傳播速度--淺水波浪 波浪傳近岸邊，水深漸淺，如果深度只剩波長的1/2，波浪前行就會受到底部摩擦的影響，波速緩了下來，那就成為淺水波浪了，淺水波浪前進時會逐漸變形，最後破碎了，淺水波浪的波速ν為 其中， g為重力加速度 d為水深 換句話說，在淺處，水較深的地方，波浪前行速度也較快，因此我們在岸邊觀察一波一波的湧浪快到岸邊時，後面的一波會慢慢追近前面的一波。
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波浪 1. 波浪特性 2. 碎波 3. 海嘯 4. 台灣的海岸 5. 地層下陷
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碎波的形成 碎波亦稱碎浪，造成波浪破碎的原因可利用波速與水深的關係說明，淺水波浪的波峰A點水深大於波谷B點，波峰前行之速度比波谷快，波浪會變形，也就是波峰往前傾斜，傾斜到某一程度波浪就破碎了 范光龍教授繪製 台大 范光龍
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碎波--海岸侵蝕與堆積 波浪傳播到淺處，受到底部摩擦影響，波浪會變形，終至破碎，它是改變海岸地形的主要力量。 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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瘋狗浪 在平靜的海邊，有時突有遠處很大的湧浪快速傳至岸邊而激起大浪，由於事出突然，對警覺性不高的岸邊釣客是相當大的威脅，民間俗稱瘋狗浪，它較常發生在像三貂角和貓鼻頭等處的突出岩岸。
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瘋狗浪的成因 如果近岸海底等深線與突出地形的海岸線相似，則發生瘋狗浪的機會較大。當一平行於岸的湧浪波前垂直向岸邊前進時﹙波前就是波峰的連線﹚，中間A點先到達淺處，波速緩慢下來，但行進的方向不變，兩旁B、C兩點的波速較快，因而趨向中間折射，結果造成較多波浪在突岸上破碎，激起的海浪也較大。 范光龍教授繪製 台大 范光龍
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波浪 1. 波浪特性 2. 碎波 3. 海嘯 4. 台灣的海岸 5. 地層下陷
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海嘯 海底地震或火山爆發常會引起波長很長的波浪，稱為海嘯，海嘯一般週期為5～20分，波長200公里，波高才0.3～0.6公尺，通過航行於海上的船隻時常沒感覺，一旦傳抵陸地，前進的波浪連續往岸上衝一、二十分，海水堆高可達十餘公尺，甚至數十公尺，對海岸的衝擊力量很大。
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海嘯的可怕 海嘯可怕之處是它的速度，由於波長一、二百公里，遠遠超過海洋深度，屬於淺水波浪，在水深4,000公尺的海洋，波速高達200公尺／秒左右，已接近噴射客機的飛行速度，摧枯拉朽地橫掃上岸，破壞力量很大，如果碰到V字形的海灣，海灣收口處累積水量更多，破壞力也更大。
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海嘯的災難 環太平洋的日本、阿留申、南美一帶地震多，海嘯也多，1946年4月1 日，阿留申發生大地震，引起海嘯造成嚴重傷亡，房子也倒塌不少。鄰近小島上的燈塔被摧毀，5名工作人員全部喪生，5小時後海嘯傳抵三千多公里外的夏威夷，在有些海岸衝起17公尺巨浪，超過150人喪生。就日本人而言，對海嘯的認知與颱風一樣重要。發生在2004年12月26日的印度洋海底地震，引發巨大的海嘯，造成印度洋沿岸國家損失慘重，罹難人數將近30萬，其中印尼受創最為慘烈，而泰國度假勝地普吉島海灘也幾近全毀。
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海嘯的災難 1946年4月1 日，阿留申發生大地震，引起海嘯造成的倒塌房子，至今仍留存。 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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波浪 1. 波浪特性 2. 碎波 3. 海嘯 4. 台灣的海岸 5. 地層下陷
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台灣的海岸 海岸指海、陸交界的狹長陸域地帶，台灣本島海岸線才一千四百多公里，但變化多端，多采多姿，有沙灘、礫灘、石壁，也有珊瑚礁，外島的海岸各具特色，也都非常美麗，我們應該好好珍惜。台灣海岸地形一般可簡化而分為四大類：岩壁、海階、礫灘以及沙灘。
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台灣沿海地形之分布 范光龍教授繪製 台大 范光龍
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台灣的海岸--岩壁 海水直接與陡峭岩壁接壤 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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台灣的海岸--海階 台大 范光龍 范光龍教授拍攝
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台灣的海岸--礫灘 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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台灣的海岸--沙灘 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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台灣西岸的沿岸流 台灣西岸北部所受風 向主要來自北~北北 東方向，波浪造成的 沿 岸流流往南，南部 所受風力則主要來自 西南~南南西方向，
台灣西岸北部所受風 向主要來自北~北北 東方向，波浪造成的 沿 岸流流往南，南部 所受風力則主要來自 西南~南南西方向， 沿岸流 流向北。 范光龍教授繪製 台大 范光龍 台灣西岸的主要風向（ ） 一般漂沙方向（ ）
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台灣的侵蝕海岸 以台灣整體沿海而言，大部分海岸現在都受侵蝕之害，其中還有六處侵蝕相當嚴重，有些海岸還需堆放消波塊護岸，破壞了美麗的海岸景觀。這六處中，除了南台東海岸原本即成為侵蝕海岸，澳仔角及頭城兩處原為蘭陽溪出海口形成的沖積扇，後來在蘭陽溪大量開採砂石，使得出海口兩側減少了沙源而造成侵蝕。其餘西部三處主要是由於河川上游建了水壩，或沿海超抽地下水等造成的結果。
