國研金獎─佳作獎
亮點成果：高效能運算平台支援之北極冰川大數據分析
使用平台：國網中心「台灣杉三號超級電腦」

在寒冷而遙遠的極區，放眼望去皆是一片廣袤無垠的白色荒原。然而，在厚厚的冰層之下，卻可能藏著一座又一座未知的湖泊。人類雖然難以用肉眼或實地考察的方式發現冰下湖，卻能透過衛星大數據分析與高度精密的統計建模，去尋找它們的線索。如此開創性的成果，不僅增進了人類對於冰川水文系統的認識，更為全球氣候變遷與海平面上升的研究開啟了全新視野。

從行星研究回到地球，與全球氣候課題相遇

說起自己投入極地研究的這段「冰雪奇緣」，國立中央大學太空及遙測研究中心助理教授鄭懷傑表示，自己原本對行星科學深感興趣，碩士時期，主要的研究課題其實聚焦在土星衛星。而後在博士深造階段，收穫了許多學術建議，於是決定將目光轉向地球上的冰凍圈，用面對行星科學一般的視角，去看待腳下實際踩踏的土地。

鄭懷傑進一步說明，如今的冰凍圈研究課題，與全球暖化、氣候變遷息息相關，「全球暖化正在深刻影響極地系統，而極地系統的變化又會轉而深刻影響人類與動物的生存環境。」 在這個領域的鑽研，除了能滿足自己的研究興趣，也能對人類社會有重要貢獻，正因如此，他選擇持續深耕極地冰川與氣候變遷研究。

追蹤冰河高度變化，意外揭開冰下湖的秘密

團隊最亮眼的成果之一，是成功識別出加拿大北極地區從未被發現的37 個冰下湖。過去學界所發現的冰下湖，多是集中在南極、格陵蘭冰蓋（巨大連續冰體）之下，較少在其他區域發現冰下水體。鄭懷傑笑著說，這個發現，其實是意外之喜。研究團隊本來的研究目標，是針對整個北極區域的冰河進行地毯式掃描，先透過衛星觀測，取得不同時間的冰河表面高度資料；找出高度變化的趨勢後，進而估算冰河的質量變化。然而，正是在資料比對的過程中，團隊發現加拿大附近的區域出現了不同尋常的訊號。

一般來說，冰河表面高度本來就會隨季節呈現規律變化。冬季降雪增加，冰河表面可能升高；夏季融冰，表面則會因此下降。若是某個區域的高度變化不符合季節循環，甚或改變的幅度特別巨大，就有可能是冰下存在水體的線索。

團隊先是蒐集特定時間點冰河表面高度的「數值高程模型」（DEM），它就像一張張冰河表面高度地圖，能顯示不同地點的高度數值，且每一張都對應特定時間。團隊將數十個不同時間點的DEM疊加後，利用非線性的高斯過程回歸（Gaussian Process Regression），就能比對出冰下湖排水、注水事件發生時，冰河表面高度的變化程度與趨勢，進而估算出冰下湖排水與注水的水量。就這樣，本是肉眼不可見的冰下湖，間接透過冰河表面高度的變化，洩漏了自己的蹤跡。

對於冰下湖，目前仍有許多未知。冰下湖是否會在排水時造成冰河湖洪水？活躍且不斷充水、排水的冰下湖，會如何影響冰河的穩定度？其與冰河的融化速度是否有關？會否導致淡水資源減少、海平面上升？這些疑問，都是未來尚待研究的課題。

從零到一，打造臺灣極地研究資料庫

除了在分析框架上取得突破，團隊更從零到一建置了「臺灣極地研究中心資料儲存庫」（TaiPI-Data）。這座奠基於國家高速網路與計算中心（簡稱國網中心）雲端基礎設施的公開資料庫，將團隊分析整理出的極地資料公開，提供全球科研團隊下載與使用。鄭懷傑特別強調，國網中心不僅協助團隊完成資料分析目標，更為研究者提供開放科學的重要助力。

在打造資料庫的過程，主要由研究助理 Ilham Adi Panuntun（潘易翰） 擔任資料分析師與儲存庫建置的角色，不僅要進行資料分析、影像分析，也需協助管理資料，比如打造互動式地圖，讓資料不只是靜靜躺在儲存庫中，而是轉化成研究者們好理解、容易取用的研究平台。目前資料庫正式上線已一年多，未來的延伸應用，令人期待。

立足臺灣、連結世界，用國網資源助力極地研究的無限可能

對於本次獲獎，鄭懷傑與 Ilham Adi Panuntun 都感到非常驚喜。鄭懷傑表示，在進行資料分析與建置資料庫的過程中，團隊與國研院可說是「密不可分的夥伴關係」，對於本次能獲得夥伴的肯定，鄭懷傑十分開心。他解釋，國網中心提供了極佳的計算基礎設施，讓團隊可以妥善處理動輒好幾TB的資料。國網中心TWCC所提供的服務，讓團隊在開發階段便能精準調配計算資源，工作流程開發完成後，也可以直接於系統進行大規模計算，完全不必額外建置實體工作站；如此近乎「無縫接軌」、不用額外搬運資料的方案，省時、省力且高效率。「如果沒有這些服務，我們的研究可能就做不出來了。 」

他認為，在解決全球性的議題時，身為臺灣的我們需要具備連結感，而如今極地研究的成果便是重要的一步，未來也希望讓更多臺灣人關注氣候變遷的相關議題。下一步，團隊將加入現地資料進行特定冰下湖進行分析，也會接續分析冰河季節性的流速變化，同時持續關注全球冰河質量平衡的情況。