國 立 中 央 大 學 圖 書 館 碩 博 士 論 文 電 子 檔 授 權 書 (100 年 9 月 最 新 修 正 版 ) 本 授 權 書 授 權 本 人 撰 寫 之 碩 / 博 士 學 位 論 文 全 文 電 子 檔 ( 不 包 含 紙 本 詳 備 註 1 說 明 ), 在 國 立 中 央 大

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1 國 立 中 央 大 學 大 氣 物 理 研 究 所 碩 士 論 文 利 用 WRF 模 式 探 討 台 灣 東 部 海 上 對 流 線 之 個 案 研 究 研 究 生 : 蔡 宗 樺 指 導 教 授 : 林 沛 練 博 士 中 華 民 國 一 一 年 六 月

2 國 立 中 央 大 學 圖 書 館 碩 博 士 論 文 電 子 檔 授 權 書 (100 年 9 月 最 新 修 正 版 ) 本 授 權 書 授 權 本 人 撰 寫 之 碩 / 博 士 學 位 論 文 全 文 電 子 檔 ( 不 包 含 紙 本 詳 備 註 1 說 明 ), 在 國 立 中 央 大 學 圖 書 館 博 碩 士 論 文 系 統 ( 以 下 請 擇 一 勾 選 ) ( ) 同 意 ( 立 即 開 放 ) ( ) 同 意 ( 一 年 後 開 放 ), 原 因 是 : ( ) 同 意 ( 二 年 後 開 放 ), 原 因 是 : ( ) 同 意 ( 三 年 後 開 放 ), 原 因 是 : ( ) 不 同 意, 原 因 是 : 在 國 家 圖 書 館 臺 灣 博 碩 士 論 文 知 識 加 值 系 統 ( ) 同 意 ( 立 即 開 放 ) ( ) 同 意 ( 請 於 西 元 年 月 日 開 放 ) ( ) 不 同 意, 原 因 是 : 以 非 專 屬 無 償 授 權 國 立 中 央 大 學 圖 書 館 與 國 家 圖 書 館, 基 於 推 動 資 源 共 享 互 惠 合 作 之 理 念, 於 回 饋 社 會 與 學 術 研 究 之 目 的, 得 不 限 地 域 時 間 與 次 數, 以 紙 本 微 縮 光 碟 及 其 它 各 種 方 法 將 上 列 論 文 收 錄 重 製 公 開 陳 列 與 發 行, 或 再 授 權 他 人 以 各 種 方 法 重 製 與 利 用, 並 得 將 數 位 化 之 上 列 論 文 與 論 文 電 子 檔 以 上 載 網 路 方 式, 提 供 讀 者 基 於 個 人 非 營 利 性 質 之 線 上 檢 索 閱 覽 下 載 或 列 印 研 究 生 簽 名 : 蔡 宗 樺 學 號 : 論 文 名 稱 : 利 用 WRF 模 式 探 討 東 部 海 上 對 流 線 之 個 案 研 究 指 導 教 授 姓 名 : 林 沛 練 系 所 : 大 氣 物 理 研 究 所 博 士 班 碩 士 班 備 註 : 1. 本 授 權 書 之 授 權 範 圍 僅 限 電 子 檔, 紙 本 論 文 部 分 依 著 作 權 法 第 15 條 第 3 款 之 規 定, 採 推 定 原 則 即 預 設 同 意 圖 書 館 得 公 開 上 架 閱 覽, 如 您 有 申 請 專 利 或 投 稿 等 考 量, 不 同 意 紙 本 上 架 陳 列, 須 另 行 加 填 聲 明 書, 詳 細 說 明 與 紙 本 聲 明 書 請 至 下 載 2. 本 授 權 書 請 填 寫 並 親 筆 簽 名 後, 裝 訂 於 各 紙 本 論 文 封 面 後 之 次 頁 ( 全 文 電 子 檔 內 之 授 權 書 簽 名, 可 用 電 腦 打 字 代 替 ) 3. 請 加 印 一 份 單 張 之 授 權 書, 填 寫 並 親 筆 簽 名 後, 於 辦 理 離 校 時 交 圖 書 館 ( 以 統 一 代 轉 寄 給 國 家 圖 書 館 ) 4. 讀 者 基 於 個 人 非 營 利 性 質 之 線 上 檢 索 閱 覽 下 載 或 列 印 上 列 論 文, 應 遵 守 著 作 權 法 規 定

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5 摘 要 台 灣 冬 季 弱 綜 觀 環 境 下 東 部 海 面 上 常 觀 測 到 線 狀 對 流 的 發 生 這 些 對 流 線 多 呈 東 北 - 西 南 或 南 - 北 走 向, 且 平 行 於 海 岸 線, 通 常 發 展 於 近 海 地 區 (<40 km), 但 有 些 對 流 線 能 發 展 於 外 海 地 區 (>40 km) 由 先 前 的 研 究 中 提 出, 沿 海 地 區 的 離 岸 流 與 大 環 境 的 向 岸 流 所 導 致 的 低 層 輻 合 為 近 海 對 流 線 主 要 的 生 成 機 制 然 而 對 於 發 展 於 外 海 的 對 流 線, 不 同 的 個 案 之 生 成 物 理 機 制 似 乎 有 不 同 的 說 法 因 此 地 形 效 應 所 造 成 地 形 回 流 或 地 形 噴 流 是 否 可 造 成 外 海 對 流 線 生 成, 以 及 是 否 有 其 他 原 因 導 致 對 流 線 生 成, 為 本 研 究 主 要 探 討 內 容 由 於 海 洋 地 區 缺 乏 觀 測 資 料, 增 加 其 研 究 難 度, 因 此 本 文 藉 由 高 解 析 數 值 模 式 來 探 討 其 對 流 線 之 動 力 生 成 機 制 本 研 究 利 用 美 國 國 家 大 氣 研 究 中 心 (NCAR) 的 WRF(Weather Research and Forecasting) 數 值 模 式 進 行 模 擬, 水 平 網 格 解 析 度 分 別 為 40.5,13.5,4.5,1.5 km, 並 配 合 不 同 觀 測 資 料 進 行 驗 證 選 定 三 個 個 案 2004/01/03,2006/12/11,2008/10/29, 三 個 個 個 案 發 生 時 上 游 風 場 有 所 不 同, 且 對 流 生 成 位 置 皆 不 相 同, 本 研 究 藉 由 此 三 個 個 案, 詳 細 探 討 台 灣 東 部 近 海 和 外 海 對 流 線 的 生 成 機 制 與 對 流 線 特 徵 模 擬 結 果 顯 示, 三 種 個 案 其 主 要 生 成 機 制 皆 有 所 不 同, 但 都 與 台 灣 的 地 形 效 應 有 密 切 相 關 個 案 一 形 成 機 制 為, 上 游 氣 流 受 到 山 脈 阻 擋, 使 得 對 流 線 左 側 有 地 形 噴 流 造 成 較 強 的 北 風, 而 對 流 線 東 側 為 東 北 風, 此 兩 個 不 同 方 向 之 氣 流, 在 外 海 約 50 km 處 產 生 輻 合, 激 發 出 對 流 線 個 案 二 的 生 成 原 因 為 盛 行 風 受 到 山 脈 阻 擋, 導 致 氣 流 無 法 過 山, 因 此 在 山 前 形 成 地 形 回 流 與 地 形 繞 流 ( 西 南 風 ) 而 兩 種 機 制 產 生 之 離 岸 流, 再 跟 大 尺 度 風 場 在 外 海 低 層 輻 合, 生 成 對 流 線 個 案 三 的 生 成 機 制 為 夜 間 局 部 環 流 和 大 尺 度 風 場 兩 反 向 氣 流 在 近 海 附 近 輻 合, 外 加 上 850 hpa 這 層 於 成 功 沿 岸 附 近 有 區 域 性 的 風 切 輻 合, 增 強 中 層 對 流 線 發 展, 此 個 案 生 成 機 制 與 台 灣 東 部 局 部 環 流 有 較 大 相 關 性 本 研 究 另 外 設 計 台 灣 地 形 高 度 敏 感 度 實 驗, 將 台 灣 地 形 高 度 降 低 50%(TER50 RUN) 後, 模 擬 結 果 顯 示, 東 部 山 脈 阻 擋 效 應 較 不 明 顯, 部 分 氣 流 容 易 直 接 過 山, 不 論 是 地 形 作 用 或 局 部 環 流 所 引 發 之 離 岸 流 皆 比 (CTRL RUN) 較 微 弱, 間 接 導 致 對 流 線 生 成 位 置 I

6 靠 近 岸 邊, 生 命 週 期 也 較 短 而 當 地 形 高 度 降 至 0%(TER00 RUN) 時, 對 流 線 左 側 離 岸 氣 流 消 失, 無 離 岸 氣 流 可 維 持 對 流 生 成, 對 流 線 隨 之 消 散 掉, 可 見 台 灣 地 形 是 影 響 對 流 線 生 成 與 發 展 的 關 鍵 因 素 之 一 II

7 ABSTRACT Under weakly synoptic weather conditions, the occurring of convective lines are often observed over the eastern sea surface of Taiwan in the winter. These convective lines are oriented northeast southwest or south north direction and approximately parallel to the coastline. Additionally, these lines usually develop near the coast (<40 km) but they could develop off the coast (>40 km) occasionally. The main purpose of the study is to discuss the main formation mechanism of convective lines which developed far from the coast. Whether the orographic effects resulted in terrain returned airflow or barrier jet will be investigated in this study. Since, the lacking of observation data over the ocean area increases the difficulty of observational study, so this study aims to investigate these questions by high-resolution numerical model. This study conducts simulation by WRFV (Weather Research and Forecasting) numerical model and validates with different observation data. Four nested domains were used with horizontal resolutions of 40.5, 13.5, 4.5 and 1.5 km, respectively. Three different types of case are chosen, the first one is the case Jan. 3 in 2004, the second is the case Dec. 11 in 2006 and the third is the case Oct. 29 in The formation mechanism of the first case (200401) is that the airflow in the upstream was blocked by mountains so that barrier jet formed on the west side of convective lines, and resulted in stronger northly winds. Since, there are north-easterly winds prevailed in the east side of convective lines; these two different directions of flows collide and converge about 50 km off the coast, to stimulate initiation of the convective lines. The formation mechanism of the second case (200612) is blocking of prevailing winds by mountains so that prevailing winds couldn t across mountains. Therefore, there are terrain returned airflows and terrain around flows (south-westerly winds) forming in front of mountains. These two different terrain induced flows could formation of converge with large scale prevailing wind in the low level off the coast, and lead to the convective lines. The formation mechanism of the third case (200810) is the local circulation during the night time and the large scale prevailing wind which are two reverse flows converge near the coastal area. Additionally, regional wind shear convergence enhance the development of mid-level convective line near the coast of Cheng Kung in the 850 hpa. This study also designs the sensitivity test besides the control simulation with real terrain of Taiwan (referred to as CTRL), we conducted simulations with reduced terrain of 50% (TER50) and 0% (TER00) of the real terrain. The III

8 sensitive test shows that when the terrain height is reduced, the blocking of terrain is not obvious, and part of airflows will cross mountains. Therefore, the reduced orographic effects caused the offshore flow weaker than CTRL; the forming position of convective lines near the coast, and the life cycle is shorter. This sensitive test could confirm one of the key factors to the control formation and development of convective lines is terrain height. IV

