颱 洪 災 害 規 模 推 估 評 估 技 術 初 步 研 究 于 宜 強 1 龔 楚 媖 1 李 宗 融 1 林 李 耀 1 林 沛 練 1. 國 家 災 害 防 救 科 技 中 心 2. 國 立 中 央 大 學 大 氣 科 學 系 摘 要 台 灣 地 區 每 年 造 成 民 眾 損 失 的 災

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1 102 年 天 氣 分 析 與 預 報 研 討 會 中 華 民 國 102 年 5 月 13 日 ( 星 期 一 ) 至 15 日 ( 星 期 三 ), 于 桃 園 龍 潭 渴 望 園 區 論 文 彙 編 目 錄 A4 議 題 : 氣 象 防 災 與 應 用 于 宜 強 龔 楚 媖 李 宗 融 林 李 耀 林 沛 練 颱 洪 災 害 規 模 推 估 評 估 技 術 初 步 研 究 A4-1 苟 潔 予 張 俊 德 洪 甄 聲 藺 育 德 顏 增 璽 氣 象 衛 星 雲 圖 與 氣 象 資 訊 之 解 析 與 推 廣 A4-7 張 哲 豪 沈 志 全 吳 祥 禎 連 和 政 謝 孟 益 結 合 預 報 降 雨 量 之 河 川 流 量 系 集 預 報 平 台 架 構 A4-11 朱 蘭 芬 陳 永 明 魏 曉 萍 朱 容 練 謝 佳 穎 曾 文 溪 流 域 之 極 端 降 雨 分 析 A4-17 龔 楚 媖 于 宜 強 李 宗 融 林 李 耀 冬 季 台 灣 東 北 部 致 災 降 雨 事 件 之 天 氣 類 型 分 析 A4-22 李 欣 輯 陳 怡 臻 歷 史 重 大 颱 風 事 件 之 災 損 評 估 _ 以 梅 姬 颱 風 為 例 A4-28 李 宗 融 林 又 青 龔 楚 媖 王 俞 婷 張 志 新 于 宜 強 林 李 耀 台 灣 梅 雨 季 之 北 中 南 區 降 雨 規 模 與 水 氣 通 量 分 析 比 降 雨 規 模 因 子 (RSI) 在 坡 地 災 害 預 警 之 應 用 柯 利 鴻 吳 祚 任 李 俊 叡 蔡 育 霖 以 潛 在 海 嘯 源 逆 向 追 蹤 法 分 析 台 灣 東 海 岸 潛 在 之 海 嘯 威 脅 A4-29 A4-35

2 颱 洪 災 害 規 模 推 估 評 估 技 術 初 步 研 究 于 宜 強 1 龔 楚 媖 1 李 宗 融 1 林 李 耀 1 林 沛 練 1. 國 家 災 害 防 救 科 技 中 心 2. 國 立 中 央 大 學 大 氣 科 學 系 摘 要 台 灣 地 區 每 年 造 成 民 眾 損 失 的 災 害 事 件 以 颱 洪 的 危 害 最 為 嚴 重, 雨 量 則 與 災 害 有 著 密 切 的 關 連, 但 不 同 地 區 可 承 受 的 雨 量 也 有 所 不 同 因 此, 透 過 氣 象 局 所 發 佈 的 大 豪 雨 等 級, 無 法 推 估 災 害 可 能 發 生 的 大 小 為 了 推 估 災 害 害 規 模, 我 們 希 望 利 用 過 去 歷 史 災 害 事 件, 試 圖 量 化 各 地 區 災 害 的 等 級 透 過 量 化 的 災 害 事 件 的 天 氣 分 析, 瞭 解 影 響 災 害 規 模 的 多 重 尺 度 天 氣 因 子, 作 為 推 估 災 害 規 模 的 依 據 在 研 究 中, 我 們 必 須 詳 細 分 析 歷 史 災 害 資 料, 透 過 重 建 歷 史 災 害 情 境 獲 得 完 整 的 災 害 資 訊, 再 利 用 此 資 訊 進 行 災 損 與 衝 擊 的 估 計, 最 為 災 害 規 模 定 義 的 基 礎 資 料 將 氣 象 致 災 因 子 與 災 害 衝 擊 規 模 量 化 資 訊 進 行 回 歸 比 對, 建 立 推 估 災 害 規 模 之 方 法, 提 升 應 變 災 害 預 警 之 能 力 目 前, 已 針 對 辛 樂 克 (2008) 卡 玫 基 ( 2008) 莫 拉 克 (2009) 與 梅 姬 (2010) 等 四 場 颱 風 進 行 災 害 量 化 處 理 與 氣 象 致 災 因 子 分 析 初 步 研 究 發 現 降 雨 規 模 與 災 害 規 模 因 子 有 著 相 當 好 的 關 係, 可 進 一 步 作 為 推 估 災 害 的 方 法 1.2 一 前 言 災 害 規 模 是 莫 拉 克 颱 風 (2009) 災 後 被 持 續 關 注 的 議 題, 災 害 規 模 係 指 對 於 災 害 程 度 的 描 述 分 析 目 前 的 災 害 預 警 與 災 後 分 析 的 作 業, 都 未 針 對 此 議 題 進 行 深 入 的 探 討 國 外 有 關 於 災 害 規 模 的 文 獻, 多 半 以 受 災 害 影 響 的 人 口 經 濟 損 失 或 受 災 面 積 做 為 判 斷 規 模 的 依 據 (Fischer,2003a,b; Sheehan and Hewitt, in Smith 2006) 由 過 去 的 防 災 經 驗, 台 灣 的 災 害 多 起 因 於 颱 風 或 豪 雨 事 件 的 劇 烈 降 雨 在 災 害 資 料 蒐 集 的 方 面, 雨 量 資 料 相 對 於 災 害 類 別 資 料 較 為 完 整 與 單 純 再 者, 在 災 害 應 變 與 操 作 上, 雨 量 的 監 測 與 應 用 都 是 判 斷 災 害 的 領 先 因 子 因 此, 如 何 將 降 雨 的 資 訊 有 效 轉 化 為 降 雨 規 模 的 訊 息, 是 啟 動 災 害 規 模 研 究 與 應 用 的 重 要 關 鍵 現 行 防 災 作 業, 多 以 警 戒 值 的 方 式 來 處 理 危 險 的 降 雨 訊 號 並 與 災 害 進 行 連 結 然 而, 這 樣 的 方 式 並 無 法 提 供 歷 史 事 件 降 雨 規 模 的 參 考 基 準 NCDR 在 過 去 研 究 中 嘗 試 提 出 了 3 種 降 雨 規 模 推 估 的 方 法 ( 林 等,2011), 分 別 是 (1) 氣 象 局 定 義 的 豪 大 雨 等 級 標 準 ;(2)11 個 颱 風 降 雨 指 標 ( 周 仲 島, 2009);(3)RSI(Rainfall Scale Index) 因 子, 其 中 以 RSI 與 災 害 的 關 連 性 較 佳 在 此 研 究 中, 規 劃 重 新 由 資 料 處 理 開 始, 建 立 資 料 處 理 的 標 準 作 業 流 程 利 用 處 理 完 的 資 料 進 行 災 害 特 性 研 究 嘗 試 建 立 災 害 量 化 指 標 或 資 訊, 再 藉 由 TLAS 災 損 模 式 進 行 社 會 衝 擊 的 評 估 最 後, 進 行 災 因 分 析, 利 用 量 化 的 資 訊 與 去 年 研 究 的 成 果 進 行 統 計 回 歸 計 算, 建 立 一 套 可 以 提 供 應 變 預 A4-1

3 警 的 推 估 災 害 規 模 方 法, 作 為 判 斷 規 模 的 參 考 依 據 二 資 料 處 理 的 標 準 作 業 流 程 研 究 中 以 鄉 鎮 為 最 小 的 災 害 蒐 集 的 基 本 單 位, 蒐 集 過 去 災 害 勘 災 調 查 的 資 料, 進 行 分 析 與 量 化 利 用 本 中 心 研 發 的 TLAST 系 統 進 行 社 會 衝 擊 的 評 估, 並 進 行 量 化 分 析, 擬 定 量 化 等 級 標 準 配 合 氣 象 淹 水 及 坡 地 致 災 成 因, 研 擬 未 來 推 估 規 模 之 方 法, 支 援 未 來 颱 風 災 害 應 變 工 作 之 強 化 災 害 規 模 設 定 的 方 法 乃 採 用 洪 災 及 坡 地 災 害 專 業 的 建 議 進 行 淹 水 的 部 分 採 淹 水 面 積 與 深 度 方 式 測 試, 坡 地 災 害 部 分 則 採 用 預 先 算 好 的 M L 值 作 為 評 估 的 分 數 1. 水 災 規 模 資 料 處 理 : 進 行 淹 水 危 害 規 模 設 定 與 淹 水 災 害 損 失 估 算 的 工 作 時, 皆 需 使 用 歷 史 淹 水 資 料, 其 中 尤 以 淹 水 深 度 與 淹 水 範 圍 之 資 訊 最 為 重 要 在 此 使 用 NCDR 彙 整 政 府 部 門 淹 水 調 查 資 料, 主 要 有 兩 種 形 式 之 資 料 : 一 為 災 點 資 料 表, 資 料 來 源 為 水 利 署 消 防 署 地 方 政 府 或 消 防 局, 以 及 NCDR 或 協 力 團 隊 調 查 成 果 等, 該 資 料 未 提 供 淹 水 範 圍 或 面 積, 部 份 災 點 則 未 提 供 淹 水 深 度, 資 料 內 容 不 甚 完 整 ; 另 一 種 資 料 為 水 利 署 調 後 劃 訂 的 淹 水 範 圍 資 料, 此 種 資 料 欠 缺 淹 水 深 度 資 訊 此 兩 種 資 料 不 全 然 一 致, 因 此 須 先 將 兩 種 資 料 彙 整 並 補 遺 資 料 補 遺 工 作 以 淹 水 範 圍 資 料 ( 面 圖 層 ) 為 主, 災 點 資 料 為 輔, 建 立 淹 水 面 資 料 中 的 水 深 資 料, 並 忽 略 不 在 面 圖 層 之 中 的 單 點 調 查 資 料 又 因 調 查 水 深 常 為 一 深 度 區 間, 故 補 遺 原 則 如 下 : 面 資 料 中 無 任 何 淹 水 深 度 時, 淹 水 深 度 為 0.5 公 尺 面 資 料 中 皆 為 確 切 水 深 值 或 皆 為 淹 水 範 圍 者, 採 用 最 大 水 深 面 資 料 中 同 時 存 有 淹 水 深 度 範 圍 及 確 切 水 深 時 : 若 最 大 確 切 水 深 介 於 最 大 淹 水 深 度 範 圍 中, 採 用 最 大 確 切 水 深 ; 若 最 大 確 切 水 深 非 介 於 最 大 淹 水 深 度 範 圍 之 中 : 採 用 淹 水 深 度 範 圍 中 之 最 大 數 值 利 用 補 遺 成 果, 分 析 四 場 颱 風 事 件 中 各 鄉 鎮 最 大 淹 水 深 度 與 鄉 鎮 淹 水 面 積 比 ( 鄉 鎮 淹 水 面 積 / 鄉 鎮 總 面 積 ) 之 關 係, 各 場 事 件 特 性 略 有 不 同, 如 : 淹 水 災 情 較 嚴 重 的 莫 拉 克 颱 風, 其 淹 水 面 積 與 最 大 深 度 有 較 好 的 關 係 ; 辛 樂 克 颱 風 無 論 淹 水 面 積 大 小, 普 遍 淹 水 深 度 為 2 公 尺 以 下 ; 而 卡 玫 基 颱 風 則 出 現 鄉 鎮 受 災 面 積 不 大, 深 度 卻 達 3~5 公 尺 之 災 情 ( 如 圖 1) 補 遺 資 料 使 用 TLAS 進 行 淹 水 經 濟 損 失 與 影 響 家 戶 數 計 算, 其 結 果 可 助 於 瞭 解 災 害 損 失, 亦 用 於 淹 水 災 害 規 模 設 定 計 算 結 果 顯 示 淹 水 範 圍 與 深 度 皆 大 的 莫 拉 克 颱 風, 其 受 影 響 戶 數 粗 估 為 27~33 萬 戶, 地 上 物 損 失 最 高 可 能 達 1 兆 元 以 上, 對 社 會 與 經 濟 之 衝 擊 相 當 巨 大, 其 中 以 南 部 縣 市 首 當 其 衝 ; 而 經 濟 損 失 居 次 的 卡 玫 基 颱 風 則 在 中 部 縣 市 造 成 最 大 之 淹 水 災 損 2. 坡 地 災 害 規 模 分 級 處 理 : 除 計 算 坡 地 災 害 規 模 之 M L 分 數 外, 也 由 莫 拉 克 颱 風 事 件 之 M L 分 數 定 義 坡 地 災 害 規 模 高 中 低 分 級 之 門 檻 值 以 莫 拉 克 颱 風 之 M L 分 數 資 料 為 分 析 基 礎, 其 分 布 經 等 間 距 法 等 分 位 與 自 然 分 類 等 分 級 討 論, 分 析 適 當 之 分 及 門 檻 值, 分 析 過 程 如 圖 2, 上 排 為 縣 市 層 級 下 排 為 鄉 鎮 市 區 層 級 結 果 建 立 坡 地 災 害 規 模 量 化 方 法 : 選 定 坡 地 災 害 規 模 代 表 性 指 標, 並 給 定 各 指 標 之 加 權 分 數, 經 過 公 式 計 算 便 可 得 各 縣 市 鄉 鎮 市 區 之 災 害 規 模 分 數 (M L 分 數 ), 並 依 據 上 述 方 式 量 化 坡 地 災 害 規 模 選 定 坡 地 災 害 規 模 指 標 : 在 資 料 庫 之 災 情 敘 述 (Remark) 內 容 中, 選 定 A4-2