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台灣侵蝕海岸之分佈 范光龍教授繪製 台大 范光龍
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侵蝕海岸 台灣沿海常見的侵蝕海岸 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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消波塊破壞了美麗的海岸景觀 這是在花東台11線公路上 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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台灣常有巨浪拍岸 台灣東海岸常見颱風湧浪 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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台灣的海岸--西部海岸的變遷 百餘年來在台灣西部的南、北海岸多有侵蝕現象，例如台北縣的八里海水浴場，原有相當寬廣的沙灘供遊客活動，近數十年來受侵蝕的結果，目前已完全消失。在中部則多堆積成海埔新生地，當年台灣三大港「一府二鹿三艋舺」指的就是台南府、鹿港以及萬華。 換句話說，當年台南、鹿港都是良港，如今台南的港口已淤積，鹿港則距離海邊已有三、四公里之遙，萬華則因淡水河淤塞而失去良港的功能。台中港區一帶也是近百年來漂沙堆積成的海埔新生地。
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波浪 1. 波浪特性 2. 碎波 3. 海嘯 4. 台灣的海岸 5. 地層下陷
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地層下陷 在台灣部分沿海地方，漁民大量超抽地下水為養殖之用，結果造成了地層下陷。根據統計，台灣地層下陷區，主要集中於大肚溪以南之西南沿海、蘭陽平原沿海和台北盆地等海濱河畔，總面積達1,170平方公里，佔台灣平原總面積11,000平方公里的11%，以台灣極其有限的平原區而言，算是相當嚴重。其中台北盆地於1978年以後管制抽取地下水，地層下陷已趨緩和穩定，年下陷量少於１公分﹔其他地區由於養殖需求，超抽地下水情形依然如故，下陷情況未有改善。
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超抽地下水的災害 超抽地下水會造成明顯的環境災害有四項: 1.地層下陷 2.海岸侵蝕 3.海水倒灌 4.土壤鹽化
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超抽地下水的災害--地層下陷 抽地下水為養殖之用 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--地層下陷 房子下陷已不能住人 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--地層下陷 墳墓也下陷了 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--海岸侵蝕 海岸的地質並非一致，地層不同程度的下陷會使海 岸易受侵蝕。 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--海岸侵蝕 政府花大錢建海堤 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--海岸侵蝕 海堤還要消波塊加固 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--海岸侵蝕 有些海堤加消波塊再加水管，夠醜吧？ 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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台灣是個被海堤及消波塊包圍的堡島 范光龍教授繪製 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--海水倒灌 這是嘉義網寮村 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--海水倒灌 由於地層下陷使沿海岸地區已低於海平面，需要築堤保護，一旦海堤崩潰，海水倒灌，居民的生命及財產都受到威脅或損失。
范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--海水倒灌 學生無法上學 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--海水倒灌 這位先生是站在馬路上 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--海水倒灌 這是嘉義白水湖 台大 范光龍 范光龍教授拍攝
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超抽地下水的災害--海水倒灌 海岸侵蝕沖垮海堤會導致海水倒灌 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--河堤潰決 有些沿海地區，海水 甚至都會沖毀脆弱 的河堤而引發海水 倒灌。 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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超抽地下水的災害--河堤潰決 河堤潰決引發 海水倒灌。 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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海超抽地下水的災害--土壤鹽化 不論鹽分是海水由地下水入侵或是直接從海水倒灌進來，都會造成土壤鹽化，土地一旦鹽化，土地的利用價值就會大大降低。
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誰在超抽地下水? 在台灣，養殖業使用的地下水，僅佔全部抽取的地下水水量25%左右，約為農業用地下水量的一半，只是因為養殖業用水多在1972年後才大量使用，地層下陷才更明顯，地層下陷全怪養殖業也不合理。
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政府的宣導看板 效果有限 范光龍教授拍攝 台大 范光龍
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~The End~ 請多指教
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作品 授權條件 作者/來源 台灣大學 海洋研究所 范光龍
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