9 致 謝 終 於 完 成 了 自 己 想 要 研 究 的 論 文, 回 想 起 這 段 研 究 生 的 日 子, 真 的 滿 懷 感 謝 曾 經 幫 助 過 我 的 人 很 慶 幸 也 很 幸 運, 自 己 可 以 加 入 一 個 感 情 融 洽, 充 滿 歡 笑, 充 滿 資 源, 且 臥 虎 藏 龍 高 手 雲 集 的 實 驗 室, 實 驗 室 裡 的 頭, 阿 練 老 師 就 像 是 一 個 挑 戰 過 無 數 艱 難 山 脈 的 導 遊, 每 當 我 在 研 究 的 道 路 上, 遇 到 挑 戰, 徬 徨 迷 茫, 想 要 放 棄 時, 阿 練 老 師 總 是 引 領 我 走 向 正 確 且 迅 速 的 道 路, 讓 我 克 服 困 難, 完 成 目 標, 真 的 很 謝 謝 老 師 對 我 的 關 心 與 教 導, 另 外 也 謝 謝 師 母, 替 實 驗 室 舉 辦 的 一 些 團 康 活 動 ( 出 遊 ) 等, 讓 大 家 得 感 情 更 加 融 洽 特 別 感 謝 陳 景 森 教 授 游 政 谷 教 授 與 洪 景 山 博 士, 擔 任 我 的 口 試 委 員, 給 予 本 文 寶 貴 的 建 議 與 細 心 修 改, 讓 本 文 內 容 能 更 臻 於 完 整, 內 容 更 加 豐 富 實 驗 室 得 力 的 夥 伴 們, 更 是 我 要 感 激 的 對 象 謝 謝 致 穎 學 長, 在 程 式 方 面 不 厭 其 煩 的 教 導, 並 且 維 護 良 好 工 作 站 環 境, 讓 我 有 可 以 發 揮 的 空 間 謝 謝 像 哥 哥 一 樣 般 照 顧 我 的 Chose 學 長, 不 論 在 研 究 上 觀 測 上 生 活 上 各 方 面 上, 都 幫 了 我 很 多 的 忙 謝 謝 善 良 育 真 學 姊, 幫 我 處 理 公 文, 透 露 實 驗 室 八 卦, 且 提 供 好 吃 的 吃 下 午 茶 謝 謝 聰 明 的 烏 青, 教 會 我 地 表 程 式, 並 在 實 驗 室 出 鬼 點 子, 搧 風 點 火 謝 謝 開 朗 的 哈 密 瓜 學 姐, 很 親 切 的 教 會 我 雷 達 方 面 的 知 識, 且 娛 樂 大 家, 帶 來 歡 笑 謝 謝 陽 光 的 阿 國 國, 平 常 還 會 回 實 驗 室 關 心 我, 超 感 動 的 謝 謝 傻 怡 儒, 平 常 讓 我 欺 負, 抒 發 壓 力, 一 起 努 力 拼 論 文 謝 謝 認 真 的 YES, 給 我 向 上 的 目 標 謝 謝 幽 默 的 燈 景 學 長, 與 我 討 論 棒 球 的 熱 血 謝 謝 能 幹 的 兔 姐, 精 明 的 狗 哥 與 豪 邁 的 臘 腸 學 長, 幫 我 分 攤 實 驗 室 的 事 情, 讓 我 在 碩 二 時, 能 夠 專 心 去 做 研 究 也 謝 謝 大 頭 叮 叮 滑 翔 翼 鼎 浩 與 慶 偉 大 大, 平 常 的 吃 飯 團 與 晚 上 特 殊 的 meeting, 讓 我 可 以 放 得 很 開, 開 心 的 玩 樂 與 開 黃 腔, 增 加 人 生 歷 練 也 謝 謝 佳 華, 平 常 晚 上 陪 我 去 跑 步, 流 流 汗, 聊 未 來, 這 些 都 是 我 美 好 與 難 忘 的 碩 士 生 活 謝 謝 張 美 玉 學 姊, 侯 昭 平 教 授, 莊 耀 中 學 長, 提 供 我 論 文 中 重 要 的 觀 測 資 料 謝 謝 林 哲 佑 學 長, 與 我 分 享 他 的 研 究 也 謝 謝 諮 商 中 心 謝 秀 貞 老 師, 在 每 個 禮 拜 的 聊 天 中, 給 我 正 面 的 力 量 最 後, 感 謝 我 親 愛 的 家 人 與 煒 婷, 讓 我 疲 憊 時 能 夠 回 到 溫 暖 的 家 好 好 的 放 鬆 休 息 與 充 電, 謝 謝 你 們 給 我 無 限 的 鼓 勵 與 支 持, 讓 我 有 足 夠 的 動 力, 完 成 此 論 文 V

10 目 錄 摘 要... I 致 謝... V 目 錄... VI 表 目 錄... VIII 圖 表 目 錄... IX 第 一 章 序 論... 1 ( 一 ) 前 言 與 文 獻 回 顧... 1 ( 二 ) 研 究 動 機... 3 第 二 章 觀 測 資 料 與 研 究 方 法... 5 ( 一 ) 本 研 究 使 用 資 料... 5 ( 二 ) 模 式 簡 介... 6 ( 三 ) 模 式 設 定... 7 ( 四 ) 實 驗 設 計... 9 第 三 章 個 案 分 析 與 結 果 討 論 ( 一 ) 個 案 一 綜 觀 天 氣 與 觀 測 資 料 分 析 ( 二 ) 個 案 一 模 擬 結 果 比 對 分 析 與 討 論 大 尺 度 環 境 場 與 雷 達 回 波 分 析 與 比 較 垂 直 剖 面 與 生 成 機 制 分 析 降 低 台 灣 地 形 之 敏 感 度 實 驗 ( 三 ) 個 案 二 綜 觀 天 氣 與 觀 測 資 料 分 析 VI

11 ( 四 ) 個 案 二 模 擬 結 果 比 對 分 析 與 討 論 大 尺 度 環 境 場 與 雷 達 回 波 分 析 與 比 較 垂 直 剖 面 與 生 成 機 制 分 析 降 低 台 灣 地 形 之 敏 感 度 實 驗 ( 五 ) 個 案 三 綜 觀 天 氣 與 觀 測 資 料 分 析 ( 六 ) 個 案 三 模 擬 結 果 比 對 分 析 與 討 論 大 尺 度 環 境 場 與 雷 達 回 波 分 析 與 比 較 垂 直 剖 面 與 生 成 機 制 分 析 降 低 台 灣 地 形 之 敏 感 度 實 驗 第 四 章 結 論 與 未 來 展 望 ( 一 ) 結 論 ( 二 ) 未 來 展 望 第 五 章 參 考 文 獻 附 表 附 圖 VII

12 表 目 錄 表 格 1 三 個 個 案 之 模 式 設 定 表 格 2 本 研 究 使 用 觀 測 站 經 緯 度 位 置 一 覽 表 VIII

13 圖 表 目 錄 圖 1-1: 台 灣 東 南 部 沿 岸 對 流 線 之 垂 直 示 意 圖, 圖 中 粗 黑 色 實 線 表 示 對 流 線 附 近 氣 流 方 向, 粗 點 線 表 示 邊 界 層 內 氣 流 走 向,L 表 示 離 岸 流 水 平 尺 度 範 圍, 而 圖 中 右 方 風 場 表 示 沿 對 流 線 向 上 之 環 境 風 場 隨 高 度 變 化 (Yu and Jou 2005) 圖 1-2: 台 灣 東 南 岸 外 海 對 流 線 之 垂 直 示 意 圖, 圖 中 粗 黑 箭 頭 實 線 表 示 對 流 線 附 近 氣 流 方 向, 實 線 區 內 則 為 地 形 阻 檔 區, 而 圖 中 風 標 全 根 為 5 m/s, 半 根 為 2.5 m/s, 海 上 陰 影 為 對 流 生 成 位 置, 細 實 線 表 示 對 流 線 右 側 沿 對 流 線 向 上 之 環 境 風 場,LFC 代 表 自 由 對 流 面,EL 代 表 平 衡 面, 代 表 羅 士 比 變 形 半 徑, 大 約 為 阻 塞 氣 流 所 產 生 的 水 平 尺 度 ( Yu and Hsieh 2009) 圖 1-3: 台 灣 東 部 外 海 對 流 線 之 垂 直 示 意 圖, 海 上 粗 實 線 箭 頭 代 表 輻 合 區, 虛 線 部 分 為 離 岸 流 區 域, 兩 側 垂 直 代 表 上 方 的 水 平 風 場 (Alpers et al. 2010) 圖 1-4: 利 用 GI 站 1 PPI 仰 角 探 討 1998~2004 年 之 間, 台 灣 東 南 部 211 個 對 流 線 個 案, 空 間 分 布 發 生 頻 率 ( 上 方 色 階 ) 灰 階 部 分 表 示 地 形 高 度 ( 單 位 公 尺 ) (Yu and Lin 2008) 圖 1-5: 時 間 為 2006/12/ UTC 為 模 式 1000 mb 風 向 風 速 圖, 陰 影 為 風 速 值 (Alpers et al. 2010) 圖 2-1: 中 央 氣 象 局 所 提 供 的 地 面 標 準 站 和 自 動 測 站 的 相 關 位 置 圖, 圖 中 黑 點 表 示 測 站 位 置, 由 北 至 南 分 別 為 :PJ( 彭 佳 嶼 ) KI( 龜 山 島 ) SO( 蘇 澳 ) HL( 花 蓮 ) CK( 成 功 ) TT( 台 東 ) TW( 大 武 ) GI( 綠 島 ) LY( 蘭 嶼 ); 而 同 中 叉 叉 分 別 為 三 個 個 案 NCEP 探 空 資 料 選 取 位 置 個 案 一 為 (23 N,122.5 E), 個 案 二 為 (24 N,122.5 E), 個 案 三 為 (23.5 N,122 E) 圖 2-2:WRF 模 式 簡 單 示 意 圖 ( 資 料 來 源 :WRF 網 站 ) IX

14 圖 2-3: 模 式 四 層 巢 狀 網 格, 其 範 圍 和 網 格 間 距 分 別 為 :D1-180x105,40.5 km; D2-151x151,13.5 km;d3-112x121,4.5 km;d4-172x241,1.5 km 圖 2-4: 圖 A 為 USGS 圖 B 為 土 地 利 用 型 態 ( 許 ;2011) 圖 2-5: 敏 感 度 實 驗 中 domain 4 模 式 地 形 高 度, 由 左 至 右, 分 別 為 CTRL RUN (MAX_HGT= m); TER50 RUN(MAX_HGT= m); TER00 RUN( 地 形 降 至 0 m) 圖 3-1:2004 年 個 案 一 日 本 氣 象 廳 (JMA) 地 面 天 氣 圖 (A)01/ UTC(B)01/ UTC(C)01/ UTC 圖 3-2:QuikSCAT 海 面 資 料, 個 案 一 2004/01/03 約 0600 LST,( 風 標 全 根 為 5 m/s, 半 根 為 2.5 m/s) 圖 3-3:2004 年 個 案 一 花 蓮 站 (RCHL)PPI(0.5 仰 角 ) 雷 達 回 波 圖 (A)1/ LST (1/ UTC) ~(D)1/ LST(1/ UTC) 圖 3-4 : 圖 A 為 個 案 一 中, 對 流 線 結 構 發 展 最 強 時 段 的 雷 達 回 波 圖, 圖 中 紅 線 為 圖 A.1 剖 面 對 應 的 位 置 圖 A.1 為 雷 達 垂 直 剖 面 圖, 色 階 代 表 dbz 圖 3-5: CWB 雷 達 回 波 合 成 圖, 時 間 為 2004 年 1 月 3 日 0600 LST, 為 發 展 結 構 最 強 時 段 圖 3-6: 圖 A 綠 島 探 空 站 之 斜 溫 圖 ; 圖 B 上 游 NCEP 探 空 站 之 斜 溫 圖 時 間 皆 為 2004 年 01 月 03 日 0000UTC 圖 3-7: 東 部 沿 海 測 站 風 場 和 溫 度 的 時 序 圖 圖 A 分 別 為 :PJ( 彭 佳 嶼 ) SO( 蘇 澳 ) HL( 花 蓮 ) CK( 成 功 ) 圖 B 為 : TT( 台 東 ) TW( 大 武 ) GI( 綠 島 ) LY( 蘭 嶼 ); 時 間 皆 從 2004/01/ LST 至 2004/01/ LST ;( 風 標 全 根 為 2 m/s; 半 根 為 1 m/s ; 綠 色 實 線 代 表 溫 度 值 ) 圖 3-8: 時 間 皆 為 2004/01/ UTC ( 模 式 預 報 第 19 小 時 ) 圖 A 與 圖 C 為 NCEP 分 析 X