4 5 項 坡 地 災 害 規 模 分 級 指 標, 包 括 :(1) 人 員 失 蹤 與 死 亡 數 目 (2) 房 屋 損 毀 數 目 (3) 人 員 受 傷 數 目 (4) 道 路 損 毀 數 目 (5) 坡 地 災 害 數 目 M 分 數 計 算 公 式 : 配 合 專 案 規 劃, 計 算 4 場 颱 風 事 件 之 縣 市 與 鄉 鎮 市 區 M 分 數 值 M L 分 數 計 算 如 式 (1), 式 中 以 人 員 失 蹤 與 死 亡 人 數 為 坡 地 災 害 規 模 評 估 之 最 重 要 考 量 因 子, 加 權 分 數 為 7 M L 分 數 =[ 人 員 失 蹤 與 死 亡 數 目 ]*7+[ 房 屋 損 毀 數 目 ]*5+[ 人 員 受 傷 數 目 ]*3+ [ 道 路 損 毀 數 目 ]*1+[ 災 點 數 目 ]*1 三 颱 洪 事 件 災 因 分 析 由 於 目 前 雨 量 預 報 仍 存 在 相 當 大 的 不 確 定 因 此, 本 專 案 之 工 作 要 點 為 透 過 歷 史 個 案 分 析 找 出 災 害 事 件 中 氣 象 相 關 之 致 災 因 子, 並 利 用 多 重 尺 度 氣 象 因 子 的 分 析, 彙 整 出 致 災 性 降 雨 事 件 當 時 之 氣 象 環 境 條 件 與 主 要 影 響 降 雨 的 因 子 一 般 而 言, 可 能 造 成 災 害 性 降 雨 事 件 的 氣 象 條 件, 例 如 : 海 洋 環 境 季 內 尺 度 條 件 季 風 環 流 的 支 持 綜 觀 尺 度 天 氣 系 統 變 化 及 天 氣 系 統 與 地 形 作 用 影 響 等 而 透 過 這 些 氣 象 因 子 的 分 類 與 分 析, 訂 定 出 可 能 的 主 要 影 響 因 子 與 影 響 程 度, 利 用 風 險 管 理 的 概 念 建 立 控 管 機 制 做 為 在 颱 風 或 梅 雨 來 襲 前, 對 於 未 來 可 能 遭 受 災 害 規 模 和 預 先 提 出 防 救 災 的 建 議 之 參 考, 氣 象 災 因 分 析 流 程 如 圖 3 (1) 颱 風 氣 象 多 重 尺 度 因 子 分 析 由 近 年 重 大 颱 風 災 害 事 件 中, 選 取 卡 玫 基 颱 風 (2008) 辛 樂 克 颱 風 (2008) 莫 拉 克 颱 風 (2009) 以 及 梅 姬 颱 風 (2010) 等 4 個 歷 史 個 案 作 為 分 析 樣 本 另 外, 再 加 入 本 年 度 (2012 年 ) 侵 襲 台 灣 之 颱 風 事 件 ( 泰 利 颱 風 蘇 拉 颱 風 及 天 秤 颱 風 ) 進 行 分 析, 用 以 找 尋 颱 風 季 之 主 要 多 重 尺 度 氣 象 因 子 ( 如 圖 4) 透 過 上 述 之 分 析 方 法 與 分 析 結 果, 接 下 來 將 建 立 每 場 颱 風 事 件 之 多 重 尺 度 氣 象 因 子 分 析 而 如 何 將 不 同 尺 度 氣 象 因 子 的 關 聯 性 進 行 串 連 分 析, 是 本 專 案 最 重 要 的 工 作 因 此, 採 取 類 似 專 家 座 談 會 的 方 式, 與 氣 象 組 天 氣 小 組 成 員 進 行 討 論, 透 過 討 論 建 立 每 個 樣 本 個 案 各 尺 度 氣 象 因 子 間 的 關 聯 性 (2) 歷 史 災 害 事 件 因 果 綜 整 分 析 歷 史 災 害 事 件 因 果 綜 整 分 析 旨 在 建 立 一 套 系 統 性 的 災 害 事 件 調 查 方 法, 初 期 成 果 可 用 以 綜 整 災 害 經 驗, 提 供 災 害 事 件 簿 社 會 經 濟 面 向 之 情 境 分 析, 未 來 可 望 據 以 建 立 地 區 別 災 害 應 變 重 要 事 項 檢 查 表 完 成 莫 拉 克 颱 風 的 相 關 資 料 蒐 整 與 重 點 事 件 分 析, 繪 製 成 重 點 事 件 時 序 分 析 圖 ; 從 廣 泛 蒐 集 到 的 新 聞 資 料 及 學 術 期 刊 論 文, 透 過 抽 樣 閱 讀 摘 錄 整 理 文 獻 中 莫 拉 克 颱 風 現 象 之 因 果 描 述, 並 綜 整 繪 製 災 害 事 件 現 象 因 果 網 絡, 如 圖 5 所 示 四 規 模 推 估 方 法 建 立 推 估 方 法 建 立 : 過 去 所 使 用 的 降 雨 因 子 RSI 和 災 害 的 關 連 性 似 乎 比 較 好 因 此, 嘗 試 利 用 RSI 所 量 化 出 的 降 雨 規 模 與 災 害 的 物 理 量 進 行 測 試, 建 立 可 以 推 估 的 回 歸 關 係 淹 水 資 訊 與 降 雨 指 標 (RSI) 關 係 比 對 : 重 製 的 四 場 颱 風 最 大 水 深 淹 水 面 積 鄉 鎮 淹 水 面 積 比 影 響 戶 數 以 及 地 上 物 損 失 等 參 數 與 各 延 時 RSI 之 相 關 係 數 如 圖 6,3 小 時 RSI 與 淹 水 最 大 深 度 較 有 關 上 述 四 場 颱 風 的 淹 水 事 件 部 分 與 外 水 破 堤 有 關 因 此, RSI 與 淹 水 關 係 仍 須 重 新 進 行 詳 細 的 災 因 分 析, 才 能 釐 清 當 中 的 雜 訊 M L 分 數 與 降 雨 指 標 (RSI) 關 係 比 對 : 提 供 (1)2008 卡 玫 基 颱 風 (2) 2008 辛 樂 克 颱 風 (3)2009 莫 拉 克 颱 風 ( 4)2010 梅 姬 颱 風 等 4 場 颱 風 之 A4-3

5 M L 分 數 與 分 級 結 果 與 RSI 進 行 關 係 比 對, 圖 7 為 初 步 比 對 結 果, 上 排 為 M L 分 數 比 RSI 下 排 為 規 模 分 級 結 果 比 RSI 初 步 比 對 兩 指 標, 結 果 大 致 都 能 符 合 RSI 大 且 坡 地 災 害 規 模 大 之 趨 勢 但 是 其 中 四 場 颱 風 仍 有 RSI 大 但 是 M L 小 分 級 小 情 形, 以 及 辛 樂 克 颱 風 與 卡 玫 基 颱 風 有 RSI 小 但 是 M L 大 分 級 大 的 情 形, 這 些 則 需 再 細 探 各 場 颱 風 之 坡 地 災 點 特 性, 經 過 此 一 討 論 將 能 對 坡 地 災 害 歷 史 有 更 全 面 的 瞭 解 五 結 語 目 前 利 用 2008 卡 玫 基 颱 風 2008 辛 樂 克 颱 風 2009 莫 拉 克 颱 風 2010 梅 姬 颱 風 等 4 場 颱 風 建 立 災 害 量 化 處 理 流 程 與 災 害 因 子 分 析 的 方 法 透 過 上 述 的 研 究 可 以 更 加 瞭 解 颱 風 災 害 發 生 的 原 因, 可 以 作 為 未 來 監 測 災 害 與 判 斷 災 害 的 指 標 同 時, 利 用 降 雨 因 子 RSI 建 立 與 災 害 量 化 之 間 關 連 性, 可 作 為 災 害 推 估 的 方 法 與 重 要 因 子 雖 然 僅 是 初 步 研 究, 但 已 建 立 災 害 規 模 方 法 論 的 研 究, 若 能 利 用 本 研 究 的 方 法 進 行 大 規 模 歷 史 個 案 的 研 究, 必 能 對 災 害 規 模 研 究 有 更 深 入 的 瞭 解 Policy Analysis; Understanding Governance in the Network Society. Cambridge University Press, Cambridge. Smith, G.P. and Wenger, D. (2006). Chapter 14: Sustainable Disaster Recovery: Operationalizing An Existing Agenda, in Rodriguez, H., Quarantelli, E.I. and Dynes, R.R., Handbook of Disaster Research, Springer, New York, NY, 參 考 文 獻 : 林 沛 練 于 宜 強 李 宗 融 吳 宜 昭 傅 金 城, 2011: 降 雨 規 模 設 定 方 法 與 區 域 尺 度 之 應 用 NCDR 100-T40. 周 仲 島 陳 永 明,2009: 臺 灣 地 區 劇 烈 降 雨 與 侵 臺 颱 風 變 異 趨 勢 與 辨 識 研 究, 氣 候 變 遷 對 災 害 防 治 衝 擊 調 適 與 因 應 策 略 整 合 研 究 - 子 計 畫 一 Fischer, F., 2003a. Reframing Public Policy. Discursive Politics and Deliberative Practices. Oxford University Press, Oxford. Fischer, F., 2003b. Beyond empiricism: policy analysis as deliberative practice. In: Hajer, M.,Wagenaar, H. (Eds.), Deliberative A4-4

6 圖 1. 莫 拉 克 颱 風 淹 水 資 料 特 性 分 析 圖 2. 莫 拉 克 颱 風 M L 分 數 分 級 分 析 過 程 圖 圖 3. 多 重 尺 度 氣 象 分 析 概 念 示 意 圖 A4-5

7 (a) (b) (c) (d) 圖 4. 歷 史 颱 風 事 件 之 多 重 尺 度 氣 象 因 子 分 析,(a) 莫 拉 克 颱 風,(b) 辛 樂 克 颱 風, (c) 卡 玫 基 颱 風,(d) 梅 姬 颱 風 < 交 通 復 原 > 生 活 開 銷 族 群 文 化 < 漂 流 木 > < 二 次 受 災 > < 油 / 電 / 瓦 斯 設 施 損 壞 > < 衛 教 宣 < 導 > 濕 度 > 災 民 人 數 產 業 用 水 民 生 用 水 保 全 系 統 受 損 生 活 資 源 量 [ 金 錢 / 物 資 / 服 務 ] < 供 水 > < 清 運 土 石 > < 朝 令 夕 改 > 泡 水 車 犯 罪 行 為 / 犯 罪 率 社 會 秩 序 < 工 程 規 劃 品 質 > 災 民 生 計 志 工 服 務 志 工 團 體 管 理 問 題 < 醫 療 資 源 [ 人 員 / 物 資 ]> 人 口 集 中 ( 高 密 度 ) < 失 業 率 > 疾 病 [ 致 病 率 / 感 染 率 ] 災 害 弱 勢 < 開 放 臨 時 停 車 空 間 > 房 屋 損 壞 收 容 安 置 物 流 業 衝 擊 < 養 水 種 電 > 民 間 捐 贈 意 願 有 害 廢 棄 物 < 坡 地 崩 塌 遷 居 意 願 / 土 石 流 > 特 定 危 險 地 區 劃 定 < 積 淹 水 > 環 境 衛 生 < 救 援 行 動 > < 家 戶 整 備 作 為 > 校 舍 損 壞 家 戶 財 物 損 失 金 融 設 施 損 壞 臨 時 就 學 < 行 政 效 率 > 臨 時 住 所 [ 含 中 繼 屋 ] 遷 居 [ 遷 村 / 永 久 屋 ] 通 訊 系 統 損 壞 農 業 損 害 生 活 擾 動 工 業 設 備 損 壞 < 積 淹 < 水 > 強 浪 > < 強 風 > < 撤 離 意 願 > < 河 床 路 < 洪 水 > 基 沖 刷 > < 醫 療 資 源 [ 人 員 / 物 資 ]> 土 地 流 失 人 員 傷 亡 / 失 蹤 數 農 漁 搶 收 宗 教 農 漁 供 應 量 政 治 擾 動 法 令 修 改 心 理 壓 力 [ 災 民 / 非 災 民 救 難 者 ] 撤 離 行 動 自 殺 率 媒 體 渲 染 觀 光 資 源 損 害 商 品 / 服 務 需 求 產 業 調 適 < 停 止 上 班 > < 停 止 上 課 > 風 險 知 覺 漁 業 損 害 產 業 表 現 < 致 災 之 虞 的 判 斷 > < 強 浪 > 人 潮 聚 集 節 慶 組 織 形 象 < 交 通 復 原 > 政 治 立 場 < 道 路 橋 梁 重 旅 客 觀 光 意 願 < 風 < 評 災 害 > 藏 獨 議 題 升 降 溫 > < 氣 財 政 問 題 政 府 編 列 特 別 預 算 防 救 災 資 源 分 配 原 則 捐 贈 行 為 < 停 電 > 大 眾 運 輸 作 業 調 整 < 緊 急 命 令 必 要 性 > < 洪 水 > 社 會 輿 論 / 社 會 運 動 物 價 波 動 災 防 體 系 變 革 施 政 方 針 修 正 內 閣 改 組 民 眾 預 期 心 理 生 活 調 適 囤 積 生 活 物 資 政 治 責 任 責 任 歸 屬 燃 油 瓦 斯 供 應 量 < 強 風 > 民 眾 信 任 度 < 橋 梁 損 壞 > < 道 路 損 壞 > < 重 建 政 策 > 政 府 作 為 土 地 開 發 < 重 建 資 源 分 配 交 通 中 斷 鐵 路 損 壞 法 規 完 整 性 土 地 超 限 利 用 新 聞 倫 理 原 則 > 孤 島 溝 通 儲 水 備 用 < 水 質 > 民 間 團 體 規 模 朝 令 夕 改 < 政 府 體 制 > < 領 導 者 作 為 > 民 眾 支 持 度 < 臨 時 法 就 規 業 執 機 行 會 > 國 賠 < 防 災 教 育 > 媒 體 訊 息 傳 遞 選 情 < 土 地 徵 收 > < 行 政 效 率 > 圖 5 莫 拉 克 颱 風 事 件 社 會 系 統 面 向 部 份 現 象 因 果 網 絡 A4-6

8 氣 象 衛 星 雲 圖 與 氣 象 資 訊 之 解 析 與 推 廣 苟 潔 予 張 俊 德 洪 甄 聲 藺 育 德 顏 增 璽 氣 象 衛 星 中 心 中 央 氣 象 局 摘 要 氣 象 資 訊 是 一 種 兼 具 科 學 性 與 社 會 性 的 資 源 以 科 學 角 度 分 析 : 氣 象 科 技 築 基 於 近 代 科 學 理 論 的 科 學, 研 究 大 氣 的 特 徵 性 質, 進 而 解 析 在 不 同 尺 度 時 間 及 差 異 空 間 下 大 氣 現 象 的 演 變 並 且 預 測 其 未 來 的 變 化 而 氣 象 資 訊 更 是 一 種 以 知 識 為 基 礎 的 社 會 性 資 源 : 評 估 此 資 源 的 社 會 價 值 時, 必 須 以 使 用 者 的 角 度 探 討, 善 用 氣 象 資 訊 則 是 將 無 形 的 氣 象 知 識 資 源 轉 為 有 形 的 經 濟 效 益 的 最 有 效 的 方 法 本 文 由 中 央 氣 象 局 網 頁 雲 圖 與 天 氣 的 設 計 理 念 與 推 行 過 程 中, 解 析 氣 象 衛 星 雲 圖 的 性 質 及 圖 像 式 氣 象 資 訊 之 推 廣 過 程, 而 確 保 民 眾 即 時 又 正 確 的 使 用 氣 象 衛 星 雲 圖 則 是 增 強 氣 象 資 源 價 值 的 重 要 方 式 一 前 言 當 極 端 天 氣 發 生 時, 無 論 是 民 眾 的 心 裡 層 面 或 是 物 質 層 面 都 會 受 到 影 響, 影 響 層 面 不 僅 是 發 生 的 當 時, 在 時 間 上 會 延 續 許 久, 影 響 的 範 圍 更 會 擴 及 其 他 地 區 ( 鄭,2009) 當 氣 候 發 生 快 速 且 明 顯 變 化 時, 更 是 嚴 重 影 響 整 個 生 態 糸 統 因 此 如 何 降 低 民 眾 的 恐 懼 心 以 及 不 確 定 感 則 是 氣 象 工 作 者 重 要 工 作 之 一, 進 而 有 效 地 避 免 杜 會 經 濟 及 政 治 在 不 同 層 次 及 不 同 等 級 的 動 盪 不 安 ( 徐 及 何,2000) 氣 象 資 訊 是 一 種 以 知 識 為 基 礎 的 重 要 資 源, 價 值 的 高 低 在 於 人 們 能 否 有 效 合 理 的 利 用 資 訊, 以 避 免 因 氣 象 因 素 而 帶 來 的 危 害 與 損 失 (Tellis, G.J.,2004) 就 天 氣 預 報 而 言, 以 科 學 角 度 探 討, 精 準 的 預 報 天 氣 是 重 要 的 價 值, 也 是 氣 象 學 家 的 重 要 核 心 價 值 以 使 用 者 角 度 探 討, 明 確 的 風 險 資 訊 是 必 須 的, 人 們 需 善 用 氣 象 資 訊 以 避 免 天 氣 現 象 帶 來 的 危 害 與 損 失, 所 以 精 準 且 快 速 的 訊 息 傳 遞 是 氣 象 資 訊 服 務 的 根 本 氣 象 衛 星 雲 圖 是 氣 象 人 員 分 析 及 預 報 天 氣 的 利 器, 時 間 密 度 極 高 的 衛 星 雲 圖 可 以 精 準 地 掌 握 天 氣 變 化 的 各 項 要 素 瞭 解 不 同 因 素 間 相 互 的 影 響 衛 星 中 心 運 用 衛 星 雲 圖 的 多 變 化 與 直 觀 性 開 發 雲 圖 與 天 氣 的 單 元, 每 天 與 民 眾 展 開 對 話 與 互 動, 使 一 般 民 眾 願 意 接 觸 與 氣 象 科 技, 並 在 互 動 過 程 中 減 少 民 眾 對 於 氣 象 變 化 的 恐 懼 感 二 訊 息 傳 遞 與 認 知 訊 息 傳 遞 的 最 初 價 值 在 於 傳 遞, 換 言 之 傳 達 遠 距 離 的 消 息 是 訊 息 傳 遞 的 重 要 任 務 隨 著 時 代 的 演 進, 語 言 被 賦 予 專 業 且 抽 象 的 含 意 時, 訊 息 傳 遞 的 功 能 面 則 擴 充 至 表 達 詮 釋 虛 擬 的 具 象 化 由 另 一 層 面 討 論 訊 息, 除 了 語 言 的 工 具 外, 更 擴 展 到 文 字 影 像 等 不 同 工 具 由 資 訊 傳 輸 流 程 ( 圖 一 ) 中, 在 輸 入 端 的 資 訊 是 以 實 體 觀 點 (physical view) 表 現, 也 就 是 資 料 以 專 業 觀 點 組 織 與 建 構 的 資 訊 輸 出 端 的 資 訊 特 性 是 以 邏 輯 觀 點 (logical view) 呈 現, 代 表 的 是 使 用 者 所 感 A4-7