15 場 ; 圖 B 與 圖 D 為 CTRL RUN 40.5 km 網 格 模 擬 結 果 圖 A 與 圖 B 紅 色 等 值 線 為 海 平 面 氣 壓 (mb), 風 標 為 1000 hpa 水 平 風 場 (m/s) 圖 C 與 圖 D 藍 色 等 值 線 為 850 hpa 重 力 位 高 度 場 (gpm), 風 標 為 850 hpa 水 平 風 場 (m/s) ( 全 根 風 標 為 5 m/s; 半 根 風 標 為 2.5 m/s) 圖 3-9:CTRL_RUN 4.5km 2004/01/ LST ( 模 式 預 報 第 23 小 時 ) 網 格 模 擬 結 果 圖 A 色 階 為 雷 達 回 波 最 大 值 (dbz) 圖 B 實 線 等 值 線 為 1000mb 濕 度 > 85% 以 上, 間 距 為 5%; 色 階 為 垂 直 速 度 Ⅹ10(m/s) 圖 C 實 線 箭 頭 為 950 hpa 氣 流 線, 色 階 為 水 氣 輻 合 場, 單 位 為, 台 灣 上 方 陰 影 為 地 形 高 度 超 過 950 hpa 圖 3-10:CTRL_RUN( 個 案 一 ) 中 1.5 km 網 格 的 回 波 模 擬 結 果, 色 階 為 雷 達 回 波 最 大 值 (dbz), 風 向 為 10m 風 場 ( 全 根 風 標 為 5 m/s; 半 根 風 標 為 2.5 m/s); 時 間 分 別 為 (A)01/ LST ( 預 報 第 16 小 時 )(B)01/ LST ( 預 報 第 23 小 時 ) (C)01/ LST ( 預 報 第 27 小 時 )(D)01/ ( 預 報 第 31 小 時 ) LST 圖 B 中 A 點 位 置 為 (23.1 N,120.7 E), B 點 為 (22.1 N,122.5 E), C 點 為 (23.7 N, E), D 點 為 (21.9 N,121.7 E) 圖 3-11: 皆 為 2004/01/ LST ( 模 式 預 報 第 23 小 時 ) CTRL_RUN 1.5 km 網 格 模 擬 結 果 圖 A 為 10 m 風 場 風 佈 圖, 色 階 為 風 速 ( 單 位 為 m/s),, 風 向 為 向 量 表 示, 台 灣 上 方 陰 影 為 地 形 高 度 超 過 550 m 圖 B 為 950mb 之 擾 動 氣 壓 值 ( 單 位 為 帕 ), 選 取 範 圍 23.4 N~24.6 N,121.2 E~122.2 E, 黑 色 實 線 為 地 形 高 度 等 值 線, 分 別 為 500 和 1500 m 圖 3-12: 時 間 皆 為 2004/01/ LST ( 模 式 預 報 第 23 小 時 ) CTRL_RUN 1.5 km 網 格 的 垂 直 剖 面 圖 圖 A 為 ( 圖 3-10 B) 中 CD 線 段 之 剖 面 圖, 陰 影 為 垂 直 速 度 放 大 10 倍 (m/s), 虛 線 等 值 線 為 雲 水 混 合 比 (g/kg), 實 線 箭 頭 為 氣 流 線, 色 階 為 氣 流 線 的 風 速 值 (m/s) 圖 B 為 ( 圖 3-10 B) 中 AB 線 段 之 剖 面 分 析 圖, 實 線 等 值 線 為 將 風 場 投 影 至 AB 剖 面 之 垂 直 風 速 (m/s), 等 值 線 間 格 為 1m/s, 其 中 負 值 為 吹 出 紙 張, 正 值 為 吹 入 紙 張, 海 上 陰 影 為 垂 直 速 度 放 大 10 倍 (m/s) XI

16 圖 3-13: 為 CTRL_RUN 1.5 km 網 格 的 垂 直 剖 面 圖 圖 A 為 ( 圖 3-10 B) 中 AB 線 段 之 剖 面 圖, 時 間 為 2004/01/ LST ( 模 式 預 報 第 21 小 時 ), 陰 影 為 垂 直 速 度 放 大 10 倍 (m/s), 虛 線 等 值 線 為 雲 水 混 合 比 (g/kg), 實 線 箭 頭 為 氣 流 線, 色 階 為 氣 流 線 的 風 速 值 (m/s) 圖 B 跟 ( 圖 A) 剖 面 相 同, 但 時 間 為 0600 LST ( 模 式 預 報 第 23 小 時 ) 圖 3-14: 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER50_RUN 模 擬 之 結 果, 時 間 分 別 為 (A)01/ LST ( 預 報 第 16 小 時 )(B)01/ LST ( 預 報 第 23 小 時 )(C)01/ LST ( 預 報 第 27 小 時 )(D)01/ LST ( 預 報 第 31 小 時 ) 圖 3-15: 同 ( 圖 3-11 A) 但 為 TER50_RUN 之 模 擬 結 果, 時 間 為 2004/01/ LST ( 預 報 第 21 小 時 ) 圖 3-16: 同 ( 圖 3-12 B) 但 為 TER50_ RUN 之 模 擬 結 果, 時 間 為 2004/01/ LST ( 預 報 第 21 小 時 ) 圖 3-17: 同 ( 圖 3-9 C) 但 為 TER50_RUN 模 擬 之 結 果, 時 間 為 2004/01/ LST ( 預 報 第 23 小 時 ) 圖 3-18: 同 ( 圖 3-13) 但 為 TER50_RUN 之 模 擬 結 果, 時 間 為 2004/01/ LST ( 預 報 第 23 小 時 ) 圖 3-19: 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER00_RUN 模 擬 之 結 果, 時 間 分 別 為 (A)01/ LST ( 預 報 第 16 小 時 )(B)01/ LST ( 預 報 第 23 小 時 )(C)01/ LST ( 預 報 第 27 小 時 )(D)01/ LST ( 預 報 第 31 小 時 ) 圖 3-20:2006 年 個 案 二 日 本 氣 象 廳 (JMA) 地 面 天 氣 圖 (A)12/ UTC (B) 12/ UTC(C)12/ UTC 圖 3-21:QuikSCAT 海 面 資 料, 個 案 二 2006/12/12 約 0600 LST,( 風 標 全 根 為 5 m/s, 半 根 為 2.5 m/s) 圖 3-22:2006 年 個 案 二 花 蓮 站 (RCHL)PPI(0.5 仰 角 ) 雷 達 回 波 圖 (A)12/11 14:00 XII

17 LST (12/ UTC)~(F)12/11 19:00 LST (12/ UTC) 圖 3-23: 圖 B 為 個 案 二 中,2006/12/ LST, 圖 中 紅 線 為 圖 B.1 剖 面 對 應 的 位 置 圖 B.1 上 半 部 色 階 代 表 dbz, 下 半 部 色 階 代 表 徑 向 風 圖 3-24: CWB 雷 達 回 波 合 成 圖, 時 間 為 2006 年 12 月 12 日 0200 LST, 為 發 展 結 構 最 強 時 段 圖 3-25: 圖 A 為 花 蓮 (46699) 探 空 站 之 斜 溫 圖 ; 圖 B 為 上 游 NCEP 探 空 站 之 斜 溫 圖 時 間 皆 為 2006 年 12 月 12 日 0000 UTC 圖 3-26: 東 部 沿 海 測 站 風 場 和 溫 度 的 時 序 圖 圖 A 分 別 為 :PJ( 彭 佳 嶼 ) SO( 蘇 澳 ) HL( 花 蓮 ) CK( 成 功 ) 圖 B 為 : TT( 台 東 ) TW( 大 武 ) GI( 綠 島 ) KI( 龜 山 島 ); 時 間 從 2006/12/ LST 至 2006/12/ LST ;( 風 標 全 根 為 2 m/s; 半 根 為 1 m/s; 綠 色 實 線 代 表 溫 度 ) 圖 3-27: 圖 A 和 圖 C 同 ( 圖 3-8 A 與 C) 但 時 間 皆 為 2006/12/ UTC ( 模 式 預 報 第 25 小 時 ); 圖 B 和 圖 D 同 ( 圖 3-8 B 與 D) 但 時 間 皆 為 2006/12/ UTC ( 模 式 預 報 第 25 小 時 ) 圖 3-28: 圖 A 同 ( 圖 3-9 A), 但 時 間 為 2006/12/ LST ( 模 式 預 報 第 25 小 時 ) 圖 B 同 ( 圖 3-9 B), 但 時 間 為 2006/12/ LST ( 模 式 預 報 第 25 小 時 ) 圖 3-29: 同 ( 圖 3-10) 但 為 CTRL_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2006(A) 12/ LST ( 預 報 第 13 小 時 )(B)12/ LST ( 預 報 第 23 小 時 ) 圖 3-30:CTRL_RUN( 個 案 二 ) 色 階 為 1000 mb 風 場 U 方 向 分 量 (m/s), 圖 A 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 14 小 時 ), 圖 B 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 台 灣 上 方 陰 影 為 地 形 高 度 超 過 550 m 圖 3-31: 同 ( 圖 3-11 B) 但 為 CTRL_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 選 取 範 圍 21.3 N~24.6 N, 20.6 E~123.3 E; 圖 A 時 間 為 / LST( 預 報 第 14 小 時 ), 圖 B 時 間 為 2006/12/ LST( 預 報 第 25 小 時 ) XIII

18 圖 3-32: 同 ( 圖 3-9 C), 但 為 CTRL_RUN( 個 案 二 ) 模 擬 之 結 果, 圖 A 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 14 小 時 ), 圖 B 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 圖 3-33: 圖 A 時 間 為 / LST ( 預 報 第 14 小 時 ), 圖 B 時 間 為 2006/12/ LST( 預 報 第 25 小 時 ); 實 線 箭 頭 為 900 hpa 氣 流 線, 陰 影 為 水 氣 輻 合 場, 單 位 為, 台 灣 上 方 陰 影 為 地 形 高 度 超 過 900 hpa 圖 3-34: 圖 A 時 間 為 / LST ( 預 報 第 20 小 時, 挑 選 此 時 段 主 要 跟 ( 圖 3-35 A-B) 剖 面 做 配 合 比 對 ), 圖 B 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ); 實 線 箭 頭 為 850 hpa 氣 流 線, 陰 影 為 水 氣 輻 合 場, 單 位 為, 台 灣 上 方 陰 影 為 地 形 高 度 超 過 850 hpa 圖 3-35: 為 CTRL_RUN( 個 案 二 )1.5 km 網 格 的 垂 直 剖 面 圖 圖 A 為 ( 圖 3-29 C) 中 AB 線 段 之 剖 面 圖, 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 20 小 時 ), 陰 影 為 垂 直 速 度 放 大 10 倍 (m/s), 虛 線 等 值 線 雲 水 混 合 比 (g/kg), 實 線 箭 頭 為 氣 流 線, 色 階 為 氣 流 線 的 風 速 值 (m/s) 圖 B 同 圖 A 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 20 小 時 ), 但 為 ( 圖 3-29 C) 中 CD 剖 線 圖 3-36: 時 間 皆 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) CTRL_RUN( 個 案 二 )1.5 km 網 格 的 垂 直 剖 面 圖, 圖 A 中 為 ( 圖 3-29 C)AB 線 段 之 剖 面 分 析 圖, 實 線 等 值 線 為 將 風 場 投 影 至 AB 剖 面 之 垂 直 風 速 (m/s), 等 值 線 間 格 為 1 m/s, 其 中 負 值 為 吹 出 紙 張, 正 值 為 出 入 紙 張, 海 上 陰 影 為 垂 直 速 度 放 大 10 倍 (m/s); 而 圖 B 時 間 跟 圖 A 相 同, 但 剖 面 為 ( 圖 3-29 C) 沿 CD 線 段 之 剖 面 分 析 圖 圖 3-37: 圖 A 選 取 東 部 海 上 對 流 線 兩 側 4 點 風 場, 位 置 分 別 為 Left_1(24.0 N ), Right_1(24.0 N ),Left_2(23.25 N E),Right_2(23.25 N E) 圖 B 為 圖 A 所 選 取 這 四 點,1000 mb 風 場 時 序 圖, 選 取 時 間 2006/12/ LST 至 2006/12/ LST( 圖 中 風 標 全 根 為 2 m/s, 半 根 為 1 m/s) XIV

19 圖 3-38: 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER50_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2006(A) 12/ LST ( 預 報 第 13 小 時 )(B)12/ LST ( 預 報 第 19 小 時 )(C)12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 )(D)12/ LST ( 預 報 第 37 小 時 ) 圖 3-39: 圖 A 同 ( 圖 3-32 A) 但 為 TER50_RUN 之 模 擬 結 果, 圖 B 同 (3-34 B) 但 為 TER50_RUN 之 模 擬 結 果, 圖 A 與 圖 B 時 間 皆 為 2006/12/12 02 LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 圖 3-40: 圖 A 同 ( 圖 3-35 B) 但 為 TER50_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 圖 B 同 圖 A 但 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 圖 3-41: 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER00_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2006(A) 12/ LST ( 預 報 第 13 小 時 )(B)12/ LST ( 預 報 第 19 小 時 )(C)12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 )(D)12/ LST ( 預 報 第 37 小 時 ) 圖 3-42:2008 年 個 案 三 日 本 氣 象 廳 (JMA) 地 面 天 氣 圖 (A)10/ UTC(B)10/ UTC(C) 10/ UTC 圖 3-43:QuikSCAT 海 面 資 料, 個 案 三 2008/10/29 約 0800 LST,( 風 標 全 根 為 5 m/s, 半 根 為 2.5 m/s ) 圖 3-44:2008 年 個 案 三 綠 島 站 (GI)PPI(0.765 仰 角 ) 雷 達 回 波 圖 (A)10/ LST (10/ UTC)~(D)10/ LST(10/ UTC) 圖 3-45 : 圖 C 為 個 案 三 中, 對 流 線 結 構 發 展 最 強 時 段 的 雷 達 回 波 圖, 圖 中 紅 線 為 圖 C.1 剖 面 對 應 的 位 置 圖 C.1 為 雷 達 垂 直 剖 面 圖, 色 階 代 表 dbz 圖 3-46: CWB 雷 達 回 波 合 成 圖, 時 間 為 2008 年 10 月 30 日 0400 LST, 為 發 展 結 構 最 強 時 段 圖 3-47: 圖 A 綠 島 GI 探 空 站 之 斜 溫 圖 ; 圖 B 上 游 NCEP 探 空 站 之 斜 溫 圖 時 間 皆 為 2008 年 10 月 29 日 1200UTC XV

20 圖 3-48: 東 部 沿 海 測 站 風 場 和 溫 度 的 時 序 圖 圖 A 分 別 為 :PJ( 彭 佳 嶼 ) SO( 蘇 澳 ) HL( 花 蓮 ) CK( 成 功 ); 圖 B 為 :TT( 台 東 ) TW( 大 武 ) GI( 綠 島 ) LY( 蘭 嶼 ); 時 間 從 2008/10/ LST 至 2008/10/ LST ;( 風 標 全 根 為 2 m/s; 半 根 為 1 m/s ; 綠 色 實 線 代 表 溫 度 ) 圖 3-49: 圖 A 和 圖 C 同 ( 圖 3-8 A 與 C) 但 時 間 皆 為 2008/10/ UTC ( 預 報 第 25 小 時 ); 圖 B 和 圖 D 同 ( 圖 3-8 B 與 D) 但 時 間 皆 為 2008/10/ UTC ( 預 報 第 25 小 時 ) 圖 3-50: 圖 (A)( B)( C) 中 CTRL_RUN( 個 案 三 ) 中 4.5 km 網 格 在 ( 個 案 三 ) 中 模 擬 結 果, 時 間 皆 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) 圖 A 同 ( 圖 3-9 A), 圖 B 同 ( 圖 3-9 B), 圖 C 同 ( 圖 3-9 C) 圖 D 同 ( 圖 3-11), 但 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) 圖 3-51 : 同 ( 圖 3-10) 但 為 CTRL_RUN( 個 案 三 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2008 年 (A)10/ LST ( 預 報 第 19 小 時 )(B)10/ LST ( 預 報 第 23 小 時 )(C) 10/ LST ( 預 報 第 25 小 時 )(D)10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) 圖 D 中 A 點 為 (23.0 N E),B 點 為 (22.7 N E),C 點 為 ( N E), D 點 為 ( N E) 圖 3-52:CTRL_RUN 中 1.5 km 網 格 在 ( 個 案 三 ) 東 部 沿 海 8 個 測 站 風 場 和 溫 度 的 時 序 圖 時 間 皆 從 2008/10/ LST 至 2008/10/ LST;( 風 標 全 根 為 2 m/s; 半 根 為 1 m/s ; 綠 色 實 線 代 表 溫 度 值 );PJ( 彭 佳 嶼 ) 站 為 Domain 4 外, 並 無 資 料 圖 3-53: 為 CTRL_RUN( 個 案 三 )1.5 km 網 格 的 垂 直 剖 面 圖 圖 A 為 ( 圖 3-51 D) 中 AB 線 段 之 剖 面 圖, 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ), 陰 影 為 垂 值 速 度 放 大 10 倍 (m/s), 虛 線 等 值 線 為 雲 水 混 合 比 (g/kg), 實 線 箭 頭 為 氣 流 線, 色 階 為 氣 流 線 的 風 速 值 (m/s) 圖 B 跟 圖 A 剖 面 相 同, 但 時 間 不 同 為 10/ LST ( 預 報 第 31 小 時 ) XVI

21 圖 3-54:( 圖 A)NCEP 全 球 分 析 場 850 hpa 氣 流 線 分 佈, 時 間 為 2008/10/ LST, ( 圖 B) 同 ( 圖 3-34 B) 但 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 25 小 時 )( 個 案 三 ) 圖 3-55: 對 流 線 兩 側 ( 約 成 功 近 海 處 )850 hpa 風 場 分 佈 情 況, 圖 A 對 應 位 置 為 23.1 N E, 圖 B 對 應 位 置 為 23.1 N E, 時 間 皆 為 2008/10/ LST 至 2008/10/ LST,( 風 標 全 根 為 2 m/s; 半 根 為 1 m/s) 圖 3-56 : 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER50_RUN( 個 案 三 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2008 年 (A)10/ LST ( 預 報 第 19 小 時 )(B)10/ LST ( 預 報 第 23 小 時 )(C) 10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 )(D)10/ LST ( 預 報 第 31 小 時 ) 圖 3-57: 圖 A 同 ( 圖 3-9 C) 但 為 TER50_ RUN( 個 案 三 ) 結 果 且 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ); 圖 B 同 ( 圖 3-34 B) 但 為 TER50_ RUN( 個 案 三 ) 結 果 且 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 圖 3-58: 同 ( 圖 3-52) 但 為 TER50_RUN( 個 案 三 ) 之 模 擬 結 果 圖 3-59: 圖 A 同 ( 圖 3-53 A) 但 為 TER50_RUN( 個 案 三 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 24 小 時 ) 圖 B 同 圖 A 但 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) 圖 3-60 : 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER00_RUN( 個 案 三 ) 之 模 擬 結 果 XVII

22 ( 一 ) 前 言 與 文 獻 回 顧 第 一 章 序 論 台 灣 位 於 歐 亞 大 陸 東 南 側 以 及 太 平 洋 之 西 側, 地 處 溫 熱 帶 之 氣 候 過 度 區, 特 殊 地 理 位 置 使 台 灣 夏 季 常 受 到 西 南 季 風 梅 雨 鋒 面 及 颱 風 之 降 水 影 響, 產 生 不 少 突 發 性 的 氣 象 災 害, 冬 季 則 主 要 受 到 東 北 季 風 影 響 而 台 灣 地 形 為 一 個 多 山 且 複 雜 的 島 嶼, 其 中 平 均 高 度 2 公 里 的 中 央 山 脈 縱 貫 台 灣 全 島, 東 部 地 區 另 有 海 岸 山 脈 與 花 東 縱 谷 的 存 在, 西 部 則 多 為 平 原 地 形, 在 四 面 環 海 與 山 坡 等 複 雜 地 形 影 響 下, 很 容 易 引 發 由 海 陸 與 地 形 差 異 加 熱 不 均 的 局 部 環 流 產 生 ( 如 海 陸 風 斜 坡 風 與 山 谷 風 等 ) 相 較 於 台 灣 西 部, 台 灣 東 部 地 區 的 地 形 更 為 複 雜, 在 陡 峭 的 地 形 下, 大 尺 度 的 盛 行 風 會 因 地 形 效 應 造 成 的 熱 動 力 作 用 而 引 發 氣 流 阻 塞 繞 流 輻 合 抬 升 等 中 尺 度 現 象, 偶 爾 也 會 發 生 局 部 環 流 在 底 層 輻 合 激 發 出 對 流 系 統, 而 近 年 來, 許 多 學 者 開 始 對 台 灣 東 部 進 行 較 多 的 研 究, 發 現 在 台 灣 東 部 海 上 常 可 觀 測 到 線 狀 對 流 的 產 生 線 狀 對 流 通 常 為 多 個 對 流 胞 呈 線 狀 或 弧 狀 排 列 而 成, 其 系 統 之 認 定 標 準, 為 雷 達 回 波 出 現 長 寬 比 超 過 5:1, 長 度 至 少 50 km, 而 寬 度 則 要 小 於 50 km, 且 生 命 時 間 持 續 達 15 分 鐘 以 上 (U.S.Depts.of Commerce and Defense 1980) 地 形 的 阻 擋 效 應 也 可 能 引 發 或 增 強 線 狀 對 流, 而 台 灣 地 形 存 在 許 多 山 脈, 根 據 前 人 的 研 究 指 出, 山 脈 的 存 在 會 造 成 以 下 幾 種 現 象 :(1) 由 於 氣 塊 受 到 地 形 的 抬 升 作 用 進 而 形 成 雲 (Chen et al. 1991);(2) 當 山 脈 夠 高 時, 山 脈 會 阻 擋 氣 塊, 在 迎 風 面 上 質 量 累 積, 形 成 相 對 高 壓 (Smolarkiewicz et al. 1988)(3) 當 受 阻 擋 的 空 氣 塊 無 法 過 山 時, 氣 流 會 在 迎 風 面 上 造 成 繞 山 的 分 流 (Banta 1990) 在 Wang et al.(2005) 研 究 結 果 發 現, 中 央 山 脈 之 地 形 阻 擋 效 應 使 得 在 地 形 迎 風 面 的 上 游 處 因 輻 合 激 發 出 對 流 產 生 在 國 內 有 許 多 對 於 台 灣 東 部 海 上 線 狀 對 流 之 研 究 Yu and Jou(2005) 利 用 雷 達 資 料, 以 及 沿 岸 測 站 等 觀 測 資 料, 分 析 個 案 1998/05/11-15, 發 現 在 夜 間 台 灣 東 南 部 沿 岸, 1