9 覺 到 的 資 料 型 態, 也 就 是 含 有 較 多 使 用 者 主 觀 意 識 分 析 資 料 組 成 的 構 面 會 發 現 : 因 為 輸 入 端 實 體 觀 點 資 訊 的 組 成 必 須 遵 循 該 領 域 的 專 業 規 則, 因 此 有 明 確 的 遊 戲 規 則 而 輸 出 端 邏 輯 觀 點 資 訊 的 構 成 元 素 卻 牽 涉 到 接 受 者 生 活 中 經 驗 的 累 積, 沒 有 一 定 的 遊 戲 規 則 整 體 而 言, 雖 然 輸 入 端 只 是 一 種 資 訊 的 實 體 觀 點, 卻 可 以 有 多 種 輸 出 端 的 邏 輯 觀 點 過 程 中 減 少 民 眾 對 於 氣 象 變 化 的 陌 生 與 恐 懼 感 輸 入 訊 息 傳 輸 訊 息 輸 出 訊 息 圖 一 資 訊 傳 輸 流 程 對 於 氣 象 元 素 與 天 氣 系 統 演 變 的 認 識, 其 中 包 含 了 許 多 認 知 學, 人 們 對 於 天 氣 的 認 知, 首 先 是 的 基 本 單 位 是 詞 彙 (WORD): 天 晴, 天 雨, 天 冷, 天 熱, 乾 旱, 下 雪 人 們 在 認 知 一 個 新 的 詞 彙 時, 會 利 用 同 義 詞 以 及 一 些 相 關 的 例 句 加 以 詮 釋 ; 要 真 正 地 瞭 解 詞 彙 時, 還 需 要 不 斷 閱 讀 一 些 書 籍, 在 閱 讀 的 過 程 中, 在 詞 彙 出 現 的 上 下 文 中, 揣 摩 詞 彙 的 使 用 方 式 更 進 一 步, 我 們 需 要 常 常 在 口 語 與 文 字 表 達 中, 不 斷 使 用 這 些 詞, 使 人 們 腦 中 對 這 個 詞 記 錄 了 足 夠 的 資 訊, 才 能 有 足 夠 的 認 識? 達 到 有 效 的 溝 通 這 是 個 複 雜 且 有 趣 的 過 程 訊 息 傳 遞 與 認 知 包 含 訊 息 傳 遞 過 程 與 訊 息 認 知 的 理 解 程 度 訊 息 是 否 有 效 的 傳 達 往 往 取 決 於 人 們 對 這 個 訊 息 的 解 釋 是 否 接 近 一 致 訊 息 大 致 可 分 為 靜 態 與 動 態, 而 傳 遞 的 方 式 有 文 字 口 語 圖 像 音 樂 等, 其 中 牽 涉 到 心 理 學 符 號 學 與 認 知 科 學 訊 息 認 知 的 理 解 程 度 可 以 看 成 是 對 這 些 訊 息 的 解 釋 方 式, 而 理 解 層 次 的 高 低 可 視 為 理 解 程 度 的 指 標 (Smith Chen and Yang,2008) 而 氣 象 衛 星 雲 圖 具 有 圖 像 動 態 靜 態 等 多 重 特 性 三 設 計 理 念 與 實 施 過 程 衛 星 中 心 自 2009 年 11 月 規 劃 在 中 央 氣 象 局 網 頁 中 開 闢 一 雲 圖 與 天 氣 的 單 元 ( 圖 二 ), 每 天 2 次 解 析 雲 圖 中 的 特 徵, 並 在 文 字 中 發 揮 互 動 的 特 性, 展 開 與 民 眾 直 接 的 對 話, 讓 一 般 民 眾 願 意 接 觸 與 氣 象 科 技, 在 單 元 圖 示 的 圖 形 上 多 次 更 換, 期 與 民 眾 的 互 動 圖 二 中 央 氣 象 局 網 頁 雲 圖 與 天 氣 單 元 圖 三 雲 圖 與 天 氣 單 元 圖 示 的 演 變 民 眾 對 於 天 氣 與 氣 候 的 感 覺 常 常 是 既 抽 象 又 密 切, 我 們 必 須 運 用 聯 想 透 過 差 異 性 以 及 實 用 性 等 多 面 性 的 其 他 資 訊, 漸 進 地 表 達 清 楚 而 傳 播 的 核 心 是 互 動, 傳 播 的 基 本 過 程, 是 透 過 訊 息 的 傳 遞 交 換, 進 而 分 享 共 同 的 意 義, 雲 圖 與 天 氣 設 計 理 念 之 一 是 : 對 一 個 不 同 的 氣 象 觀 點 或 氣 象 事 件 視 為 一 種 概 念, 我 們 不 是 只 對 一 個 概 念 下 個 定 義, 而 是 對 於 氣 象 概 念 給 予 多 重 的 描 述 ; 更 進 一 步, 不 僅 僅 對 一 個 概 念 的 表 達 意 義, 再 更 是 以 此 概 念 與 其 他 概 念 之 間 的 互 動 關 係 描 述 為 基 礎, 賦 予 更 多 意 義 在 實 施 過 程 中, 最 不 易 掌 握 的 是 抽 象 性 描 述, 普 羅 大 眾 最 關 心 的 氣 象 預 報 是 一 種 抽 象 性 描 述, A4-8

10 重 點 是 如 何 將 現 況 向 未 來 擴 充, 牽 涉 到 事 件 與 預 期 事 件 之 間 的 關 係 衛 星 雲 圖 具 有 直 觀 性, 因 此 描 述 時 以 當 時 的 雲 圖 做 為 基 本 面, 在 基 本 面 之 上 加 上 關 連 性 事 件, 藉 由 關 連 性 事 件 擴 及 至 可 能 性, 進 而 至 預 期 性 藉 由 圖 像 的 描 述 與 不 同 的 印 象 組 合 成 空 間 性 與 時 間 性 的 整 體 觀 感, 將 氣 象 預 報 具 象 化 因 此 我 們 增 加 了 第 二 個 設 計 理 念 : 使 用 圖 像 式 描 述 法 進 行 推 理 過 程, 將 關 連 性 放 在 背 景 事 件 中, 背 景 事 件 對 於 許 多 事 件 的 具 有 加 權 與 配 對 的 作 用, 也 同 時 具 有 主 觀 性 與 隱 藏 性 如 果 一 個 事 件 的 許 多 關 連 事 件 已 經 發 生, 我 們 就 會 推 斷 這 個 事 件 是 背 景 事 件 ; 相 對 的, 當 一 個 事 件 被 認 定 為 背 景 事 件 時, 也 會 增 加 其 關 連 事 件 發 生 的 機 率 因 此 在 撰 寫 的 過 程 中, 不 僅 需 解 析 發 生 天 氣 現 象 的 原 因, 亦 可 視 為 文 章 中 的 句 子 或 段 落, 藉 由 段 落 或 句 子 將 其 聯 集 成 更 具 延 展 性 事 件 的 氣 象 預 報 在 設 計 雲 圖 與 天 氣 的 表 達 架 構 時, 值 基 於 以 下 的 特 點 : ( 一 ) 表 現 的 方 式 以 直 觀 法 進 行 ( 二 ) 文 字 的 撰 寫 以 同 理 心 為 原 則 ( 三 ) 內 容 的 陳 述 以 預 報 度 為 基 點 ( 一 ) 表 現 的 方 式 以 直 觀 法 進 行 直 觀 圖 示 的 表 示 方 式 是 因 為 衛 星 雲 圖 已 具 有 直 觀 性 的 特 質, 因 此 更 需 以 直 觀 圖 示 的 方 法 逐 一 解 析 雲 圖 中 的 氣 象 訊 息 ( 圖 四 ) 使 民 眾 可 以 正 確 地 解 讀 雲 圖 中 的 氣 象 資 訊, 實 施 後 更 因 為 民 眾 的 反 饋 意 見, 再 修 正 了 後 來 的 表 示 方 法 氣 象 訊 息 的 符 號 深 深 影 響 氣 象 服 務 品 質 的 重 要 因 素 圖 四 以 直 觀 圖 示 法 撰 寫 雲 圖 與 天 氣 ( 二 ) 文 字 的 撰 寫 以 同 理 心 為 原 則 文 字 的 撰 寫 以 同 理 心 為 原 則 民 眾 對 於 氣 象 資 訊 的 認 知 程 度 會 深 深 影 響 服 務 滿 意 度, 由 於 資 訊 傳 遞 者 與 資 訊 接 收 者 認 知 特 點 不 一 定 相 同 ( 圖 五 ), 因 此 需 考 量 到 服 務 者 與 被 服 務 者 雙 方 的 心 理 現 象 及 互 動 關 係 運 用 同 理 心 撰 寫 的 基 本 原 則 必 須 是 在 文 字 中 發 揮 互 動 的 特 性, 展 開 另 一 種 與 民 眾 直 接 的 對 話 圖 五 以 互 動 及 對 話 方 式 撰 寫 雲 圖 與 天 氣 ( 三 ) 內 容 的 陳 述 以 預 報 度 為 基 點 內 容 的 陳 述 以 可 預 報 程 度 為 基 點 在 撰 寫 的 過 程 中, 不 僅 需 解 析 發 生 天 氣 現 象 的 原 因, 亦 可 視 為 文 章 中 的 句 子 或 段 落, 藉 由 段 落 或 句 子 將 其 聯 集 成 更 具 延 展 性 事 件 的 氣 象 預 報 因 此 陳 述 天 氣 時 會 單 篇 文 章 可 寫 成 具 有 預 報 度 的 內 容, 有 時 也 會 依 據 不 同 的 天 氣 型 態, 將 雲 圖 與 天 氣 寫 成 一 篇 篇 的 連 續 故 事 ( 圖 六 ) A4-9

11 圖 六 以 解 析 與 預 報 的 角 度 撰 寫 雲 圖 與 天 氣 四 結 論 將 無 形 的 氣 象 知 識 轉 為 龐 大 且 重 要 的 經 濟 資 源 就 是 正 確 的 理 解 氣 象 資 訊 對 於 氣 象 資 訊 而 言, 訊 息 傳 播 方 式 是 增 加 價 值 的 重 要 因 素, 同 時 正 確 的 解 讀 氣 象 訊 息 更 是 重 要 價 值 資 訊 傳 遞 與 認 知 是 重 要 環 節 當 資 訊 傳 遞 者 與 資 訊 接 收 者 認 知 點 不 同 時, 當 訊 息 符 號 被 誤 解 時, 民 眾 產 生 極 大 的 不 信 任 度 因 此 符 號 的 設 計 與 認 知 差 距 的 減 小 是 即 為 重 要 的 工 作 認 知 並 不 是 具 有 客 觀 性, 是 與 人 類 生 活 社 會 語 言 符 號 以 及 歷 史 文 化 息 息 相 關 雲 圖 與 天 氣 在 氣 象 局 網 頁 每 天 定 時 與 民 眾 溝 通, 藉 由 直 觀 同 理 心 互 動 與 詮 釋 等 多 項 特 點 與 民 眾 展 開 長 期 解 密 切 的 互 動, 實 實 質 上 就 是 建 立 民 眾 的 基 本 認 知 模 式, 不 僅 包 括 多 種 概 念 特 徵, 同 時 也 涵 蓋 各 種 特 徵 之 間 的 相 互 關 係, 同 時 為 民 眾 瞭 解 氣 象 科 學 的 不 確 定 性 與 可 預 報 度 雲 圖 與 天 氣 能 夠 每 天 在 網 路 上 與 普 羅 大 眾 準 時 見 面, 是 氣 象 衛 星 中 心 所 有 輪 班 同 仁 共 同 努 力 的 成 果 ; 一 年 365 天 中 不 論 是 風 和 日 麗, 還 是 極 端 天 氣 發 生 時, 大 家 在 緊 急 又 忙 碌 地 監 測 衛 星 與 雷 達 訊 號 的 同 時, 掌 握 瞬 息 萬 變 的 天 氣 變 化, 每 天 必 須 依 據 天 氣 撰 寫 出 一 篇 篇 動 人 的 雲 圖 與 天 氣, 讓 民 眾 獲 得 最 貼 心 的 服 務 ; 最 難 得 的 是 不 論 是 風 和 日 麗, 或 是 劇 烈 天 氣 發 生 時 大 家 在 撰 寫 時 還 不 忘 考 慮 到 民 眾 可 能 會 不 清 楚, 又 要 顧 慮 天 氣 系 統 的 連 續 性 共 通 性 及 每 日 天 氣 的 特 點, 真 的 很 精 彩, 特 此 致 謝 參 考 文 獻 徐 仁 輝 與 何 宗 武,2000: 公 共 議 題 經 濟 學,262 頁, 台 北 鄭,2009::98 年 度 民 眾 意 識 與 政 策 行 銷 效 益 評 估, 台 北 經 濟 部 工 業 研 究 院 Smith,R.E.,Chen,J.,and Yang,X.,2008:The impact of advertising creativity on the hierarchy of effect. Journal of advertising,37. Tellis, G. J., 2004 : Effectiveness of advertising : understanding when, how, and why. Advertisings works, CA. 雲 圖 與 天 氣 實 施 以 來, 民 眾 回 饋 甚 多, 由 此 更 能 讓 衛 星 中 心 分 析 研 判 課 的 同 仁 深 深 瞭 解 : 在 氣 象 傳 播 過 程 中, 訊 息 輸 入 者 與 訊 息 獲 得 者 有 著 許 多 不 同 的 思 考 點, 而 普 羅 大 眾 中 更 有 著 多 采 多 姿 的 心 理 特 點 因 此 更 加 強 同 理 心 與 互 動 的 層 面, 將 所 有 氣 象 人 員 兢 兢 業 業 努 力 得 來 的 專 業 成 果, 確 確 實 實 地 讓 大 眾 感 受 到, 並 且 能 夠 確 實 理 解 精 準 地 使 用, 讓 大 家 都 能 趨 吉 避 凶, 也 藉 由 此 將 氣 象 資 源 轉 為 讓 社 會 更 進 步 的 元 素, 獲 得 更 龐 大 的 經 濟 效 益 致 謝 A4-10