23 可 觀 測 到 東 北 - 西 南 走 向, 且 約 略 平 行 海 岸 線 之 對 流 線 生 成, 而 研 究 結 果 指 出 此 對 流 線 之 形 成 機 制 為, 夜 間 冷 離 岸 流 發 展 時, 與 大 尺 度 盛 行 風 之 向 岸 流 在 底 層 輻 合, 激 發 出 對 流 線 產 生 ( 圖 1-1) Alpers et al.(2006) 利 用 GMS-4 歐 洲 遙 測 衛 星 (European Remote Sensing Satellites;ERS) 以 及 QuikSCAT 等 衛 星 資 料, 並 配 合 中 央 氣 象 局 全 台 最 大 雷 達 回 波 合 成 圖, 分 析 數 個 台 灣 東 部 外 海 的 線 狀 雲 帶, 結 果 顯 示, 在 東 部 外 海 離 岸 約 km 亦 可 觀 測 到 線 狀 對 流 線 產 生, 推 論 其 生 成 機 制 為, 盛 行 風 因 受 到 地 形 阻 擋 效 應, 在 山 前 容 易 生 成 地 形 回 流, 而 此 地 形 回 流 在 外 海 與 盛 行 風 輻 合 生 成 對 流 線 黃 (2007) 利 用 名 古 屋 大 學 CReSS 模 式, 模 擬 1998/05/14-15 夜 間 發 生 於 東 南 部 近 海 的 線 狀 對 流, 比 較 通 過 不 同 高 度 海 岸 山 脈 的 兩 個 垂 直 剖 面 之 模 擬 結 果, 顯 示 海 岸 山 脈 具 有 明 顯 的 地 形 阻 塞 效 應, 造 成 山 前 地 形 回 流 的 生 成, 推 論 此 個 案 生 成 因 素 與 海 岸 山 脈 的 地 形 阻 擋 效 應 和 局 部 環 流 發 展 有 密 切 的 相 關 性 Yu and Lin(2008) 與 林 (2007) 利 用 綠 島 雷 達 資 料 與 NCEP/NCAR 再 分 析 資 料, 並 配 合 觀 測 資 料 分 析 年 211 個 對 流 線 個 案, 利 用 合 成 與 統 計 的 方 式 來 了 解 對 流 線 發 生 期 間 綜 觀 環 境 與 台 灣 地 區 環 境 之 特 徵 結 果 顯 示 (1) 當 對 流 線 發 生 機 率 較 高 時, 台 灣 東 部 大 尺 度 風 場 低 層 吹 向 岸 流, 而 沿 海 風 場 為 離 岸 流, 另 外 也 可 從 斜 溫 圖 知, 底 層 大 氣 處 於 較 潮 濕 的 狀 態, 而 中 高 層 較 乾 燥, 對 流 可 用 位 能 偏 小 約 只 有 (14.1 ) (2) 對 流 線 較 常 發 生 在 台 灣 東 南 部 沿 岸 約 30 km 以 內 之 近 海 地 區, 且 在 成 功 近 海 地 區 發 生 機 率 最 高, 其 次 則 為 台 東 與 大 武 近 海 地 區, 而 台 灣 南 端 地 區 發 生 次 數 為 最 少, 此 分 布 情 形 與 台 灣 東 南 沿 岸 之 地 形 斜 率 呈 正 相 關, 而 對 流 線 降 水 回 波 強 度 與 台 灣 東 南 沿 岸 之 地 形 也 呈 現 一 制 的 變 化, 說 明 地 形 因 素 造 成 的 局 部 環 流 可 能 增 加 對 流 線 之 生 成 次 數, 也 能 增 加 其 降 水 強 度 (3) 在 各 個 季 節 發 生 頻 率 統 計 方 面, 冬 季 最 常 發 生, 其 次 為 春 季 與 秋 季, 而 夏 季 最 少 發 生 向 岸 風 強 度 有 同 樣 的 季 節 分 佈, 冬 季 最 強 (6 m/s ), 春 季 與 秋 季 次 之 (5 m/s), 夏 季 最 弱 (3 m/s), 顯 示 向 岸 風 之 強 弱 對 於 對 流 線 之 形 成 也 佔 一 定 因 素 所 在 Yu and Hsieh(2009) 分 析 2004/01/03 東 部 外 海 對 流 線 個 案 結 果 顯 示, 陡 峭 海 岸 山 脈 造 成 上 游 氣 流 阻 擋, 使 得 對 流 線 的 西 側 有 較 強 的 北 風, 且 此 阻 擋 氣 流 特 性 較 冷 和 中 性 條 件, 而 對 流 側 東 方 則 為 向 岸 風 ( 東 北 風 ), 氣 流 特 性 較 暖 且 低 層 潛 在 不 穩 定, 因 此 由 兩 個 不 同 方 向 的 氣 流, 在 東 部 外 海 (50~60 km) 碰 撞 產 生 了 低 2

24 層 輻 合, 提 供 上 升 運 動, 激 發 出 對 流 線 ( 圖 1-2) Alpers et al.(2010) 利 用 MM5 中 尺 度 模 式 模 擬 數 個 發 生 在 外 海 對 流 線 個 案, 並 配 合 ERS QuikSCAT 以 及 中 央 氣 象 局 全 台 最 大 雷 達 回 波 合 成 圖 進 行 分 析, 指 出 對 流 線 的 生 成 機 制 ( 圖 1-3) 與 生 成 於 夏 威 夷 島 附 近 雲 帶 機 制 相 類 似 (Smolarkiewicz et al. 1998) 夏 威 夷 島 類 似 台 灣 海 島 且 有 高 山 地 形, Wang and Chen(1998) 研 究 盛 行 風 雨 帶 與 地 形 引 發 局 部 環 流 之 間 的 交 互 作 用, 在 夏 威 夷 島 主 要 盛 行 風 為 東 北 風, 此 東 北 風 會 與 因 熱 力 作 用 產 生 的 離 岸 風 輻 合, 在 近 海 處 形 成 一 個 輻 合 區, 此 輻 合 區 會 增 強 從 上 游 盛 行 風 雨 帶, 當 雨 帶 通 過 此 輻 合 區 後, 低 層 遇 到 冷 乾 的 離 岸 流, 產 生 熱 力 上 不 利 於 發 展 的 條 件, 使 雨 帶 在 山 前 迎 風 面 消 散 Chen and Feng (2001) 模 擬 盛 行 風 逆 溫 層 高 度 對 島 上 氣 流 和 雲 分 布 的 影 響, 當 逆 溫 層 高 度 較 高 時, 氣 流 可 抬 升 過 山, 並 在 山 頂 附 近 產 生 雲 帶, 當 逆 溫 層 高 度 較 低 時, 使 氣 流 被 迫 產 生 繞 流, 雲 帶 生 成 在 海 岸 處 經 由 以 上 簡 略 的 描 述, 可 知 台 灣 東 部 海 上 對 流 線 是 由 許 多 不 同 的 因 素 所 導 致 成, 其 中 局 部 環 流 與 地 形 效 應, 為 影 響 對 流 線 生 成 重 要 原 因 之 一 ( 二 ) 研 究 動 機 近 年 來, 台 灣 雷 達 觀 測 網 建 構 完 全, 使 得 颱 風 或 梅 雨 鋒 面 等 大 尺 度 的 天 氣 系 統 有 良 好 的 觀 測 能 力 外, 對 於 局 部 小 尺 度 的 天 氣 系 統, 也 能 提 供 高 解 析 的 觀 測 資 料 進 而 分 析 與 研 究, 例 如 山 區 午 後 熱 對 流, 或 台 灣 東 部 海 上 的 線 狀 對 流 Yu and Lin(2008) 與 林 (2007) 利 用 綠 島 雷 達 對 台 灣 東 南 部 外 海 進 行 統 計 與 分 析, 結 果 顯 示 1998 年 到 2004 年 之 間, 台 灣 東 南 部 海 域 總 共 發 生 過 211 次 的 線 狀 對 流, 而 這 些 對 流 線 通 常 發 展 於 近 海, 但 有 偶 爾 被 觀 測 到 發 生 於 外 海 ( 圖 1-4) 然 而 透 過 觀 測 與 模 式 的 前 人 研 究 結 果 指 出, 發 展 於 近 海 對 流 線 的 主 要 生 成 機 制 已 有 相 當 的 了 解, 但 對 於 發 生 於 外 海 的 對 流 線, 僅 能 以 雷 達 觀 測 獲 得 海 上 資 料, 且 侷 限 於 有 降 水 處, 增 加 其 研 究 困 難, 加 上 雷 達 只 能 觀 測 到 降 水 發 生 後, 對 流 線 的 發 展 與 內 部 特 性, 對 降 水 發 生 前 的 初 始 輻 合 與 環 境 特 性, 似 乎 較 難 探 討, 因 此 對 於 發 展 於 外 海 的 對 流 線 其 生 成 機 制, 在 不 同 的 個 案 中 似 乎 有 不 同 的 說 法 (Yu and Hsieh 3

25 2009;Alpers et al. 2010) 因 此 本 論 文 挑 選 了 三 個 不 同 類 型 的 個 案 進 行 研 究, 利 用 WRF 模 式 模 擬 為 主 軸, 來 補 足 海 面 上 觀 測 資 料 的 不 足, 並 配 合 可 用 的 觀 測 資 料 驗 證 加 以 驗 證, 進 而 探 討 對 流 線 在 東 部 海 面 上 是 如 何 生 成 與 維 持 的, 與 前 人 利 用 觀 測 結 果 所 探 討 出 的 生 成 機 制 是 否 一 致? 最 後 透 過 模 式 的 敏 感 度 實 驗, 期 望 能 更 深 入 了 解 對 流 線 的 物 理 機 制 個 案 一, 由 於 先 前 無 人 使 用 WRF 模 式, 對 台 灣 東 部 對 流 線 做 過 模 擬 研 究, 所 以 選 取 2004/01/03 發 生 於 台 灣 東 南 部 外 海 的 個 案,Yu and Hsieh(2009) 已 對 此 個 案 做 過 雷 達 分 析, 有 較 完 整 的 觀 測 資 料 可 供 模 式 結 果 相 互 驗 證, 因 此 挑 選 此 個 案 進 行 研 究 個 案 二, 選 取 2006/12/11~12 發 生 於 東 北 部 外 海 之 個 案,Alpers et al.(2010) 用 過 MM5 模 式 對 此 個 案 進 行 模 擬 過, 但 其 大 尺 度 風 場 模 擬 結 果 ( 東 北 風 ) 跟 觀 測 分 析 ( 東 南 風 ) 有 相 當 大 的 誤 差, 外 加 上 此 個 案 發 生 時, 台 灣 附 近 大 尺 度 環 境 特 殊, 盛 行 風 風 場 與 個 案 一 不 同, 因 此 對 於 此 個 案 的 生 成 機 制 產 生 好 奇, 所 以 選 取 此 個 案 進 行 研 究 個 案 三, 選 取 2008/10/29~30 發 生 在 夜 間 東 部 近 海 處 之 個 案, 利 用 雷 達 觀 測 資 料 發 現, 對 流 線 發 展 高 度 最 高 可 達 5 公 里, 與 前 兩 個 個 案 相 比 對 流 發 展 高 度 較 高, 因 此 期 望 能 藉 由 模 式 探 討 出, 是 否 有 其 他 因 素 可 以 導 致 對 流 發 展 4

26 第 二 章 觀 測 資 料 與 研 究 方 法 ( 一 ) 本 研 究 使 用 資 料 本 篇 研 究 所 使 用 相 關 資 料 來 源 如 下 日 本 氣 象 廳 (Japan Meteorological Agency, 稱 JMA) 所 出 版 的 地 面 天 氣 圖 地 面 天 氣 圖 每 日 各 4 張, 分 別 為 0000 UTC 0600 UTC 1200 UTC 1800 UTC 可 藉 由 天 氣 圖 來 診 斷 綜 觀 天 氣 狀 況, 如 地 面 鋒 面 與 大 尺 度 風 場 的 變 化 中 央 氣 象 局 (Central Weather Bureau, 稱 CWB) 全 台 雷 達 最 大 回 波 合 成 圖, 花 蓮 雷 達 站 (RCHL) 的 雷 達 資 料, 空 軍 氣 象 聯 隊 所 提 供 的 綠 島 雷 達 站 (GI) 雷 達 原 始 資 料 ; 由 雷 達 回 波 圖 可 以 確 認 對 流 線 在 海 上 發 展 的 位 置 以 及 強 度 與 結 構 變 化 在 處 理 (RCHL) 與 (GI) 這 兩 個 原 始 雷 達 原 始 資 料 時, 已 將 資 料 做 濾 除 非 氣 象 場 資 料 與 風 場 去 折 疊, 這 兩 項 QC(Quality control) 工 作, 期 望 能 得 到 品 質 較 良 好 的 資 料, 方 便 分 析 中 央 氣 象 局 (CWB) 所 提 供 的 標 準 地 面 觀 測 站 與 自 動 觀 測 站 之 逐 時 風 向 風 速 資 料, 選 取 台 灣 東 部 沿 海 與 離 岸 的 9 個 測 站 見 ( 圖 2-1) 及 ( 表 格 2) 測 站 代 號 由 北 至 南 分 別 為 PJ( 彭 佳 嶼 ) KI( 龜 山 島 ) SO( 蘇 澳 ) HL( 花 蓮 ) CK( 成 功 ) TT ( 台 東 ) TW( 大 武 ) GI( 綠 島 ) 與 LY( 蘭 嶼 ), 其 中 KI 站 與 GI 站 屬 於 自 動 觀 測 站, 其 餘 7 個 站 屬 於 標 準 測 站 ; 其 目 的 是 分 析 當 對 流 線 發 生 時, 台 灣 東 部 沿 岸 及 鄰 近 島 嶼 風 場 的 變 化 ; 另 外 由 於 海 面 上 缺 乏 觀 測 資 料, 因 此 利 用 QuikSCAT 海 面 資 料 來 增 加 對 台 灣 東 部 海 域 風 場 之 了 解 探 空 資 料 在 本 研 究 中 也 被 使 用, 由 中 央 氣 象 局 (CWB) 所 提 供 的 花 蓮 站 探 空 (46699) 資 料 以 及 空 軍 氣 象 聯 隊 所 提 供 的 綠 島 站 探 空 (GI) 資 料, 利 用 此 資 料, 可 以 確 認 近 海 區 域 之 大 氣 垂 直 分 布 狀 態 及 穩 定 情 況 ; 而 上 游 探 空 的 資 料, 則 是 使 用 NCEP 再 分 5