12 結 合 預 報 降 雨 量 之 河 川 流 量 系 集 預 報 平 台 架 構 國 立 臺 北 科 技 大 學 張 哲 豪 1 1 沈 志 全 1 吳 祥 禎 2 連 和 政 2 謝 孟 益 國 家 實 驗 研 究 院 國 家 高 速 網 路 與 計 算 機 中 心 3 2 經 濟 部 水 利 署 3 摘 要 河 川 流 量 之 推 估 影 響 著 長 期 的 水 利 工 程 規 劃 及 運 轉, 與 短 期 的 防 洪 預 警 工 作 由 於 目 前 各 國 在 河 川 流 量 觀 測 上 仍 無 直 接 使 用 儀 器 直 接 量 觀 測 實 際 流 量 數 值 而 是 透 過 不 同 儀 器 量 測 數 據 進 行 轉 換 所 得 之 可 能 流 量 數 據 因 此 為 了 輔 助 流 量 觀 測 成 果, 相 關 單 位 在 進 行 河 川 流 量 計 算 與 分 析 工 作 時, 往 往 會 利 用 儀 器 之 觀 測 成 果 搭 配 模 式 計 算 成 果 進 行 流 量 數 值 之 評 估, 以 提 供 可 靠 的 流 量 資 訊 而 在 模 式 ( 水 文 模 式 ) 進 行 流 量 計 算 過 程 中, 流 域 之 集 水 區 大 小 土 地 利 用 類 型 土 壤 類 型 土 壤 含 水 量 降 雨 資 料 來 源 降 雨 資 料 使 用 之 空 間 內 插 方 式 等 內 容, 均 可 能 對 河 川 流 量 分 析 與 計 算 產 生 影 響 若 只 利 用 單 一 數 據 來 說 明 推 估 之 流 量, 有 可 能 對 於 實 際 流 量 產 生 低 估 或 高 估 之 風 險 此 外 傳 統 上 河 川 流 量 分 析 工 作 往 往 只 在 降 雨 事 件 結 束 後 才 開 始 進 行 事 後 之 分 析 與 運 算 工 作 在 颱 風 豪 雨 時 期 無 法 立 即 供 應 即 時 及 未 來 可 能 發 生 之 流 量 資 訊, 在 資 料 供 應 時 效 上 無 法 達 到 最 有 效 的 利 用 因 此 本 文 利 用 水 利 署 發 展 之 水 文 氣 象 觀 測 整 合 平 台 (FEWS_Taiwan), 以 自 動 化 標 準 化 方 式, 完 成 河 川 流 域 集 水 區 降 雨 量 的 計 算 並 且 銜 接 降 雨 逕 流 模 式, 以 作 業 化 方 式 進 行 河 川 水 文 測 站 上 可 能 之 流 量 資 訊 供 應 在 平 台 中 使 用 氣 象 局 與 水 利 署 雨 量 站 及 雷 達 觀 測 (QPESUMS) 之 等 不 同 降 雨 量 來 源, 及 應 用 不 同 空 間 內 插 方 式 進 行 集 水 區 平 均 降 雨 量 計 算 同 時 考 量 不 同 水 文 模 式 在 流 量 計 算 上 可 能 產 生 之 差 異 性, 使 用 不 同 水 文 模 式 搭 配 集 水 區 降 雨 進 行 流 量 計 算 工 作 並 將 此 資 料 處 理 架 構 結 合 QPESUMS 預 報 3 小 時 與 WRF 模 式 72 小 時 之 預 報 降 雨 資 料, 提 供 流 域 測 站 由 事 件 發 生 到 未 來 3~72 小 時 之 流 量 系 集 預 報 資 訊 以 供 後 續 水 利 署 在 平 時 規 劃 與 運 轉 及 防 災 應 變 工 作 上 參 考 使 用 關 鍵 字 : 降 雨 量 雷 達 降 雨 空 間 內 插 流 量 系 集 預 報 一 前 言 河 川 流 量 資 訊 主 要 作 為 長 期 民 生 工 業 農 業 用 水 之 水 資 源 管 理 及 短 期 防 洪 工 程 運 轉 操 作 與 規 劃 時 的 重 要 參 考 資 訊 但 由 於 台 灣 由 於 地 理 環 境 與 降 雨 特 性 等 因 素, 河 川 枯 水 期 與 豐 水 期 水 量 變 化 大 在 河 川 流 量 的 評 估 工 作 上 目 前 世 界 各 國 主 要 是 利 用 水 位 對 應 之 流 量 率 定 曲 線 作 為 轉 換 或 利 用 觀 測 之 表 面 流 速 搭 配 斷 面 資 料 進 行 流 量 推 估 等 方 式 進 行 而 當 水 位 觀 測 資 料 中 斷 或 測 站 位 置 位 於 感 潮 河 段 時, 流 量 資 訊 的 供 應 更 為 複 雜 因 此 目 前 在 現 有 流 量 觀 測 技 術 上 除 了 傳 統 流 量 觀 測 技 術 外, 同 時 也 搭 配 降 雨 逕 流 模 式, 進 行 流 量 推 估 模 擬 作 為 流 量 觀 測 資 料 的 輔 助 但 在 水 利 模 式 中 使 用 之 水 文 氣 象 資 料 地 文 參 數 資 料 皆 具 有 一 定 之 不 確 定 性 而 在 模 式 本 身 也 具 有 一 定 程 度 之 限 制 條 件 因 此 各 研 究 單 位 逐 漸 發 展 使 用 多 種 資 料 來 源 與 多 種 模 式 進 行 模 式 模 擬 計 算 之 架 構 期 望 藉 由 多 種 資 料 來 源 搭 配 不 同 模 式 進 行 模 擬 演 算 工 作, 希 望 可 以 評 估 水 文 及 水 理 模 式 之 趨 勢 因 此 本 研 究 主 要 利 用 模 式 進 行 河 川 流 量 推 估 工 作 中 影 響 流 量 兩 個 主 要 因 素, 降 雨 量 與 水 文 模 式 進 行 探 討, 如 圖 1 紅 色 區 塊 範 圍 所 A4-11

13 示 研 究 中 並 參 考 美 國 NOAA NWS 流 量 系 集 模 擬 與 預 報 概 念 (Koehler,2009), 使 用 流 域 內 不 同 降 雨 資 料 來 源 產 生 不 同 之 集 水 區 平 均 降 雨 量 組 合, 並 搭 配 不 同 水 文 模 式 進 行 河 川 流 量 推 估 工 作 二 集 水 區 降 雨 資 料 來 源 由 於 降 雨 量 會 隨 著 時 間 與 空 間 位 置 上 的 差 異 而 有 不 同 的 降 雨 量 而 在 計 算 集 水 區 平 均 降 雨 量 時, 工 程 師 若 選 擇 不 同 測 站 資 料 來 源 不 同 內 插 方 式 與 內 插 參 數, 將 可 能 會 對 集 水 區 降 雨 量 之 計 算 成 果 產 生 差 異 性 ( 水 利 署,2012) 因 此 研 究 中 利 用 不 同 水 利 署 雨 量 站 氣 象 局 雨 量 站 氣 象 局 雷 達 降 雨 資 料 等 不 同 資 料 來 源 搭 配 克 利 金 法 反 距 離 權 重 法 徐 昇 多 邊 形 法 網 格 平 均 法 等, 不 同 空 間 內 插 方 式 行 集 水 區 降 雨 量 組 合 如 圖 2 所 示 為 利 用 全 台 灣 氣 象 局 雨 量 站, 使 用 克 利 金 法 及 反 距 離 權 重 法 搭 配 QPESUMS 降 雨 量 進 行 呈 現, 在 兩 種 內 插 方 式 在 局 部 區 域 會 有 些 許 之 差 異 性 而 考 量 資 料 來 源 可 靠 度 與 即 時 性 等 因 素 完 進 行 集 水 區 平 均 降 雨 量 組 合 程 序, 其 自 動 化 流 程 如 圖 3 所 示, 經 由 不 同 資 料 來 源 與 內 插 方 式 可 產 生 10 組 降 雨 資 料 經 由 上 述 流 程 所 計 算 出 之 集 水 區 降 雨 量 資 訊 成 果, 如 圖 4 所 示 產 生 20 組 流 量 資 料 而 兩 種 水 文 模 式 進 行 之 模 式 率 定 成 果 與 流 量 率 定 曲 線 比 較 如 圖 5 所 示 而 利 用 10 組 降 雨 資 料 搭 配 2 種 水 文 模 式 所 計 算 出 之 流 量 資 料 其 成 果, 如 圖 6 所 示 四 河 川 流 量 系 集 模 擬 與 預 報 研 究 中 整 體 河 川 流 量 系 集 模 擬 架 構, 如 圖 7 所 示, 包 含 降 雨 資 料 來 源 的 處 理 與 水 文 模 式 的 率 定 工 作 及 模 式 計 算 而 在 河 川 流 量 推 估 工 作 上, 除 了 主 要 應 用 在 水 資 源 管 理 的 歷 史 流 量 的 推 估, 也 在 防 汛 應 變 期 間 使 用 預 報 降 雨 量 進 行 河 川 流 量 預 報 而 目 前 水 利 署 FEWS_Taiwan 平 台 在 系 集 預 報 降 雨 資 料 來 源, 主 要 使 用 國 家 實 驗 研 究 院 台 灣 颱 風 洪 水 研 究 中 心 定 量 降 雨 系 集 預 報 實 驗 成 果, 所 供 應 的 WRF 系 集 預 報 成 果 進 行 流 量 系 集 預 報 因 此 在 颱 風 豪 雨 來 臨 時 期 配 合 系 集 預 報 降 雨 量 成 果 進 行 流 量 系 集 預 報 程 序 而 在 颱 風 過 後 與 平 時 則 利 用 觀 測 資 料 進 行 流 量 系 集 模 擬 作 業 如 圖 8 所 示 為 蘭 陽 溪 蘭 陽 大 橋 使 用 觀 測 資 料 進 行 河 川 系 集 流 量 模 擬 之 成 果 如 圖 9 所 示 為 颱 洪 中 心 WRF 系 集 預 報 資 料 範 圍 與 計 算 至 流 域 集 水 區 之 平 均 降 雨 量 資 訊 而 將 集 水 區 系 集 平 均 預 報 降 雨 量 配 合 水 文 模 式 進 行 計 算 其 成 果 如 圖 10 所 示 三 水 文 多 模 式 銜 接 由 於 不 同 水 文 模 式 在 模 擬 過 程 中 有 其 一 定 的 限 制 條 件 與 特 性 因 此 在 同 一 流 域 使 用 不 同 之 水 文 模 式 進 行 流 量 模 擬 工 作, 將 可 以 有 效 瞭 解 流 域 之 可 能 變 化 情 況 在 研 究 中 使 用 水 利 署 水 文 氣 象 觀 測 整 合 平 台 (FEWS_Taiwan) 進 行 NCHC_NWS_Sacramento 水 文 模 式 與 SOBEK Rainfall Runoff 模 式 (SOBEK_RR) 水 文 模 式 銜 接 工 作 考 量 模 式 運 算 上 所 需 要 的 自 動 化 標 準 化 作 業 化 目 的, 採 用 xml 格 式 作 為 模 式 與 平 台 間 資 料 交 換 格 式 ( 張 哲 豪,2011) 搭 配 集 水 區 降 雨 量 組 合 成 果 產 出 的 10 組 降 雨 量 可 五 結 論 與 建 議 本 研 究 以 標 準 化 自 動 化 作 業 化 方 式, 完 成 流 域 集 水 區 系 集 降 雨 量 資 訊 的 處 理 流 程 ( 觀 測 預 測 ) 與 流 域 多 水 文 模 式 的 銜 接 工 作 之 架 構 水 利 工 程 師 可 以 透 過 使 用 者 介 面 進 行 流 域 測 站 流 量 系 集 模 擬 及 預 報 作 業 並 且 快 速 取 得 流 量 預 報 與 模 擬 資 訊 的 所 需 資 訊 同 時 相 關 分 析 資 料 可 以 作 為 水 利 署 相 關 單 位 在 平 時 與 防 汛 期 間 分 析 及 模 擬 資 料 供 應 來 源 針 對 後 續 在 降 雨 量 內 插 方 法 及 水 文 模 式 成 果 的 提 昇 工 作 建 議 可 針 對 不 同 流 域 的 空 間 內 插 參 數 與 水 文 模 式 參 數 進 行 優 先 處 理 由 於 A4-12

14 研 究 現 階 段 降 雨 量 內 插 參 數 並 未 進 行 參 數 最 佳 化, 若 要 降 低 雨 量 的 不 確 定 性 可 以 針 對 不 同 內 插 方 法 進 行 各 流 域 最 佳 參 數 評 估 與 討 論 工 作 而 在 水 文 模 式 模 擬 預 報 成 果 的 提 昇 工 作 中, 可 以 持 續 增 加 不 同 水 文 模 式 與 持 續 針 對 水 文 模 式 進 行 參 數 率 定 工 作 後 續 將 持 續 完 成 全 台 中 央 管 河 川 流 量 系 集 模 擬 與 預 報 環 境 之 建 置 並 近 一 步 進 行 全 台 中 央 管 河 川 水 位 系 集 預 報 之 環 境 建 構 探 討, 2009 台 灣 地 理 資 訊 學 會 年 會 暨 學 術 研 討 會, 逢 甲 大 學,10 月 日 3. 張 哲 豪 沈 志 全 (2011), 空 間 資 訊 應 用 於 即 時 水 文 氣 象 模 式 整 合 平 臺, 土 木 水 利, 民 國 100 年 4 月, Koehler, R. (2009). The NWS Hydrologic Ensemble Forecast System. < dule.php?id=551> 六 致 謝 本 研 究 感 謝 經 濟 部 水 利 署 雷 達 觀 測 資 料 及 流 域 多 水 文 模 式 於 水 文 氣 象 觀 測 整 合 平 台 之 建 置 與 應 用 (1/2) 提 供 經 費 補 助 七 參 考 文 獻 1. 經 濟 部 水 利 署 (2012), 雷 達 觀 測 資 料 及 流 域 多 水 文 模 式 於 水 文 氣 象 觀 測 整 合 平 台 之 建 置 與 應 用 (1/2), 國 立 臺 北 科 技 大 學 2. 沈 志 全 張 哲 豪 連 和 政 吳 祥 禎 (2009), 多 元 水 文 氣 象 資 訊 即 時 彙 整 與 流 量 模 擬 之 圖 1 探 討 集 水 區 降 雨 量 與 水 文 模 式 區 域 反 距 離 權 重 法 QPESUMS 克 利 金 法 圖 2 全 台 氣 象 局 雨 量 站 使 用 不 同 內 插 法 與 QPESUMS 降 雨 比 對 A4-13