27 析 資 料, 三 個 個 案 分 別 選 取 不 同 的 位 置 ( 圖 2-1), 來 代 表 上 游 的 大 氣 環 境 本 研 究 模 式 初 始 場 使 用 NCEP-FNL(National Centers for Environmental Prediction Final)Operational Global Analysis data): 美 國 國 家 環 境 預 報 中 心, 全 球 最 終 分 析 場 資 料, 時 間 間 隔 為 6 小 時 一 筆 本 研 究 使 用 到 兩 種 不 同 空 間 解 析 度 NCEP-FNL 資 料, 以 下 為 資 料 說 明 : 當 網 格 空 間 解 析 度 為 時, 垂 直 解 析 度 為 1000 hpa 到 10 hpa 共 26 層, 分 別 為 hpa 而 當 網 格 空 間 解 析 度 為 時, 垂 直 解 析 度 增 到 37 層, 分 別 為 hpa 上 述 資 料 將 做 為 模 式 初 始 場 與 邊 界 場 以 及 模 式 結 果 之 校 驗 資 料 本 研 究 主 要 發 生 在 台 灣 東 部 海 上, 所 以 在 模 式 中 加 入 海 表 面 溫 度 資 料,RTG_SST (Real-time, global, sea surface temperature analyses), 可 分 成 兩 種 不 同 空 間 解 析 度, 分 別 為 ( ) 和 ( ) ( 二 ) 模 式 簡 介 本 研 究 在 真 實 個 案 實 驗 中, 使 用 WRF(Weather Research and Forecasting Model) 模 式, 對 台 灣 東 部 外 海 三 個 線 狀 對 流 線 個 案 進 行 模 擬 WRF(Weather Research Forecast) 模 式 為 完 全 可 壓 縮 以 及 非 靜 力 模 式, 是 目 前 仍 在 發 展 中 新 一 代 中 尺 度 數 值 天 氣 預 報 模 式, WRF 模 式 適 用 的 尺 度 範 圍 從 數 公 尺 到 數 千 公 里, 不 僅 可 用 於 真 實 大 氣 的 模 擬, 也 可 以 模 擬 理 想 大 氣 的 天 氣 現 象, 至 於 在 作 業 方 面 上 可 提 供 分 析 預 報 與 探 討 大 氣 研 究 上 重 要 依 據 6

28 WRF 模 式 在 進 行 模 擬 前, 必 須 先 進 行 資 料 前 置 處 理 過 程,WPS(WRF Preprocessing System) 即 為 資 料 前 處 理 系 統 WPS 運 作 可 分 為 三 個 步 驟,(1)geogrid: 此 工 作 內 容 為 將 全 球 經 緯 度 地 圖, 框 選 出 所 需 要 模 擬 範 圍, 並 根 據 模 式 設 定 所 需 地 表 特 性 資 料 與 地 形 解 析 度, 將 其 觀 測 資 料 內 插 至 WRF 設 定 的 網 格 點 內 (2)ungrib: 此 工 作 內 容 是 將 全 球 分 析 場 資 料, 統 一 寫 成 相 同 的 格 式 (3)metgrid: 這 部 分 是 將 ungrib 所 產 生 的 氣 象 資 料, 水 平 內 插 至 geogrid 選 出 的 模 擬 範 圍 隨 後 再 將 metgrid 所 產 生 出 的 資 料, 放 到 WRF 中 real 做 垂 直 內 插, 內 插 完 後 此 資 料 即 可 進 入 WRF 模 式 中 進 行 最 後 模 擬 而 模 式 網 格 型 態 是 採 用 Arakawa C grid; 垂 直 座 標 方 面, 採 用 隨 地 形 而 變 化 的 (terrain-following curvilinear coordinate ;η) 座 標 另 外 模 式 在 運 行 中 需 要 一 套 的 物 理 參 數 法, 考 慮 的 物 理 參 數 法, 包 含 雲 微 物 理 參 數 積 雲 參 數 邊 界 層 參 數 長 短 波 輻 射 參 數 等 過 程 最 後 步 驟 為 資 料 後 處 理 的 部 分, 將 模 式 輸 出 後 結 果, 可 透 過 GrADS RIP NCAR Graphic 等 繪 圖 軟 體, 繪 製 各 種 氣 象 場, 將 模 式 結 果 分 析 與 討 論 WRF 模 式 的 簡 單 示 意 圖 為 ( 圖 2-2) ( 三 ) 模 式 設 定 本 研 究 使 用 中 尺 度 模 式 WRF V 版 本 進 行 模 擬, 選 取 三 個 不 同 類 型 的 個 案 進 行 模 擬 三 個 個 案 的 模 式 設 定, 如 表 格 1 所 示, 三 個 個 案 模 擬 範 圍 皆 相 同 ( 圖 2-3) 個 案 一 模 擬 時 間 為 2004/01/ UTC 至 2004/01/ UTC 共 36 小 時, 模 式 初 始 場 和 側 邊 界 條 件 採 用 NCEP- FNL 全 球 再 分 析 資 料, 空 間 解 析 度 為 ( ), 時 間 間 距 為 六 小 時 對 流 線 主 要 發 展 在 東 部 海 面 上, 而 台 灣 東 部 海 域 受 到 黑 潮 暖 洋 流 之 影 響, 近 岸 與 外 海 洋 面 溫 度 是 有 所 差 距 的, 因 此 正 確 海 溫 資 料, 能 改 進 模 式 模 擬 結 果, 所 以 在 初 始 場 加 入 RTG_SST(Real-Time, Global, Sea Surface Temperature analyses) 資 料, 進 行 更 新 模 式 中 海 表 面 溫 度 空 間 解 析 度 為 ( ) 模 式 的 範 圍 ( 圖 2-3), 共 四 層 巢 狀 網 格, 採 用 one way nesting 的 方 法, 水 平 網 格 解 析 度 分 別 為 (D1)40.5 km (D2)13.5 km (D3) 7

29 4.5 km (D4)1.5 km, 水 平 網 格 數 分 別 為 (D1) (D2) (D3) (D4) , 最 大 的 domain(d1) 選 取 範 圍 較 大, 主 要 想 包 含 大 尺 度 駛 流 場, 提 供 較 為 準 確 大 尺 度 環 境 場 最 小 的 domain(d4) 選 取 範 圍 包 含 台 灣 東 部 及 東 部 外 海 區 域, 是 本 論 文 主 要 討 論 的 區 域, 垂 直 方 向 為 追 隨 地 勢 座 標 的 η 座 標, 共 35 層, 層 數 設 定 參 見 ( 表 格 1), 模 式 中 所 使 用 的 物 理 参 數 化 設 定 方 面, 選 用 雲 物 理 參 數 法 為 Kessler scheme(kessler 1969), 此 參 數 法 包 含 水 氣 雨 雲 水 過 程, 屬 於 暖 雲 過 程 ; 積 雲 參 數 法 是 使 用 Kain-Fritsch(new Eta)scheme (Kain and Fritsch 1990 ; Kain 2004) 由 於 對 流 線 系 統 尺 度 較 小, 常 小 於 10 公 里 以 下, 因 此 domain(d3) 還 使 用 積 雲 參 數 法 才 能 較 準 確 模 擬 出 對 流 線 的 發 展 邊 界 層 參 數 法 採 用 YSU PBL scheme(yonsei University Planetary boundary layer)( Hong and Pan 1996) 邊 界 層 參 數 法, 長 波 輻 射 參 數 法 採 用 RRTM scheme(rapid Radiation Transfer Model)( Mlawer et al. 1996), 此 參 數 法 考 慮 到 雲 與 輻 射 之 間 交 互 作 用, 也 加 入 臭 氧 以 及 二 氧 化 碳 氣 候 值 對 輻 射 的 影 響 短 波 輻 射 參 數 法 採 用 Dudhia scheme(dudhia 1989) 地 表 層 選 項 採 用 Monin-Obukhov scheme, 地 表 土 壤 過 程 參 數 法 採 用 Noah Land Surface Model(Chen and Dudhia 2000) WRF 模 式 中 原 本 使 用 的 地 表 資 料 為 USGS, 此 資 料 是 由 西 元 1992 年 至 1993 年 之 間 的 AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) 遙 測 資 料 所 得, 台 灣 地 表 形 態 以 灌 溉 地 為 主, 但 由 於 近 年 來 台 灣 發 展 快 速, 土 地 利 用 型 態 已 經 和 二 十 年 前 大 不 同, 因 此 沿 用 ( 許, 2011) 的 研 究 結 果, 此 研 究 利 用 2007 年 SPOT 衛 星 影 像, 重 新 建 構 一 組 新 的 土 地 利 用 型 態 分 類 資 料 ( 圖 2-4), 更 新 後 的 資 料 台 灣 東 半 部 以 森 林 為 主, 台 東 市 從 灌 溉 地 改 成 都 市, 蘇 澳 地 區 從 旱 地 農 田 改 為 乾 / 濕 作 地, 更 新 後 的 地 表 資 料 與 真 實 地 表 較 為 接 近, 能 使 地 表 過 程 的 模 擬 較 正 確, 進 而 改 善 氣 象 模 擬 的 結 果 另 外 本 研 究 希 望 能 更 完 整 重 現 當 時 天 氣 狀 況, 因 此 在 (D1) 和 (D2) 做 了 分 析 場 納 進 法 (analysis nudging), 此 方 法 為 四 維 資 料 同 化 FDDA(Four Dimension Data Assimilation) 的 概 念, 即 在 模 式 預 報 方 程 式 中 加 入 一 項 作 用 力 ( 分 析 場 與 模 擬 值 的 誤 差 項 ), 迫 使 模 式 於 積 分 過 程 中, 透 過 疊 代 方 式 逐 漸 地 將 模 擬 值 往 分 析 場 修 正 此 誤 差 項 於 積 分 過 程 中, 在 維 持 動 力 過 程 守 恆 下, 逐 漸 地 改 正 模 式 預 報 場, 以 利 後 續 的 診 斷 分 析 研 究 8