15 圖 3 集 水 區 降 雨 量 自 動 化 空 間 內 插 流 程 圖 4 產 出 之 10 組 集 水 區 平 均 降 雨 量 資 訊 圖 5 蘭 陽 溪 蘭 陽 大 橋 2007 聖 帕 颱 風 兩 種 水 文 模 式 流 量 率 定 成 果 A4-14

16 圖 6 利 用 10 組 集 水 區 降 雨 量 與 2 組 水 文 模 式 產 生 之 計 算 成 果 圖 7 流 量 系 集 模 擬 架 構 圖 8 蘭 陽 溪 蘭 陽 大 橋 集 水 區 降 雨 量 與 流 量 系 集 模 擬 成 果 展 示 A4-15

17 圖 9 颱 洪 中 心 定 量 降 雨 系 集 預 報 實 驗 WRF 資 料 範 圍 與 集 水 區 預 報 成 果 圖 10 使 用 系 集 預 報 降 雨 量 搭 配 水 文 模 式 提 供 的 流 量 預 報 展 示 資 訊 A4-16

18 曾 文 溪 流 域 之 極 端 降 雨 分 析 朱 蘭 芬 1 陳 永 明 魏 曉 萍 朱 容 練 謝 佳 穎 國 家 災 害 防 救 科 技 中 心 摘 要 1 近 年 來 利 用 全 球 氣 候 模 式 (Global Climate Models, GCMs) 之 預 測 結 果 作 為 氣 候 變 遷 與 調 適 策 略 之 參 考 依 據 已 經 成 為 一 種 趨 勢, 但 是 GCMs 的 模 式 受 到 技 術 上 的 限 制, 對 於 地 形 複 雜 的 當 地 氣 候, 仍 有 不 足 的 地 方 因 此, 利 用 統 計 動 力 降 尺 度 的 方 法 便 成 為 一 個 替 代 的 方 式, 其 中 統 計 降 尺 度 所 使 用 的 工 具 中 又 以 天 氣 衍 生 器 (weather generator) 的 方 法 最 常 被 使 用 因 此, 本 文 主 要 利 用 極 端 值 理 論 來 分 析 LARS-WG(weather generator) 按 照 TCCIP 之 全 台 5 公 里 網 格 區 域 位 置 衍 生 所 有 AR4 之 24GCM 模 式 排 放 情 境 之 近 遠 未 來 之 日 降 雨 資 料, 來 探 討 南 部 地 區 曾 文 溪 流 域 之 極 端 降 雨 情 況 關 鍵 字 : 極 端 值 理 論 衍 生 器 LARS-WG 極 端 降 雨 近 遠 未 來 之 日 降 雨 資 料, 來 探 討 南 部 地 區 曾 文 溪 流 域 之 極 端 降 雨 情 況 一 前 言 近 年 來 全 球 暖 化 的 現 象 提 高 了 水 循 環 速 度, 造 成 了 全 球 不 正 常 甚 至 極 端 降 雨 的 情 況 發 生, 全 球 極 端 降 雨 發 生 的 頻 率 也 似 乎 有 提 高 的 趨 勢 台 灣 也 不 例 外 台 灣 年 雨 量 是 世 界 平 均 值 的 3 倍, 每 年 約 有 2,500 mm 以 上 的 雨 量, 但 由 於 地 狹 人 稠 山 坡 陡 峻, 大 部 分 的 降 雨 皆 流 入 海 洋, 致 使 每 人 每 年 實 際 可 分 配 到 的 降 雨 量 不 如 預 期 的 多, 僅 占 世 界 平 均 值 的 七 分 之 一 根 據 台 灣 氣 候 變 遷 科 學 報 告 2011 指 出 :2000 年 以 後, 平 均 每 年 就 會 有 一 個 嚴 重 的 颱 風 侵 襲 台 灣, 此 極 端 的 水 文 事 件 頻 率 增 加, 隨 之 而 來 的 便 是 複 合 性 災 害 的 議 題, 加 上 乾 季 更 乾 濕 季 更 濕 的 兩 極 化 的 態 勢 與 經 濟 發 展 與 人 口 持 續 成 長, 缺 水 的 問 題 水 資 源 調 配 將 成 為 未 來 氣 候 變 遷 的 重 要 的 議 題 因 此, 瞭 解 降 雨 變 異 以 及 其 在 時 間 空 間 的 差 異, 將 使 我 們 能 更 有 效 率 研 擬 水 資 源 調 適 策 略 將 極 端 的 降 雨 或 者 乾 濕 季 降 雨 不 均 的 所 帶 來 的 負 面 社 會 成 本 降 至 最 低 近 年 來 利 用 全 球 氣 候 模 式 (Global Climate Models, GCMs) 之 預 測 結 果 作 為 氣 候 變 遷 與 調 適 策 略 之 參 考 依 據 已 經 成 為 一 種 趨 勢 TCCIP 計 畫 一 方 面 發 展 台 灣 地 區 氣 候 變 遷 降 尺 度 的 技 術, 一 方 面 依 據 現 有 資 源 技 術 與 能 力 產 製 適 用 於 台 灣 地 區 之 降 尺 度 資 料, 不 論 在 動 力 降 尺 度 資 料 或 是 統 計 降 尺 度 資 料 產 製 皆 有 相 當 豐 碩 的 成 果 這 些 資 料 已 陸 陸 續 續 提 供 給 下 游 端 之 需 求 者 應 用,TCCIP 計 畫 第 二 階 段 更 將 推 廣 於 農 糧 公 衛 海 岸 坡 地 等 領 域 進 一 步 的 分 析 應 用 然 而, 藉 由 統 計 分 析 來 比 對 產 製 資 料 與 觀 測 資 料 之 間 的 差 異 或 分 析 結 果, 不 僅 可 回 饋 給 TCCIP 計 畫 檢 討 修 正, 亦 能 豐 富 台 灣 在 氣 候 變 遷 的 相 關 研 究 基 於 此 動 機, 本 文 使 用 TCCIP 提 供 全 台 灣 統 計 降 尺 度 5 公 里 解 析 度 之 75 個 網 格 點, 並 利 用 LARS-WG(weather generator) 的 方 法, 衍 生 全 台 5 公 里 網 格 區 域 所 有 AR4 之 24GCM 模 式 排 放 情 境 之 二 研 究 方 法 ( 一 ) 極 端 值 理 論 本 研 究 結 合 極 端 值 理 論 以 及 LARS-WG 的 方 法 來 分 析 曾 文 溪 流 域 之 極 端 降 雨 情 況 在 極 端 值 理 論 的 部 分, 本 文 採 用 區 域 最 大 值 法, 將 每 年 最 大 日 降 雨 量 挑 出 來, 作 為 分 析 極 端 降 雨 的 時 間 序 列 資 料 Von Mise(1954) 和 Jenkinson(1955) 提 出 極 端 值 理 論 之 一 般 化 式 子, 如 (1) (z) = exp 1 + ξ( z u σ ) 1/ξ (1) 上 式,u σ ξ 分 別 為 位 置 (location) 規 模 (scale) 形 狀 (shape) 或 尾 端 指 數 (tail index) 參 數 位 置 參 數 用 來 決 定 分 配 的 中 心 位 置, 規 模 參 數 則 用 來 決 判 斷 分 的 離 散 程 度, 形 狀 參 數 則 是 決 定 尾 部 分 配 的 型 態 當 形 狀 參 數 大 於 0 或 是 小 於 0 時, 則 (2) 式 分 別 簡 化 為 Fréchet 與 Weibull 分 配 ; 當 規 模 參 數 等 於 0 時,(1) 式 簡 化 為 Gumbel 分 配 (Coles, 2001), 如 下 : G(z) = exp eee ( z u ), σ < z < ; (2) 本 研 究 利 用 最 大 概 似 法 (Maximum likelihood method) 來 推 估 (1) 與 (2), 最 大 概 似 函 數 的 推 估 是 以 準 牛 頓 反 覆 迭 代 法 (quasi-newton iterative algorithm) 完 成 概 似 率 (likelihood ratio) 則 是 挑 選 最 適 機 率 分 配 的 準 則 ( 二 ) LARS-WG LARS-WG 的 天 氣 衍 生 器 為 一 種 產 生 隨 機 天 氣 變 數 為 因 子 的 合 成 天 氣 日 資 料 時 間 序 列 之 統 計 模 型, 理 論 上 可 衍 生 該 測 站 點 之 無 限 長 度 合 成 時 間 序 列 的 氣 象 資 料 (Semenov & Barrow, 1997) LARS-WG 天 氣 衍 生 器 利 用 累 積 概 率 分 佈 函 數 (probability distribution function,pdf) 定 義 半 經 驗 分 布 模 型 (semi-empirical distribution,sed) 模 擬 降 雨 與 乾 濕 序 列, 且 依 乾 濕 期 長 度 日 降 水 量 和 A4-17

19 日 輻 射 的 半 經 驗 分 布 衍 生 資 料, 相 對 於 WGEN, LARS-WG 天 氣 衍 生 器 較 適 合 應 用 於 台 灣 地 區 氣 候 的 評 估 (Semenov, Brooks, Barrow & Richardson, 1998) 在 LARS-WG 衍 生 天 氣 數 據 過 程 可 分 為 三 個 不 同 的 步 驟 : 1. 校 正 : 測 站 分 析 進 行 氣 象 觀 測 數 據 分 析, 以 決 定 其 統 計 參 數 檔 2. 驗 證 :Q 檢 定 進 行 觀 測 和 合 成 天 氣 數 據 的 統 計 特 徵 分 析, 以 確 定 是 否 有 任 何 統 計 中 顯 著 性 差 異, 統 計 資 料 如 附 表 2 3. 衍 生 統 計 參 數 與 輸 出 資 料 : 繁 衍 器 統 計 參 數 文 件 檔 來 自 天 氣 觀 測 數 據, 在 模 式 校 正 過 程 中 用 於 產 生 合 成 天 氣 數 據, 其 具 有 與 原 始 觀 測 數 據 相 同 的 統 計 特 性, 但 逐 日 的 天 氣 並 不 相 同 本 研 究 使 用 TCCIP 提 供 全 台 灣 統 計 降 尺 度 5 公 里 解 析 度 之 75 個 網 格 點 與 其 高 程, 網 格 位 置 高 程 與 輸 入 參 數, 並 輸 入 歷 史 基 期 (1980~1999 逐 日 天 氣 資 料 ), 衍 生 曾 文 溪 流 域 日 資 料 近 未 來 (2020~2039) 遠 未 來 (2080~2099) 之 A1B 情 境 下 24 種 模 式 之 逐 日 時 間 序 列 衍 生 資 料 所 挑 選 之 網 格 點 以 鄰 近 曾 文 溪 流 域 之 雨 量 觀 測 站 為 主, 包 括 網 格 編 號 420( 靠 近 善 化 站 ) 網 格 編 號 732( 靠 近 左 鎮 ) 網 格 編 號 736( 靠 近 王 爺 宮 ) 網 格 編 號 1048( 靠 近 表 湖 ) 等 點 位 三 分 析 結 果 表 1 為 年 曾 文 溪 流 域 雨 量 觀 測 站 之 統 相 關 資 料 本 研 究 選 用 玉 井 善 化 曾 文 表 湖 左 鎮 王 爺 宮 環 湖 與 楠 西 等 測 站 之 歷 史 資 料 作 為 現 階 段 雨 量 之 觀 察 值, 而 利 用 LARS-WG 來 衍 生 A1B 情 境 下 24 種 模 式 近 未 來 遠 未 來 之 日 降 雨 資 料, 但 僅 針 對 9 個 豐 越 豐 枯 越 枯 模 型 之 極 端 降 雨 量 予 以 分 析 本 文 所 定 義 雨 量 之 極 大 值 為 每 年 觀 測 值 ( 或 衍 生 資 料 ) 之 日 降 雨 量 最 大 值 圖 1 為 LAS-WG 所 衍 生 的 四 格 網 點 的 位 置 表 年 曾 文 溪 流 資 料 測 站 經 度 緯 度 高 (m) 程 最 高 降 量 (mm/day) 玉 井 善 化 曾 文 表 湖 左 鎮 王 爺 宮 環 湖 楠 西 測 站 測 站 測 站 測 站 圖 1 LARS-WG 衍 生 之 網 格 資 料 點 位 表 2 為 年 曾 文 溪 流 域 雨 量 測 站 之 極 端 雨 量 配 適 結 果 研 究 結 果 發 現 玉 井 善 化 曾 文 表 湖 與 環 湖 適 合 利 用 GEV 分 配 來 配 適 極 端 降 的 情 況 ; 左 鎮 王 爺 宮 環 湖 楠 西 則 適 合 利 用 Gumbel 來 配 適 極 端 降 雨 的 情 況 表 年 曾 文 溪 流 域 之 極 端 雨 量 配 適 結 果 概 似 函 測 站 模 型 µ (SE) σ(se) ξ (SE) 數 值 玉 井 GEV (5.47) (6.67) 善 化 GEV (6.30) (6.04) (0.18) 曾 文 GEV (9.73) (10.12) (0.24) 表 湖 GEV (5.36) (7.66) (0.33) 左 鎮 Gumbel (18.06) (13.72) 王 爺 宮 Gumbel (17.39) (14.08) 環 湖 GEV (18.46) (15.80) (0.19) 楠 西 Gumbel (21.80) (1.63) 註 : 由 於 篇 幅 限 制, 本 研 究 僅 列 出 最 佳 配 適 結 果 表 3 表 4 分 別 表 示 測 站 之 近 未 來 遠 未 來 之 極 端 降 雨 情 況 以 及 測 站 420 與 測 站 1408 之 近 未 來 遠 未 來 之 極 端 降 雨 情 況 由 表 3 的 配 適 結 果 得 知 測 站 736 之 9 個 豐 越 豐 枯 越 枯 的 模 型 中,N1 N2 N3 N5 與 N9 等 5 個 模 型 所 配 適 出 近 遠 未 來 之 極 端 降 雨 皆 有 增 加 的 現 象 ; 測 站 732 之 9 個 豐 越 豐 枯 越 枯 的 模 型 中 N2 N4 與 N9 等 4 個 模 型 所 配 適 出 近 遠 未 來 之 極 端 降 雨 有 增 加 的 趨 勢 ; 測 站 420 之 9 個 豐 越 A1B 情 境 下 A4-18

20 豐 枯 越 枯 的 模 型 中 N1 N2 M3 N4 N7 以 及 N9 等 6 個 模 型 所 配 適 出 來 近 遠 未 來 之 極 端 降 雨 有 增 加 的 趨 勢 ; 測 站 1408 之 9 個 豐 越 豐 枯 越 枯 的 模 型 中 N2 N4 N6 N7 以 及 N9 等 5 個 模 型 所 配 適 出 來 近 遠 未 來 之 極 端 降 雨 有 增 加 的 趨 勢 代 表 台 灣 豐 越 豐 枯 越 枯 的 9 個 模 型 中, 僅 N2 與 N9 兩 個 模 型 所 配 適 出 來 的 極 端 降 雨 情 況 在 四 個 網 格 測 站 中 皆 有 一 致 的 結 果 四 結 論 本 文 利 用 極 端 值 理 論 來 分 析 曾 文 溪 流 域 傳 統 雨 量 觀 測 站, 以 及 LARS-WG 按 照 TCCIP 之 全 台 5 公 里 網 格 區 域 位 置 衍 生 所 有 AR4 之 24GCM 模 式 排 放 情 境 之 近 遠 未 來 之 日 降 雨 資 料, 探 討 曾 文 溪 流 域 現 況 與 未 來 之 極 端 降 雨 情 況 極 端 理 論 的 分 析 的 傳 統 雨 量 觀 測 站 的 結 果 得 知 曾 文 溪 流 域 玉 井 善 化 曾 文 表 湖 等 四 個 測 站 適 合 利 用 GEV 的 分 配 來 配 適 極 端 降 雨 量 的 情 況 ; 左 鎮 王 爺 宮 環 湖 楠 西 則 適 合 利 用 Gumbel 分 配 來 配 適 由 於 無 法 事 先 得 知 未 來 極 端 降 雨 情 況, 故 使 用 TCCIP 提 供 全 台 灣 統 計 降 尺 度 5 公 里 解 析 度 之 75 個 網 格 點, 以 LARS-WG 衍 生 靠 近 上 述 傳 統 雨 量 觀 測 站 之 日 雨 量 資 料, 並 以 此 代 表 該 流 域 未 來 的 情 境 LARS-WG 所 使 用 得 資 料 來 自 於 TCCIP 計 畫 5 公 里 解 析 度 之 75 個 網 格 點 衍 生 的 資 料 以 A1B 情 境 下 24 個 GCM 模 式 近 遠 未 來 之 日 降 雨 資 料 為 主 由 於 TCCIP 計 劃 已 依 照 台 灣 豐 越 豐 枯 越 枯 的 降 雨 特 性 將 此 24GCM 模 型 挑 選 9 個 代 表 性 的 模 型, 故 本 文 僅 針 對 此 9 個 模 型 分 析 極 端 降 雨 量 之 情 況 分 析 的 結 果 發 現 在 這 9 個 豐 越 豐 枯 越 枯 的 模 型 中, 測 站 736 之 N1 N2 N3 N5 與 N9 等 5 個 模 型 所 配 適 出 近 遠 未 來 之 極 端 降 雨 皆 有 增 加 的 現 象 ; 測 站 736 之 N4 N2 N4 與 N9 等 4 個 模 型 所 配 適 出 近 遠 未 來 之 極 端 降 雨 有 增 加 的 趨 勢 ; 測 站 420 之 N1 N2 M3 N4 N7 以 及 N9 等 6 個 模 型 所 配 適 出 近 遠 未 來 之 極 端 降 雨 有 增 加 的 趨 勢 ; 測 站 1408 之 9 個 豐 越 豐 枯 越 枯 的 模 型 中 N2 N4 N6 N7 以 及 N9 等 5 個 模 型 所 配 適 出 近 遠 未 來 之 極 端 降 雨 有 增 加 的 趨 勢 就 此 9 個 豐 越 豐 枯 越 枯 的 模 型 中, 僅 N2 與 N9 兩 個 模 型 所 配 適 出 來 的 極 端 降 雨 情 況 在 四 個 網 格 測 站 中 皆 有 一 致 的 結 果 meteorological elements, Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 81, von Mises, R., La distribution de la plus grande de n valeurs. In: Selected Papers, vol. II. American Mathematical Society, Providence, RI, USA, pp Coles, S., An introduction to statistical modeling of extreme values, Springer Series in Statistics, Springer Verlag London. Racsko P., Szeidl L. & Semenov M. (1991): A serial approach to local stochastic weather models. Ecological Modelling 57, Semenov M.A. and Barrow E.M., Use of a stochastic weather generator in the development of climate change scenarios, Climatic Change 35, Semenov M.A., Brooks R.J., Barrow E.M. and Richardson C.W., Comparison of the WGEN and LARS-WG stochastic weather generators in diverse climates, Climate Research 10, 五 參 考 文 獻 Jenkinson, A. F., 1955, The frequency distribution of the annual maximum (or minimum) values of A4-19

21 表 3 測 站 之 近 未 來 遠 未 來 之 極 端 降 雨 情 況 測 站 736 測 站 732 測 站 期 間 μ (SE) σ(se) μ (SE) σ(se) N F N F N F N F N F N F N F N F N F (11.39) (12.35) (11.08) (15.00) (9.49) (14.19) (8.62) (8.47) (7.90) (10.07) (10.70) ( (9.43 ) (7.31) (9.38) (9.84) (12.83) (7.60) (8.82) (9.12) (7.73) (10.53) (7.06) (10.60) (6.16) (6.29) (6.14) (7.84) (8.38) (6.37) (6.83) (5.40) (6.88) (7.86) (8.88) (5.52) (13.15) (11.83) (11.47) (14.22) (12.61) (12.25) (14.74) (11.21) (13.12) (13.28) (12.92) (13.42) (10.28) (10.85) (13.42) (11.96) (14.13) (13.46) (10.55) (8.38) (8.25) (10.57) (9.41) (8.78) (11.28) (8.26) (9.09) (9.69) (9.01) (10.00) (7.20) (7.77) (10.03) (8.92) (10.08) (10.27) 註 :N1-N9 分 別 表 示 之 bccr_bcm2_0_change.csv' cccma_cgcm3_1_change.csv' csiro_mk3_5_change.csv' inmcm3_0_change.csv' ipsl_cm4_change.csv' miroc3_2_hires_change.csv' mri_cgcm2_3_2a_change.csv' ncar_pcm1_change.csv' ukmo_hadgem1_change.csv' 等 模 型 ;F1-F9 分 別 表 示 之 bccr_bcm2_0_change.csv' cccma_cgcm3_1_change.csv' csiro_mk3_5_change.csv' inmcm3_0_change.csv' ipsl_cm4_change.csv' miroc3_2_hires_change.csv' mri_cgcm2_3_2a_change.csv' ncar_pcm1_change.csv' ukmo_hadgem1_change.csv' 等 模 型 表 4 測 站 420 與 測 站 1408 之 近 未 來 遠 未 來 之 極 端 降 雨 情 況 測 站 420 測 站 1408 測 站 期 間 μ (SE) σ(se) ξ (SE) μ (SE) σ(se) ξ (SE) N F (18.44) (15.92) (13.42) (11.78) (0.19) (0.16) (0.00) (19.58) (14.91) (0.17) A4-20

22 N F N F N F N (12.18) (17.03) (13.68) (19.47) (18.70) (16.99) (11.79) (7.79) (14.95) (9.79) (14.12) (14.86) (11.79) (7.92) F N F N F N F N F (14.73) (14.56) (16.45) (15.66) (16.79) (12.06) (19.68) (12.83) (11.52) (10.39) (11.52) (11.17) (11.89) (8.24) (14.81) (9.90) (0.09) (0.21) (0.15) (0.18) (0.20) (0.13) 0.07 (0.11) 0.08 (0.25) (0.16) (0.14) (0.16) (0.12) (0.11) (0.20) (0.18) (13.09) (16.84) (14.94) (21.72) (0.00) (17.84) (17.58) (23.85) (17.64) (15.90) (19.53) (15.42) (22.28) (14.44) (18.61) (13.33) (10.14) (14.94) (13.41) (18.12) (13.09) (14.26) (18.05) (11.80) (10.80) (16.29) (11.76) (16.54) (12.49) (17.24) (10.09) (0.25) (0.18) (0.20) (0.19) (0.16) (0.16) (0.14) (0.10) (0.11) (0.19) 0.52 (0.14) (0.13) (0.19) (0.19) (0.16) 註 :N1-N9 分 別 表 示 之 bccr_bcm2_0_change.csv' cccma_cgcm3_1_change.csv' csiro_mk3_5_change.csv' inmcm3_0_change.csv' ipsl_cm4_change.csv' miroc3_2_hires_change.csv' mri_cgcm2_3_2a_change.csv' ncar_pcm1_change.csv' ukmo_hadgem1_change.csv' 等 模 型 ;F1-F9 分 別 表 示 之 bccr_bcm2_0_change.csv' cccma_cgcm3_1_change.csv' csiro_mk3_5_change.csv' inmcm3_0_change.csv' ipsl_cm4_change.csv' miroc3_2_hires_change.csv' mri_cgcm2_3_2a_change.csv' ncar_pcm1_change.csv' ukmo_hadgem1_change.csv' 等 模 型 A4-21

23 冬 半 年 台 灣 東 北 部 致 災 降 雨 事 件 之 天 氣 類 型 分 析 龔 楚 媖 于 宜 強 李 宗 融 林 李 耀 國 家 災 害 防 救 科 技 中 心 摘 要 台 灣 地 區 冬 半 年 受 東 北 季 風 影 響, 迎 風 面 之 台 灣 東 北 部 與 花 蓮 地 區 常 有 較 大 雨 勢 出 現, 時 而 導 致 蘇 花 或 北 海 岸 公 路 崩 塌 災 害 的 發 生 為 了 解 東 北 部 冬 半 年 致 災 降 雨 的 特 性 與 成 因, 本 研 究 針 對 台 灣 東 北 部 縣 市 ( 台 北 市 新 北 市 基 隆 市 宜 蘭 縣 與 花 蓮 縣 ), 進 行 近 20 年 每 年 冬 半 年 (10 月 到 隔 年 3 月 ) 之 短 延 時 (1 3 6 小 時 ) 與 長 延 時 (12 24 小 時 ) 致 災 降 雨 事 件 特 性 分 析, 並 藉 由 進 行 致 災 降 雨 之 天 氣 型 態 分 析, 探 討 致 災 天 氣 類 型 之 類 別 與 氣 象 成 因 研 究 結 果 顯 示, 冬 半 年 東 北 部 之 短 延 時 致 災 降 雨 事 件 最 易 發 生 於 10 月 與 11 月, 多 半 是 受 到 東 北 風 熱 帶 擾 動 與 東 北 季 風 共 伴 效 應 鋒 面 過 境 或 者 熱 帶 擾 動 侵 台 等 影 響 所 造 成 其 中, 東 北 季 風 時 常 造 成 1 小 時 左 右 的 短 延 時 致 災 降 雨 ; 而 長 延 時 致 災 降 雨 只 發 生 於 10~12 月, 其 降 雨 主 要 是 颱 風 ( 或 熱 帶 低 壓 ) 與 東 北 季 風 共 伴 效 應 或 颱 風 直 接 侵 台 所 導 致 東 北 部 縣 市 中, 以 宜 蘭 縣 最 易 發 生 致 災 降 雨 事 件, 尤 其 該 縣 最 常 於 10 月 份 因 東 北 季 風 共 伴 效 應 影 響, 於 古 魯 蘇 澳 與 牛 鬥 等 地 發 生 劇 烈 降 雨 ; 而 花 蓮 縣 的 致 災 降 雨 事 件, 則 最 常 發 生 在 颱 風 侵 台 期 間 此 外, 宜 蘭 縣 較 常 因 東 北 季 風 影 響 而 發 生 1 小 時 左 右 的 致 災 降 雨 事 件, 而 較 長 延 時 的 致 災 降 雨 事 件 則 最 常 受 到 共 伴 效 應 或 熱 帶 擾 動 的 影 響 而 對 於 花 蓮 縣 與 新 北 市 之 長 延 時 致 災 降 雨, 熱 帶 擾 動 是 最 主 要 的 致 災 降 雨 成 因 此 外, 新 北 市 的 短 延 時 致 災 降 雨, 也 易 受 到 鋒 面 及 其 他 天 氣 之 影 響 由 此 研 究, 我 們 可 以 了 解 造 成 台 灣 東 北 各 縣 的 致 災 降 雨 天 氣 類 型 之 差 異 與 成 因, 作 為 該 地 區 災 害 監 測 與 防 減 災 操 作 之 參 考 關 鍵 字 : 短 延 時 致 災 降 雨 長 延 時 致 災 降 雨 東 北 季 風 共 伴 效 應 一 前 言 台 灣 冬 半 年 受 東 北 季 風 影 響, 位 於 迎 風 面 的 台 灣 東 北 部 與 花 蓮 地 區 常 有 較 大 雨 勢 出 現, 並 不 時 可 聽 聞 雨 量 過 大 導 致 蘇 花 或 北 海 岸 公 路 崩 塌 災 害 的 發 生 2012 年 12 月 中, 豪 雨 造 成 路 基 嚴 重 掏 空, 導 致 蘇 花 公 路 封 閉 雙 向 車 道, 共 費 時 42 天 才 完 成 搶 通, 對 觀 光 發 展 與 農 業 運 輸 帶 來 不 小 的 衝 擊 張 等 (1995) 分 析 1985~1994 年 間 宜 蘭 發 生 豪 雨 的 個 案, 歸 納 造 成 宜 蘭 地 區 豪 雨 的 可 能 原 因 如 下 : (1) 暖 平 流 輸 入 ;(2) 地 形 效 應 ;(3) 東 北 風 和 東 南 風 在 此 區 域 合 流 及 (4) 中 尺 度 對 流 系 統 影 響 葉 與 林 (2004) 使 用 MM5 模 擬 3 個 宜 蘭 地 區 發 生 豪 大 雨 的 個 案, 結 果 顯 示 東 北 風 流 經 宜 蘭 西 面 的 地 形 迎 風 坡 時 會 發 生 分 流, 並 在 宜 蘭 西 方 及 東 南 方 斜 坡 上 與 東 北 向 的 盛 行 風 場 會 合, 造 成 輻 合 抬 升 而 導 致 較 強 降 雨 此 外, 東 北 季 風 與 颱 風 外 圍 環 流 共 伴 亦 常 導 致 東 北 部 地 區 的 豪 大 雨, 李 等 (2007) 分 析 與 東 北 季 風 共 伴 導 致 台 灣 北 部 豪 雨 的 颱 風 路 徑 特 徵, 結 果 顯 示 其 路 徑 可 概 分 為 二 類, 一 為 由 東 向 西 經 巴 士 海 峽, 另 一 則 為 由 台 灣 東 方 近 海 北 上 相 關 研 究 皆 有 助 於 了 解 冬 季 東 北 部 強 降 雨 的 成 因 與 其 物 理 過 程 多 數 研 究 是 針 對 豪 大 雨 個 案 進 行 討 論, 為 滿 足 防 災 風 險 操 作 的 需 求, 歷 史 極 端 強 降 雨 事 件 的 特 性 統 計 成 為 一 重 要 課 題 因 此, 本 研 究 嘗 試 建 立 致 災 降 雨 事 件 簿, 並 首 先 針 對 台 灣 冬 季 常 發 生 道 路 災 害 的 東 北 部 地 區 ( 台 北 市 新 北 市 基 隆 市 宜 蘭 縣 與 花 蓮 縣 ), 進 行 近 20 年 每 年 10 月 到 隔 年 3 月 之 致 災 降 雨 事 件 特 性 分 析, 並 藉 由 進 行 致 災 降 雨 之 天 氣 型 態 分 析, 探 討 致 災 天 氣 類 型 之 類 別 與 氣 象 成 因 二 資 料 來 源 與 研 究 方 法 現 行 氣 象 局 預 報 作 業 中, 豪 大 雨 是 以 日 雨 量 作 為 定 義, 在 有 1 小 時 雨 量 達 15 毫 米 情 況 下, 日 雨 量 達 50 毫 米 稱 之 為 大 雨 達 130 毫 米 稱 之 為 豪 雨 達 200 毫 米 與 350 毫 米 分 別 為 大 豪 雨 與 超 大 豪 雨 為 符 合 防 災 操 作 需 求, 本 研 究 分 析 鄉 鎮 淹 水 雨 坡 地 災 害 警 戒 雨 量 值 與 過 去 災 害 之 降 雨 特 性, 並 參 考 氣 象 局 豪 大 雨 日 雨 量 門 檻 值, 分 別 定 義 短 延 時 (1 3 6 小 時 ) 與 長 延 時 (12 24 小 時 ) 的 致 災 降 雨 門 檻 值 ( 表 一 ), 其 中, 因 考 量 淹 水 與 坡 地 災 害 的 差 異, 設 定 兩 個 24 小 時 致 災 降 雨 門 檻 值, 分 別 為 350 毫 米 與 600 毫 米 本 研 究 首 先 使 用 氣 象 局 傳 統 測 站 與 自 動 雨 量 站 共 482 個 測 站 雨 量 資 料, 建 立 1992~2011 年 之 全 台 致 災 降 雨 事 件 簿 並 針 對 宜 蘭 縣 花 蓮 縣 台 北 市 新 北 市 與 基 隆 市 等 位 於 台 灣 東 北 部 一 帶 的 縣 市, 進 一 步 篩 選 出 冬 半 年 東 北 部 縣 市 之 致 災 降 雨 事 件 此 外, 本 研 究 利 用 氣 象 局 之 地 面 天 氣 圖 GMS 與 MTSAT A4-22