30 個 案 二 模 擬 時 間 為 2006/12/ UTC 至 2006/12/ UTC 總 共 模 擬 48 小 時, 模 式 初 始 場 和 側 邊 界 條 件 採 用 NCEP -FNL 全 球 再 分 析 資 料, 空 間 解 析 度 為 ( ), 而 海 表 面 溫 度 資 料 也 使 用 較 細 空 間 解 析 度 的 資 料 RTG_SST_HR, 空 間 解 析 度 為 ( ), 其 餘 的 模 式 設 定 皆 跟 個 案 一 相 同 個 案 三 模 擬 時 間 為 2008/10/ UTC 至 2008/10/ UTC 總 共 模 擬 36 小 時, 模 式 中 初 始 場 側 邊 界 和 海 表 面 溫 度 資 料 使 用 的 全 球 資 料 都 跟 個 案 一 相 同, 而 在 模 式 設 定 部 分, 個 案 三 因 對 流 發 展 高 度 較 高, 對 流 線 在 發 展 過 程 中 可 能 含 有 冰 相 的 物 理 過 程, 因 此 在 微 物 理 參 數 法 部 分 改 用 WSM3 scheme(hong;dudhia and Chen 2004), 此 參 數 法 在 溫 度 0 以 下 有 冰 和 雪 的 過 程, 在 0 以 上 則 是 為 水 氣 雲 水 過 程 而 積 雲 參 數 法 部 分, 一 樣 使 用 Kain-Fritsch(new Eta)scheme(Kain and Fritsch 1990 ; Kain 2004), 但 四 層 網 格 內 皆 有 使 用, 土 地 利 用 形 態 同 樣 沿 用 ( 許 2011) 研 究 結 果 ( 四 ) 實 驗 設 計 控 制 組 (CTRL RUN), 此 模 擬 結 果 為 利 用 上 一 小 節 說 明 的 模 式 參 數 設 定, 並 使 用 原 始 地 形 資 料 進 行 模 擬, 此 模 擬 結 果 可 用 來 跟 敏 感 度 實 驗 之 結 果 進 行 比 較 與 分 析 由 前 人 研 究 提 出, 台 灣 東 部 複 雜 地 形 的 阻 擋 效 應 與 局 部 環 流 日 夜 變 化 是 生 成 對 流 線 重 要 因 素 之 一 因 此 本 研 究 特 別 設 計 台 灣 地 形 高 度 敏 感 度 實 驗 方 法 為 將 (CTRL RUN) 中 domain (D1) 至 domain(d4) 的 台 灣 地 形 高 度 降 低 至 50 %, 稱 為 (TER50 RUN) 實 驗, 降 低 地 形 後, 台 灣 地 形 高 度 最 高 為 m ; 而 將 (CTRL RUN) 之 台 灣 地 形 高 度 降 低 至 0% 實 驗, 稱 之 為 (TER00 RUN) 9

31 第 三 章 個 案 分 析 與 結 果 討 論 ( 一 ) 個 案 一 綜 觀 天 氣 與 觀 測 資 料 分 析 此 個 案 發 生 在 2004/01/03 夜 間 至 當 日 下 午 期 間, 生 成 於 東 南 部 外 海 之 對 流 線 個 案 從 01/ UTC( 圖 3-1) 地 面 天 氣 圖 顯 示, 大 陸 冷 高 壓 中 心 強 度 為 1026 hpa, 中 心 位 置 於 華 東 沿 海 (120 E 31 N), 台 灣 受 到 大 陸 高 壓 外 圍 環 流 影 響 周 圍 風 場 為 穩 定 的 東 北 風 ( 約 5 ) 六 小 時 過 後, 綜 觀 環 境 大 致 不 變,01/ UTC( 圖 3-1 B) 時, 大 陸 性 冷 高 壓 東 移 即 將 出 海, 中 心 位 置 位 在 東 海 出 海 口, 中 心 氣 壓 增 強 至 1028 hpa, 台 灣 主 要 還 是 受 到 大 陸 高 壓 外 圍 環 流 影 響,01/ UTC( 圖 3-1 C), 高 壓 出 海 後, 台 灣 風 場 由 東 北 風 轉 為 東 風 情 況 由 以 上 的 綜 觀 分 析 可 知, 當 個 案 一 對 流 線 發 生 時 期, 台 灣 受 到 大 陸 冷 高 壓 東 移 之 影 響, 大 尺 度 風 場 為 東 北 風, 並 沒 有 其 他 鋒 面 及 天 氣 系 統 影 響, 配 合 QuikSCAT 海 面 風 場 資 料 ( 圖 3-2) 做 比 對, 可 知 台 灣 東 部 海 上 風 場 為 穩 定 的 東 北 風 透 過 花 蓮 站 氣 象 雷 達 觀 測 到 的 PPI(0.5 仰 角 )( 圖 3-3) 可 知, 對 流 線 由 01/ LST( 圖 3-3 A) 開 始, 於 成 功 外 海 有 明 顯 對 流 發 展, 至 0500 LST( 圖 3-3 D), 對 流 線 已 隨 時 間 向 南 延 伸 至 大 武 外 海 且 強 度 增 強 接 著 到 0600 LST( 圖 3-3 E), 對 流 線 強 度 發 展 至 最 強, 最 大 回 波 超 過 35 dbz, 隨 後 對 流 線 強 度 逐 漸 減 弱, 至 1300 LST( 圖 3-3 L) 時 消 散 東 南 外 海 整 體 而 言 對 流 線 離 岸 約 50 至 55 km 處, 約 為 綠 島 本 島 東 側, 寬 約 5 至 10 km 之 狹 長 型, 並 呈 現 東 北 - 西 南 走 向, 從 初 始 生 成 至 消 散 共 經 歷 約 12 小 時, 位 置 皆 穩 定 平 行 於 海 岸 線, 並 沒 有 大 範 圍 的 移 動 由 花 蓮 雷 達 垂 直 剖 面 圖 ( 圖 3-4 A.1) 顯 示, 個 案 一 對 流 線 發 展 高 度 最 高 約 3 km, 對 流 中 心 寬 度 不 超 過 10 km, 中 心 回 波 強 度 可 達 40 dbz 為 了 瞭 解 對 流 線 附 近 環 境 熱 力 場 的 分 佈, 選 取 ( 圖 2-2) 中 標 記 為 這 個 位 置 的 NCEP 探 空 資 料, 當 作 對 流 線 右 側 ( 上 游 環 境 ), 利 用 此 站 的 探 空 資 料 來 了 解 上 游 氣 流 10

32 的 熱 力 條 件, 並 與 對 流 線 左 側 的 綠 島 站 探 空 資 料 進 行 比 較 選 取 時 間 為 2004/01/ UTC, 先 看 ( 圖 3-6 A) 為 對 流 線 左 側, 綠 島 探 空 站 之 斜 溫 圖, 圖 中 可 以 看 出 在 750 hpa 以 下, 溫 度 與 露 點 溫 度 的 曲 線 相 當 接 近, 顯 示 對 流 線 左 側 底 層 處 於 較 潮 濕 的 狀 態, 而 在 750 hpa 附 近 溫 度 曲 線 隨 高 度 遞 增, 相 對 濕 度 隨 高 度 快 速 遞 減, 出 現 逆 溫 層 的 現 象, 推 測 形 成 原 因 為 大 陸 高 壓 所 導 致 的 沉 降 逆 溫 現 象 ; 從 風 場 的 部 分 來 看, 底 層 風 向 主 要 為 北 風, 而 在 700 hpa 以 上, 風 場 隨 高 度 增 加, 轉 為 穩 定 的 西 風 而 探 空 的 對 流 可 用 位 能 (CAPE, Convective Available Potential Energy) 的 值 僅 有 82 J/kg, 推 論 深 對 流 較 不 易 發 生 圖 3-6 B 為 對 流 線 的 右 側,NCEP-FNL 資 料 單 點 的 探 空 資 料, 代 表 上 游 環 境, 底 層 風 場 為 東 北 風 的 情 況, 跟 前 面 綜 觀 天 氣 分 析 的 大 尺 度 風 場 相 互 呼 應, 風 速 較 對 流 線 左 側 小 濕 度 場 部 分, 跟 對 流 線 左 側 有 同 樣 分 佈,700 hpa 以 下 底 層 偏 濕, 對 流 可 用 位 能 相 當 低, 只 有 4 J/kg 由 以 上 兩 個 探 空 的 資 料 比 較, 對 流 線 兩 側 底 層 有 不 同 方 向 的 風 場, 對 流 線 左 側 為 較 強 的 北 風, 對 流 線 右 側 為 較 弱 的 東 北 風, 兩 側 底 層 都 呈 現 偏 濕 的 情 況 ; 而 兩 側 CAPE 皆 偏 低, 在 700 hpa 左 右 皆 有 逆 溫 層, 推 論 以 上 兩 項 因 素 可 能 導 致 對 流 線 發 展 高 度 不 高 接 下 來 看 到 東 部 沿 海 測 站 風 場 和 溫 度 的 時 序 圖 ( 圖 3-7), 選 取 東 部 八 個 測 站, 時 間 由 從 2004/01/ LST 至 2004/01/ LST, 共 26 小 時 先 從 緯 度 最 高 的 PJ 站 來 看, 在 對 流 線 發 生 的 時 段 (01/ LST~01/ LST), 風 場 主 要 為 東 北 風, 風 速 約 為 8 m/s 左 右, 跟 前 面 綜 觀 天 氣 分 析 結 果 一 致, 風 場 主 要 受 到 大 陸 高 壓 影 響 吹 東 北 風 SO 站 的 風 場 主 要 為 西 風, 推 論 形 成 原 因 為, 蘭 陽 平 原 被 雪 山 山 脈 和 中 央 山 脈 包 覆, 盛 行 的 東 北 風 受 到 雪 山 山 脈 影 響, 使 得 東 北 風 在 山 前 有 一 個 轉 向 的 現 象, 造 成 蘭 陽 平 原 出 海 口 SO 站, 呈 現 西 風 的 情 況 而 從 HL 站 CK 站 TT 站 TW 站 這 四 個 站 的 風 場 來 看, 僅 有 HL 站, 風 場 有 微 弱 日 變 化 情 況, 夜 晚 吹 西 北 風, 到 了 白 天 轉 為 北 風, 其 餘 三 個 站 風 場 日 夜 變 化 較 不 明 顯, 風 場 主 要 為 北 風, 風 速 不 超 過 5 m/s 最 靠 近 對 流 線 的 GI( 綠 島 站 ), 風 場 主 要 為 穩 定 且 持 續 的 北 風, 風 速 可 以 達 到 8~9 m/s, 可 知 對 流 線 左 側 有 較 強 的 北 風 溫 度 場 部 分, 日 夜 溫 差 變 化 量 不 大, 僅 有 3 C 的 溫 差, 此 現 象 符 合 冬 季 日 夜 溫 差 較 小 的 現 象 11

33 ( 二 ) 個 案 一 模 擬 結 果 比 對 分 析 與 討 論 1. 大 尺 度 環 境 場 與 雷 達 回 波 分 析 與 比 較 圖 3-8 為 個 案 一 NCEP 綜 觀 環 境 分 析 場 與 模 擬 結 果 比 較 圖, 時 間 皆 為 2004/01/ UTC ( 為 模 式 預 報 第 19 小 時 ) 相 互 比 較 後 結 果 發 現,WRF 模 式 可 以 掌 握 到 當 時 整 個 綜 觀 尺 度 天 氣 系 統 之 變 化 從 圖 3-8 A 與 B 顯 示, 台 灣 主 要 受 到 北 方 大 陸 冷 高 壓 系 統 影 響, 台 灣 大 尺 度 風 場 為 東 北 風, 風 速 約 7.5m/s,1020 hpa 等 壓 線 通 過 台 灣 中 部 ; 而 從 圖 (3-8 C 與 D)850 hpa 顯 示, 台 灣 東 南 部 地 區, 風 場 為 東 南 風 情 況 圖 3-9 為 個 案 一 CTRL RUN 4.5 km 網 格 解 析 度 模 擬 之 結 果, 挑 選 時 間 為 2004/01/ LST ( 為 模 式 預 報 第 23 小 時 ) 模 擬 結 果, 利 用 對 流 線 發 展 達 到 最 完 整 結 構 時, 分 析 其 特 性 圖 3-9 A 雷 達 回 波 模 擬 結 果 顯 示, 在 台 灣 東 南 部 外 海 處 有 一 條 對 流 線 生 成, 方 向 為 東 北 - 西 南 走 向, 約 略 平 行 海 岸 線, 與 實 際 觀 測 ( 圖 3-5) 相 比, 回 波 發 生 位 置 與 外 觀 形 狀 皆 跟 觀 測 相 一 致, 但 回 波 強 度 有 偏 強 的 情 形 相 對 濕 度 場 與 垂 直 速 度 分 佈 ( 圖 3-9 B) 顯 示, 台 灣 東 部 海 上 地 區, 濕 度 皆 大 於 85% 以 上, 造 成 此 現 象 可 能 原 因 為, 北 方 高 壓 移 出 海 時 冷 空 氣 遇 到 南 方 較 暖 濕 洋 面 時, 便 會 充 分 的 吸 濕 增 暖, 造 成 台 灣 附 近 環 境 相 當 潮 濕, 從 衛 星 雲 圖 ( 略 ) 也 可 看 出 台 灣 東 部 有 廣 泛 潮 濕 的 層 雲 在 東 部 洋 面 上 可 知 當 時 東 部 海 上 為 較 潮 濕 的 環 境, 利 於 對 流 線 生 成, 而 在 對 流 線 生 成 位 置 也 對 應 到 有 垂 直 速 度 發 生 圖 3-9 C 為 950 hpa 氣 流 線 與 水 氣 輻 合 場, 圖 中 顯 示 盛 行 風 會 在 迎 風 面 處 受 到 台 灣 地 形 阻 擋 因 素, 在 台 灣 東 半 部 偏 轉 成 北 風, 此 北 風 會 與 盛 行 東 北 風 在 台 灣 東 南 部 外 海 處 輻 合, 產 生 線 狀 的 輻 合 帶 而 在 背 風 側 的 西 南 部 地 區, 由 於 生 成 相 對 低 壓 關 係, 產 生 逆 時 針 方 向 氣 流, 此 現 象 會 在 後 面 章 節 補 充 說 明 檢 視 CTRL RUN 1.5 km 網 格 解 析 度 之 雷 達 回 波 圖,01/ LST( 圖 3-10 A)( 為 模 式 預 報 第 16 小 時 ) 在 台 灣 東 南 部 外 海 處 逐 漸 有 對 流 線 生 成, 跟 花 蓮 雷 達 回 波 圖 相 比 ( 圖 3-3 A), 雖 然 模 擬 結 果 比 觀 測 提 前 三 小 時 開 始 生 成, 但 對 流 線 形 狀 與 生 成 位 置 皆 跟 觀 測 相 吻 合 風 場 部 分, 模 擬 結 果 也 能 模 擬 出 對 流 線 左 側 為 北 風, 右 側 為 東 北 風, 對 流 兩 側 有 不 同 方 向 的 風 場 接 著 對 流 線 穩 定 且 持 續 在 東 南 部 外 海 逐 漸 增 強, 到 了 01/ LST 12