24 紅 外 線 衛 星 雲 圖 以 及 氣 象 局 每 日 發 布 之 天 氣 概 述 資 訊, 主 觀 判 斷 事 件 當 日 台 灣 附 近 之 天 氣 型 態, 藉 以 瞭 解 造 成 致 災 降 雨 之 天 氣 型 態 分 析 冬 半 年 間 影 響 台 灣 東 北 部 縣 市 致 災 降 雨 之 天 氣 型 態, 主 要 可 分 為 以 下 幾 類 :(1) 鋒 面 : 包 含 冬 季 與 春 季 之 鋒 面 ;(2) 熱 帶 擾 動 : 包 含 颱 風 熱 帶 低 壓 以 及 低 壓 ;(3) 東 北 季 風 : 大 陸 冷 高 壓 影 響 下 之 東 北 季 風 ;(4) 熱 帶 擾 動 與 東 北 季 風 共 伴 ( 以 下 簡 稱 共 伴 效 應 ): 颱 風 或 熱 帶 低 壓 環 流 與 東 北 季 風 產 生 共 伴, 若 事 件 發 生 時 已 發 布 陸 上 颱 風 警 報, 則 該 事 件 歸 類 為 熱 帶 擾 動 影 響 ;(5) 其 他 : 包 含 華 南 雲 雨 帶 影 響 或 沒 有 受 到 顯 著 天 氣 系 統 影 響 之 對 流 性 降 水 等 本 文 將 分 別 探 討 上 述 五 種 天 氣 型 態 下 致 災 降 雨 之 時 間 與 空 間 分 佈 特 徵 三 冬 半 年 各 類 天 氣 影 響 下 之 致 災 降 雨 統 計 1992~2011 年 冬 半 年 (10 月 ~ 隔 年 3 月 ) 期 間 全 台 與 東 北 部 縣 市 之 致 災 降 雨 事 件 發 生 日 數 ( 表 二 ),20 年 間 共 有 333 日 台 灣 地 區 曾 發 生 時 雨 量 大 於 50 毫 米 的 致 災 降 雨, 其 中 約 有 6 成 (201 日 ) 曾 於 東 北 部 縣 市 發 生 1 小 時 致 災 降 雨 事 件, 平 均 每 個 冬 半 年 約 有 10 日 對 於 較 大 延 時 的 降 雨 事 件, 東 北 部 與 全 台 發 生 日 數 比 更 高 達 8 成 以 上, 顯 示 冬 半 年 間 台 灣 東 北 部 縣 市 為 致 災 降 雨 發 生 的 主 要 區 域, 突 顯 該 地 區 致 災 降 雨 研 究 之 重 要 性 分 析 冬 半 年 東 北 部 縣 市 之 致 災 降 雨 事 件 受 各 類 型 天 氣 影 響 之 日 數 比 例 ( 圖 一 ), 顯 示 1 小 時 致 災 降 雨 事 件 發 生 日 中, 有 33% 受 到 東 北 季 風 影 響,26% 為 鋒 面 通 過 所 造 成,19% 則 為 無 明 顯 天 氣 系 統 影 響 的 局 部 對 流 ;3 小 時 致 災 降 雨 大 多 受 東 北 季 風 (27%) 與 共 伴 效 應 (25%) 影 響 而 較 長 延 時 的 致 災 降 雨 事 件 (6 12 與 24 小 時 ) 則 主 要 是 因 共 伴 效 應 或 熱 帶 擾 動 直 接 侵 襲 所 造 成, 其 單 純 只 受 冷 高 壓 東 北 季 風 影 響 的 日 數 比 重 逐 漸 減 低 以 24 小 時 600 毫 米 的 長 延 時 致 災 降 雨 事 件 來 說, 降 雨 只 來 自 於 共 伴 效 應 或 熱 帶 擾 動 直 接 侵 襲 之 情 形 探 討 冬 半 年 東 北 部 縣 市 各 延 時 致 災 降 雨 事 件 的 平 均 雨 量 ( 圖 二 ), 短 致 災 降 雨 事 件 的 平 均 降 雨 強 度 為 81mm/hr 182mm/3hr 與 293mm/6hr, 長 延 時 致 災 降 雨 事 件 平 均 降 雨 強 度 則 為 514mm/12hr,588mm/24hr( 以 350mm 事 件 篩 選 門 檻 時 ),776mm/24hr( 以 600mm 事 件 篩 選 門 檻 時 ) 由 圖 二 討 論 不 同 天 氣 系 統 影 響 之 降 雨 強 度, 結 果 顯 示, 無 論 是 何 種 致 災 降 雨 事 件 類 型, 皆 是 熱 帶 擾 動 所 帶 來 的 降 雨 強 度 最 強, 其 雨 量 約 為 各 延 時 致 災 降 雨 事 件 ( 含 熱 帶 擾 動 影 響 事 件 ) 平 均 雨 量 的 1.2 倍 ; 其 次, 共 伴 效 應 影 響 時, 也 有 較 大 的 平 均 雨 量 四 致 災 降 雨 之 時 間 分 佈 特 性 分 析 20 年 來 東 北 部 縣 市 在 冬 半 年 各 月 份 之 各 種 延 時 致 災 降 雨 事 件 的 發 生 日 數 ( 圖 三 ), 結 果 顯 示 10 月 最 常 發 生 致 災 降 雨 事 件,11 月 次 之 此 外, 短 延 時 致 災 降 雨 事 件 也 常 於 2 月 份 發 生 ; 而 長 延 時 致 災 降 雨 則 僅 發 生 於 10~12 月 分 析 影 響 各 月 份 之 各 延 時 致 災 降 雨 事 件 的 天 氣 類 型, 其 結 果 與 圖 一 相 似, 故 在 此 不 多 加 贅 述 探 討 冬 半 年 期 間 全 台 致 災 降 雨 事 件 的 最 大 雨 量 紀 錄 ( 表 三 ), 各 延 時 之 最 大 降 雨 均 發 生 於 10 月 份, 其 中 2010 年 10 月 因 受 到 梅 姬 颱 風 與 東 北 季 風 共 伴 影 響, 宜 蘭 縣 蘇 澳 站 創 下 冬 半 年 小 時 的 最 大 降 雨 紀 錄, 其 降 雨 量 高 達 181.5mm/hr 444mm/3hr 645mm/6hr 與 861mm/12hr 而 24 小 時 之 最 大 降 雨 紀 錄 則 發 生 於 2009 年 10 月 芭 瑪 颱 風 海 上 警 報 期 間,24 小 時 累 積 雨 量 達 毫 米, 此 事 件 也 是 由 於 颱 風 外 圍 環 流 與 東 北 季 風 產 生 共 伴 所 造 成 顯 示 颱 風 與 東 北 季 風 共 伴 之 現 象, 是 冬 半 年 期 間 的 研 究 與 防 災 的 重 點 雖 然 歷 史 最 大 降 雨 皆 發 生 於 10 月, 但 探 討 各 種 延 時 致 災 降 雨 事 件 之 各 月 平 均 雨 量 ( 圖 四 ), 可 發 現 12 月 份 較 長 延 時 的 致 災 降 雨 平 均 雨 量 普 遍 高 於 10 月 主 要 應 是 由 於 12 月 份 致 災 降 雨 個 案 不 多, 但 個 案 多 為 累 積 雨 量 極 大 的 颱 風 侵 襲 或 共 伴 效 應 影 響 事 件 ; 而 10 月 份 的 致 災 降 雨 事 件 雖 多, 卻 有 許 多 致 災 降 雨 事 件 是 只 受 東 北 季 風 影 響 或 台 灣 附 近 無 明 顯 天 氣 系 統 之 情 況, 其 累 積 降 雨 不 如 共 伴 效 應 或 颱 風 侵 襲 來 得 多 而 短 延 時 致 災 降 雨 事 件 之 平 均 雨 量 分 析 顯 示,1 小 時 致 災 降 雨 事 件 以 2 月 份 之 平 均 雨 量 最 大, 主 要 是 受 到 東 北 季 風 或 鋒 面 影 響 所 致 ;3 小 時 致 災 降 雨 事 件 則 在 10 月 有 最 大 的 平 均 雨 量, 主 要 的 影 響 天 氣 類 型 為 共 伴 效 應 及 颱 風 侵 襲 分 別 統 計 冬 半 年 東 北 部 縣 市 在 各 年 份 致 災 降 雨 事 件 的 發 生 日 數, 並 探 討 各 類 天 氣 影 響 下, 各 類 致 災 降 雨 的 年 際 變 化 ( 圖 五 ) 結 果 顯 示,1996~1998 年 最 常 有 致 災 降 雨 發 生,2002~2003 年 則 最 少 ( 圖 五 a), 此 現 象 在 各 天 氣 影 響 下 的 日 數 統 計 圖 中 也 能 看 到 ( 圖 五 b~f) 相 較 於 過 去,2007 年 至 今 之 致 災 降 雨 事 件 發 生 日 數 增 多, 且 增 多 主 要 顯 現 於 東 北 季 風 熱 帶 擾 動 與 共 伴 效 應 等 天 氣 影 響 下 的 事 件 ( 圖 五 b~d) 此 外, 近 幾 年 在 鋒 面 與 其 他 天 氣 影 響 下 發 生 之 致 災 事 件, 似 乎 較 為 減 少 ( 圖 五 e, f) 五 致 災 降 雨 之 空 間 分 佈 特 性 討 論 東 北 部 各 縣 市 在 冬 半 年 的 致 災 降 雨 發 生 日 數 ( 圖 六 ), 發 生 於 宜 蘭 地 區 之 致 災 降 雨 事 件 遠 多 於 其 他 縣 市, 其 次 為 新 北 市 與 花 蓮 縣 宜 蘭 境 內, 以 位 於 蘭 陽 平 原 南 側 之 大 同 鄉 古 魯 牛 鬥 冬 山 鄉 新 寮 與 蘇 澳 鎮 之 蘇 澳 等 站 最 常 發 生 致 災 降 雨 ( 測 站 位 A4-23

25 置 可 參 見 圖 九 ), 此 主 要 是 因 為 東 北 風 流 經 宜 蘭 西 面 的 地 形 迎 風 坡 時 發 生 分 流, 在 宜 蘭 西 方 及 東 南 方 斜 坡 上 與 東 北 向 的 盛 行 風 場 會 合 後 產 生 強 對 流 ( 葉 與 林 2004) 所 致 而 新 北 市 易 於 石 門 區 富 貴 角 金 山 區 三 和 與 烏 來 區 下 盆 等 站 發 生 致 災 降 雨 ; 花 蓮 縣 則 易 於 秀 林 鄉 的 布 洛 灣 天 祥 與 和 中 等 站 發 生 致 災 降 雨 事 件 分 析 冬 半 年 東 北 部 各 縣 市 之 致 災 事 件 平 均 雨 量 ( 圖 七 ), 對 於 1 小 時 與 3 小 時 致 災 降 雨 事 件, 新 北 市 的 平 均 雨 量 最 大, 花 蓮 縣 次 之 ; 對 於 長 延 時 的 致 災 降 雨 事 件, 則 以 花 蓮 縣 之 平 均 雨 量 最 大, 其 次 依 序 為 宜 蘭 縣 新 北 市 針 對 致 災 降 雨 事 件 較 多 且 雨 量 較 大 的 宜 蘭 縣 花 蓮 縣 與 新 北 市, 進 一 步 討 論 各 類 天 氣 系 統 對 其 境 內 致 災 降 雨 事 件 的 影 響 ( 圖 八 ) 分 析 顯 示, 對 於 宜 蘭 縣 ( 圖 八 a), 致 災 降 雨 延 時 越 長 者, 共 伴 效 應 與 熱 帶 擾 動 的 影 響 日 數 比 例 越 高, 而 1 小 時 致 災 降 雨 事 件 則 較 常 受 到 東 北 季 風 影 響 而 發 生 宜 蘭 縣 各 延 時 之 平 均 雨 量 在 受 到 熱 帶 擾 動 與 共 伴 效 應 影 響 時 較 高, 其 中 熱 帶 擾 動 造 成 的 雨 勢 最 大 ( 圖 八 b) 對 於 花 蓮 縣 而 言, 熱 帶 擾 動 影 響 日 數 比 例 明 顯 高 於 宜 蘭 縣 者 ( 圖 八 c), 平 均 雨 量 分 析 也 顯 示, 熱 帶 擾 動 對 於 花 蓮 地 區 的 致 災 降 雨 強 度 影 響 極 大 ( 圖 八 d), 尤 其 此 情 形 在 長 延 時 致 災 降 雨 事 件 中 更 為 顯 著 至 於 新 北 市 的 分 析 顯 示 ( 圖 八 e, f), 其 短 延 時 致 災 降 雨 受 到 鋒 面 及 其 他 天 氣 之 影 響 比 例 高 於 其 他 兩 縣, 且 常 因 其 他 天 氣 之 影 響 而 有 較 高 的 累 積 雨 量 而 在 長 延 時 降 雨 部 分, 新 北 市 最 常 受 到 熱 帶 擾 動 的 影 響 而 發 生 致 災 降 雨, 東 北 季 風 的 影 響 比 例 極 少, 較 大 雨 量 則 主 要 來 自 於 熱 帶 擾 動 的 貢 獻 六 結 論 本 研 究 針 對 台 灣 東 北 部 地 區 ( 台 北 市 新 北 市 基 隆 市 宜 蘭 縣 與 花 蓮 縣 ), 分 析 近 20 年 來 冬 半 年 (10 月 到 隔 年 3 月 ) 之 各 延 時 ( 與 24 小 時 ) 致 災 降 雨 事 件, 並 探 討 造 成 致 災 降 雨 事 件 的 天 氣 類 型 特 性 分 析 顯 示, 冬 半 年 致 災 降 雨 最 易 發 生 於 10~11 月, 影 響 致 災 降 雨 事 件 的 天 氣 類 型 主 要 為 東 北 風 熱 帶 擾 動 熱 帶 擾 動 與 東 北 季 風 之 共 伴 效 應 或 鋒 面 過 境 等 類 型 其 中, 東 北 季 風 時 常 造 成 1 小 時 左 右 的 短 延 時 致 災 降 雨 ; 而 24 小 時 致 災 降 雨 則 只 發 生 於 10~12 月, 其 主 要 天 氣 類 型 為 熱 帶 擾 動 與 東 北 季 風 共 伴 效 應 或 颱 風 直 接 侵 台 所 導 致 統 計 全 台 近 20 年 之 冬 半 年 (10 月 到 隔 年 3 月 ) 致 災 降 雨 事 件, 有 6~8 成 以 上 發 生 於 東 北 部 其 中, 宜 蘭 縣 的 發 生 日 數 最 遠 高 於 其 他 縣 市, 其 次 為 新 北 市 與 花 蓮 縣 分 析 上 述 三 縣 市 的 致 災 降 雨 日 數, 結 果 顯 示 宜 蘭 縣 較 常 因 東 北 季 風 影 響 而 發 生 1 小 時 左 右 的 致 災 降 雨 事 件, 而 較 大 延 時 的 致 災 降 雨 事 件 則 最 常 受 到 共 伴 效 應 或 熱 帶 擾 動 的 影 響 而 對 於 花 蓮 縣 與 新 北 市 之 長 延 時 致 災 降 雨, 熱 帶 擾 動 是 最 主 要 的 致 災 降 雨 成 因, 共 伴 效 應 的 影 響 相 對 較 弱 此 外, 新 北 市 的 短 延 時 致 災 降 雨, 較 其 他 兩 縣 更 容 易 受 到 鋒 面 及 其 他 天 氣 之 影 響 分 析 冬 半 年 的 雨 量 紀 錄, 各 延 時 之 最 大 降 雨 紀 錄 均 發 生 於 宜 蘭 縣, 主 要 皆 是 由 於 10 月 份 颱 風 (2010 梅 姬 與 2009 年 芭 瑪 ) 之 環 流 與 東 北 季 風 共 伴 引 起 顯 示 颱 風 與 東 北 季 風 共 伴 造 成 的 驚 人 雨 勢, 是 冬 半 年 期 間 的 研 究 與 防 災 重 點 討 論 冬 半 年 東 北 部 致 災 降 雨 事 件 之 平 均 雨 量, 結 果 顯 示, 熱 帶 擾 動 是 造 成 各 縣 市 各 延 時 較 大 雨 勢 的 主 要 因 素, 且 熱 帶 擾 動 影 響 之 事 件 平 均 雨 量 約 為 所 有 事 件 的 1.2 倍 此 外, 對 於 宜 蘭 縣 之 事 件, 共 伴 效 應 也 是 造 成 較 大 雨 勢 的 一 大 原 因, 其 平 均 降 雨 強 度 不 亞 於 熱 帶 擾 動 各 類 致 災 降 雨 的 年 際 變 化 分 析 顯 示,1996~1998 年 最 常 有 致 災 降 雨 發 生,2002~2003 年 則 最 少 相 較 於 過 去,2007 年 至 今 之 致 災 降 雨 事 件 發 生 日 數 增 多, 且 增 多 主 要 顯 現 於 東 北 季 風 熱 帶 擾 動 與 共 伴 效 應 等 天 氣 影 響 下 的 事 件 本 研 究 之 各 項 成 果 顯 示 冬 半 年 台 灣 東 北 部 在 防 災 時 空 重 點, 提 供 防 減 災 研 究 工 作 者 參 考 與 應 用 參 考 文 獻 李 清 勝 羅 英 哲 張 龍 耀,2007: 琳 恩 颱 風 (1987) 與 東 北 季 風 交 互 作 用 產 生 強 降 水 之 研 究 大 氣 科 學,35,13-34 葉 嘉 靜 與 林 沛 練,2004: 宜 蘭 地 區 秋 冬 季 豪 大 雨 特 性 之 研 究 天 氣 分 析 與 預 報 研 討 會 論 文 彙 編, 張 耀 升 陳 台 琦 陳 景 森,1995: 宜 蘭 地 區 連 續 降 水 初 步 探 討 氣 象 預 報 與 分 析,144,11-20 A4-24

26 表 一 各 降 雨 延 時 之 致 災 降 雨 門 檻 值 降 雨 延 時 致 災 降 雨 門 檻 值 ( 毫 米 ) 1 小 時 50 3 小 時 小 時 小 時 小 時 小 時 600 表 二 1992~2011 年 冬 半 年 期 間 全 台 與 東 北 部 縣 市 之 致 災 降 雨 事 件 降 雨 延 時 全 台 致 災 降 雨 發 生 日 數 ( 日 ) 發 生 日 數 與 兩 者 之 比 值 東 北 部 致 災 降 雨 發 生 日 數 ( 日 ) 東 北 部 與 全 台 發 生 日 數 比 (%) 1 小 時 小 時 小 時 小 時 小 時 小 時 表 三 1992~2011 年 冬 半 年 期 間 全 台 各 延 時 最 大 降 雨 紀 錄 累 積 雨 量 降 雨 延 時 最 大 降 雨 發 生 日 期 縣 市 站 名 ( 毫 米 ) 天 氣 系 統 1 小 時 2010 年 10 月 21 日 宜 蘭 縣 蘇 澳 梅 姬 颱 風 與 東 北 季 風 共 伴 3 小 時 2010 年 10 月 21 日 宜 蘭 縣 蘇 澳 444 梅 姬 颱 風 與 東 北 季 風 共 伴 6 小 時 2010 年 10 月 21 日 宜 蘭 縣 蘇 澳 645 梅 姬 颱 風 與 東 北 季 風 共 伴 12 小 時 2010 年 10 月 21 日 宜 蘭 縣 蘇 澳 861 梅 姬 颱 風 與 東 北 季 風 共 伴 24 小 時 2009 年 10 月 6 日 宜 蘭 縣 古 魯 芭 瑪 颱 風 海 上 警 報 圖 九 冬 半 年 宜 蘭 縣 花 蓮 縣 與 新 北 市 較 易 發 生 致 災 降 雨 的 測 站 位 置 示 意 圖 A4-25

27 圖 一 年 冬 半 年 東 北 部 縣 市 各 延 時 致 災 降 雨 事 件 受 各 類 型 天 氣 影 響 之 百 分 比 圖 二 年 冬 半 年 東 北 部 縣 市 受 各 類 型 天 氣 影 響 下 之 各 延 時 致 災 降 雨 事 件 平 均 雨 量 ( 毫 米 ) 圖 三 年 東 北 部 縣 市 在 冬 半 年 各 月 份 之 各 延 時 致 災 降 雨 發 生 日 數 圖 四 年 冬 半 年 東 北 部 縣 市 各 延 時 致 災 降 雨 事 件 之 各 月 份 平 均 雨 量 圖 五 各 類 天 氣 影 響 下 之 致 災 降 雨 發 生 日 數 年 變 化 A4-26

28 圖 六 年 冬 半 年 東 北 部 各 縣 市 之 各 延 時 致 災 事 件 發 生 日 數 圖 七 如 圖 六, 但 為 各 延 時 致 災 事 件 之 平 均 雨 量 圖 八 年 冬 半 年 宜 蘭 縣 花 蓮 縣 與 新 北 市 在 各 類 天 氣 系 統 影 響 下 的 致 災 降 雨 發 生 日 數 比 例 與 平 均 雨 量 A4-27

29 歷 史 重 大 颱 風 事 件 之 災 損 評 估 _ 以 梅 姬 颱 風 為 例 李 欣 輯 陳 怡 臻 國 家 災 害 防 救 科 技 中 心 摘 要 2010 年 中 颱 梅 姬 在 所 挾 帶 之 豐 沛 雨 量 與 東 北 季 風 的 共 伴 影 響 下, 單 單 宜 蘭 地 區 就 造 成 9 人 死 亡 道 路 及 坡 地 崩 塌 共 53 處 1024 棟 房 屋 損 毀, 其 中 最 嚴 重 災 情 為 淹 水 面 積 高 達 5359 公 頃 之 洪 水 災 害 根 據 氣 象 局 的 統 計, 梅 姬 颱 風 在 宜 蘭 蘇 澳 最 大 累 積 雨 量 約 為 1,500 毫 米 最 大 時 雨 量 為 毫 米, 各 排 水 系 統 集 水 區 24 小 時 48 小 時 之 降 雨 量 均 已 超 過 200 年 的 重 現 期 距, 因 而 釀 成 該 區 之 大 規 模 洪 患 然 而 為 了 詳 實 暸 解 此 類 極 端 降 雨 事 件 所 帶 來 的 淹 水 衝 擊, 本 文 嘗 試 以 國 家 災 害 防 救 科 技 中 心 所 開 發 臺 灣 颱 洪 災 損 評 估 系 統 ( 簡 稱 TLAS Taiwan), 進 行 宜 蘭 地 區 之 水 災 損 失 評 估 最 後 本 文 合 計 包 括 住 宅 工 商 業 農 林 漁 牧 公 共 建 物 水 利 設 施 等 22 種 不 同 土 地 利 用 下 之 洪 患 損 失, 求 得 宜 蘭 地 區 之 受 淹 水 影 響 的 總 戶 數 約 為 戶, 全 縣 平 均 淹 水 總 損 失 為 28 億 元 新 台 幣 關 鍵 字 : 極 端 天 氣 梅 姬 颱 風 淹 水 災 害 損 失 評 估 A4-28

30 降 雨 規 模 指 標 (RSI) 及 其 在 坡 地 災 害 預 警 之 應 用 李 宗 融 Tsung-Jung Lee 林 又 青 Yu-Ching Lin 龔 楚 媖 Chu-Ying Kung 王 俞 婷 Yu-Ting Wang 張 志 新 Chih-Hsin Chang 于 宜 強 Yi-Chiang Yu 林 欣 弘 Hsin-Hung Lin 林 李 耀 Lee-Yaw Lin 國 家 災 害 防 救 科 技 中 心 摘 要 RSI(Rainfall Scale Index) 是 本 研 究 提 出 新 的 降 雨 規 模 指 標 其 主 要 概 念 是 將 降 雨 資 料 進 行 標 準 化, 透 過 門 檻 值 與 歷 史 極 值 的 設 定, 將 可 能 致 災 的 降 雨 訊 號 轉 化 成 降 雨 規 模 的 資 訊 RSI 除 可 將 降 雨 標 準 化 分 析 外, 在 多 重 延 時 小 區 域 與 即 時 分 析 方 面 的 能 力 都 優 於 過 去 經 常 使 用 的 降 雨 規 模 推 估 方 法, 例 如 豪 大 雨 標 準 等 本 文 同 時 參 考 行 政 院 頒 訂 的 警 戒 燈 號 規 定, 初 步 將 降 雨 規 模 指 標 分 為 4 級, 分 別 為 綠 (RSI 小 於 0), 黃 (RSI 介 於 0~0.4), 橙 (RSI 介 於 0.4~0.8), 紅 (RSI 大 於 0.8) 透 過 1992~2011 年 117 個 侵 台 颱 風 個 案 的 分 析, 降 雨 規 模 達 到 橙 色 (RSI=0.4) 時, 已 是 歷 史 上 排 序 前 40% 的 劇 烈 降 雨 事 件 ; 降 雨 規 模 達 到 紅 色 (RSI=0.8) 時, 其 規 模 已 達 歷 史 上 排 序 前 10% 的 極 端 降 雨 事 件 本 研 究 同 時 建 立 一 個 降 雨 規 模 指 標 的 即 時 監 測 系 統, 此 系 統 可 即 時 展 示 時 間 與 空 間 分 布 的 RSI 分 析 結 果, 有 助 於 災 害 應 變 的 即 時 監 測 與 預 警 ML(Landslide Disaster Magnitude) 是 本 中 心 坡 地 組 發 展 用 於 評 估 坡 地 災 害 規 模 的 指 標 為 落 實 降 雨 規 模 指 標 在 災 害 監 測 與 預 警 之 應 用 本 研 究 嘗 試 利 用 卡 玫 基 (2008) 辛 樂 克 (2008) 莫 拉 克 (2009) 以 及 梅 姬 (2010) 等 四 場 歷 史 颱 風 事 件 的 24 小 時 RSI 與 其 ML 進 行 相 關 性 分 析 結 果 顯 示, 卡 玫 基 與 辛 樂 克 颱 風 的 降 雨 規 模 (RSI) 與 坡 地 災 害 規 模 呈 正 相 關 趨 勢 莫 拉 克 颱 風 則 是 因 其 多 數 測 站 觀 測 值 為 歷 史 極 值, 故 較 不 易 觀 察 到 ML 值 隨 RSI 的 變 化 趨 勢 梅 姬 颱 風 則 是 呈 現 RSI 小 但 ML 值 大 的 關 係, 推 測 應 與 先 前 的 凡 那 比 侵 台, 山 區 環 境 尚 未 復 原 有 關 未 來 透 過 個 案 累 積, 以 及 災 因 的 分 析, 期 能 更 加 釐 清 降 雨 與 災 害 規 模 間 對 應 關 係, 進 而 達 到 防 災 與 減 災 之 目 的 關 鍵 字 : 降 雨 規 模 指 標 (RSI), 坡 地 災 害 規 模 指 標 (ML) 一 前 言 台 灣 長 久 以 來 都 是 災 害 頻 仍 的 國 家, 這 點 從 世 界 銀 行 的 評 估 或 是 風 險 分 析 者 的 分 析 報 告 都 可 窺 知 一 二 根 據 內 政 部 公 布 之 台 灣 天 然 災 害 損 失 統 計 資 料, 颱 風 獨 占 台 灣 人 員 傷 亡 與 經 濟 損 失 的 首 位 顯 見, 如 何 有 效 預 防 或 減 低 颱 風 引 發 的 災 害 是 防 災 工 作 的 要 務 早 期 的 防 災 工 作 著 重 於 救 災, 納 莉 颱 風 (2001) 之 後 則 轉 換 為 災 害 的 預 警 莫 拉 克 颱 風 (2009) 超 過 3000 毫 米 的 降 雨 量, 引 發 的 淹 水 與 坡 地 災 害 等 複 合 型 災 害, 所 造 成 的 經 濟 損 失 與 人 命 傷 亡 更 是 颱 風 史 上 之 劇 災 後, 除 了 重 建 與 復 原 等 工 作 外, 同 時 也 衍 生 了 如 何 在 災 害 預 警 的 資 訊 中, 提 供 災 害 規 模 訊 息 的 議 題 災 害 規 模 係 指 對 於 災 害 程 度 的 描 述, 分 析 目 前 的 災 害 預 警 與 災 後 分 析 的 作 業, 都 未 針 對 此 議 題 進 行 深 入 的 探 討 國 外 有 關 於 災 害 規 模 的 文 獻, 多 半 以 受 災 害 影 響 的 人 口 經 濟 損 失 或 受 災 面 積 做 為 規 模 劃 分 的 依 據 (Fischer,2003a,b;Sheehan and Hewitt, in Smith 2006) 然 而, 這 些 災 害 規 模 的 設 定 方 法 考 量 的 多 是 災 情, 與 台 灣 預 警 資 訊 的 災 害 規 模 需 求 並 不 完 全 吻 合 台 灣 的 災 害 規 模 設 定, 必 須 針 對 災 害 特 性, 進 行 一 連 串 上 游 至 下 游 的 整 合 研 究, 並 可 應 用 於 防 災 準 備 與 災 害 應 變 操 A4-29