34 ( 為 模 式 預 報 第 23 小 時 )( 圖 3-10 B) 對 流 線 強 度 達 到 最 強 階 段, 跟 觀 測 ( 圖 3-3 E) 發 生 時 間 相 一 致, 但 模 擬 結 果 強 度 似 乎 偏 強 約 5 dbz, 造 成 此 原 因 為 1.5 km 網 格 解 析 度 中, 大 尺 度 風 向 雖 然 模 擬 正 確, 但 其 風 場 強 度 偏 強 約 1~2 m/s, 經 過 地 形 阻 擋 影 響 後, 造 成 對 流 線 左 側 有 較 強 北 風, 間 接 導 致 對 流 線 發 展 強 度 偏 強 隨 後 將 討 論 對 流 線 左 側 強 北 風 生 成 原 因 ; 圖 3-10 D 為 對 流 線 消 散 時 段, 跟 觀 測 ( 圖 3-3 L) 相 比, 大 約 晚 一 至 兩 小 時 消 散 綜 合 以 上 結 果, 雖 然 對 流 線 生 命 週 期 較 實 際 觀 測 長, 且 對 流 線 回 波 強 度 偏 強 約 5 dbz, 但 整 體 而 言, 模 式 仍 然 有 辦 法 掌 握 到 此 個 案 之 對 流 系 統 發 展 位 置 對 流 線 形 狀 甚 至 是 對 流 線 的 生 成 機 制 圖 3-11 A 為 2004/01/ LST ( 為 模 式 預 報 第 23 小 時 ) 10 m 風 場 風 佈 圖, 圖 中 顯 示 盛 行 的 東 北 風 在 台 灣 東 北 方 迎 風 面 處 有 減 速 的 情 形, 而 在 台 灣 東 南 方 有 兩 不 同 方 向 氣 流, 近 海 為 較 強 的 北 風 ( 約 11~13 m/s), 外 海 為 東 北 風 ( 約 9~10 m/s) 為 了 探 討 氣 流 碰 到 地 形 的 反 應 時, 常 使 用 B(Burger number) 以 及 Fr(Froude number) 兩 無 因 次 參 數 進 行 探 討, 公 式 如 (1)( 2) 所 表 示 : ƒ (1) B: Burger number N: 浮 力 振 盪 頻 率 地 形 之 特 徵 高 度 ƒ: 科 氏 參 數 地 形 的 半 山 寬 (2) : Froude number U: 垂 直 於 地 形 之 風 速 N: 浮 力 振 盪 頻 率 地 形 之 特 徵 高 度 Burger number 可 以 用 來 判 斷 地 形 陡 峭 程 度, 當 B >> 1 為 陡 峭 山 脈, 表 低 層 大 氣 受 到 陡 峭 地 形 的 影 響, 反 知 當 B < 1 時, 即 表 示 較 平 坦 地 形 Froude number 則 用 來 判 斷 地 形 阻 礙 氣 流 顯 著 程 度, 前 人 研 究 指 出, 當 > 1 時, 底 層 氣 流 容 易 過 山, 而 當 < 1 時, 則 氣 流 不 具 備 足 夠 動 能 而 無 法 過 山, 將 產 生 不 同 程 度 的 氣 流 阻 塞 或 回 流 等 逆 流 現 象 個 案 一 中 利 用 台 灣 東 北 方 上 游 環 境 所 計 算 出 B~8.14 >>1 ; ~0.27 (U~6 m/s,n~, 13

35 ƒ~, ~2.2 km, ~40 km) 由 迎 風 面 處 950 擾 動 氣 壓 值 進 行 分 析 ( 圖 3-11 B), 圖 中 範 圍 為 23.4 N~24.6 N E~122.2 E, 色 階 代 表 擾 動 氣 壓 值, 從 圖 中 發 現, 迎 風 面 處 的 擾 動 氣 壓 值 較 高, 造 成 此 現 象 原 因 推 測 為 氣 流 在 迎 風 面 受 到 陡 峭 山 脈 阻 擋 (B~8.14 >> 1), 低 層 氣 流 不 易 過 山 ( ~0.27), 進 而 在 山 前 質 量 累 積, 因 此 形 成 相 對 高 壓, 外 加 上 氣 流 無 法 過 山 時, 會 往 兩 側 產 生 分 流, 此 相 對 高 壓 會 加 速 往 南 分 流, 造 成 東 南 沿 岸 出 現 地 形 噴 流 現 象, 也 驗 證 台 灣 東 南 部 有 北 風 加 速 的 現 象 ( 圖 3-11 A) 而 前 面 提 到 背 風 面 有 逆 時 針 氣 流 方 向 生 成 ( 圖 3-9 C), 也 可 與 此 機 制 相 呼 應 迎 風 面 生 成 相 對 高 壓, 而 背 風 面 則 形 成 相 對 低 壓, 此 相 對 低 壓 造 成 逆 時 針 方 向 氣 流 瞭 解 北 風 生 成 因 素 後, 亦 選 定 兩 個 不 同 垂 直 剖 面 進 行 分 析, 以 了 解 地 形 噴 流 ( 北 風 ) 與 對 流 線 之 相 關 性 2. 垂 直 剖 面 與 生 成 機 制 分 析 為 了 探 討 對 流 線 左 側 地 形 噴 流 結 構, 因 此 沿 著 地 形 噴 流 剖 一 條 西 北 - 東 南 剖 面, 剖 面 對 應 的 位 置 ( 圖 3-10 B) 中 CD 線 段 圖 3-12 A 為 垂 直 剖 面 結 果, 圖 中 顯 示 在 E 附 近 有 垂 直 運 動 產 生, 且 伴 隨 顯 著 雲 水 混 合 比 配 合 圖 3-10 B 知 此 垂 直 運 動 對 應 至 對 流 線 生 成 的 位 置, 圖 3-12 A 在 對 流 線 左 側 低 層 可 以 看 見 氣 流 線 有 明 顯 加 速 的 情 況, 風 速 由 8 m/s 加 速 至 13 m/s, 對 流 線 右 側 此 現 象 消 失, 風 速 明 顯 減 弱 從 另 一 種 方 式 來 探 討 地 形 噴 流, 圖 3-12 B 為 ( 圖 3-10 B) 中 AB 線 段 之 垂 直 剖 面 圖, 圖 中 顯 示 對 流 線 左 側 低 層 有 因 地 形 噴 流 造 成 等 值 線 負 值 極 大 值 ( 吹 出 紙 張 ), 風 速 約 12 m/s~13 m/s, 可 知 地 形 噴 流 主 要 影 響 範 圍 在 875 hpa 以 下, 厚 度 約 1.5 km 左 右, 而 對 流 線 底 層 右 側, 風 速 明 顯 減 弱 約 只 有 6 m/s ~7 m/s, 對 流 線 生 成 位 置 剛 好 位 於 兩 不 同 風 場 過 渡 帶 中 圖 3-13 同 樣 為 圖 3-10 B 中 AB 線 段 之 剖 面 分 析 圖, 但 圖 中 氣 流 線 呈 現 是 投 影 到 此 垂 直 剖 面 上 的 水 平 風 與 垂 直 風 的 合 成 風 場, 與 圖 3-12 B 是 有 所 不 同, 利 用 圖 3-13 可 以 分 析 出 地 形 噴 流 與 對 流 線 之 間 的 相 互 關 係 從 ( 圖 3-13) 中 氣 流 線 的 分 佈 可 知, 對 流 線 左 側 為 地 形 噴 流 所 造 成 之 離 岸 流, 離 岸 約 km 處, 此 時 利 用 Rossby radius 無 因 次 參 數 來 討 論, 公 式 (3) 如 下 : ƒ (3) 14

36 : Rossby radius U: 垂 直 於 地 形 之 風 速 ƒ: 科 氏 參 數 Rossby radius 表 示 當 低 層 大 氣 受 到 地 形 阻 擋 後, 風 速 往 上 游 方 向 減 弱, 此 影 響 範 圍 所 侷 限 之 區 域, 而 本 個 案 中 算 出 ~100 km, 扣 除 地 形 半 山 寬 後 ( ~45 km), 推 測 影 響 範 圍 離 岸 約 55km, 與 模 擬 的 地 形 噴 流 離 岸 約 55~60 km, 大 致 相 符 對 流 線 右 側 主 要 為 東 北 風 所 造 成 向 岸 流, 兩 相 反 方 向 的 氣 流 在 底 層 輻 合, 有 利 於 激 發 出 對 流 生 成, 為 此 個 案 主 要 的 生 成 機 制 在 0600 LST( 圖 B) 為 相 同 的 生 成 機 制, 另 外 模 擬 結 果, 對 流 線 發 展 高 度 約 為 650 hpa ~700 hpa 之 間, 約 3~4 km 高 度 左 右, 跟 前 面 幾 節 雷 達 剖 面 結 果 相 符 合 ( 圖 3-4 A.1) 3. 降 低 台 灣 地 形 之 敏 感 度 實 驗 根 據 上 節, 可 知 此 個 案 之 生 成 關 鍵 在 於 地 形 阻 擋 效 應 所 產 生 的 地 形 噴 流, 再 與 盛 行 風 的 輻 合 生 成, 因 此 希 望 改 變 模 式 中 台 灣 地 形 高 度 ( 圖 2-5), 來 驗 證 地 形 作 用 對 此 個 案 之 影 響 首 先 探 討 TER50_ RUN 之 模 擬 結 果, 由 圖 3-14 可 知 此 實 驗 是 將 台 灣 地 形 高 度 減 半, 此 時 1.5 km 網 格 解 析 度 中 地 形 高 度 最 高 為 m, 個 案 一 算 出 Burger number~4.07, 地 勢 變 為 平 坦 一 些 從 圖 3-14 顯 示, 選 取 了 4 個 跟 CTRL RUN 相 同 的 時 段, 來 看 地 形 降 低 後 模 擬 結 果 之 差 異 圖 3-14 對 流 線 同 樣 約 在 01/ 於 東 南 部 外 海 生 成,0600 LST 對 流 線 強 度 發 展 達 最 強 時, 跟 CTRL RUN 相 比 對 流 線 發 生 位 置 是 較 靠 近 岸 邊, 到 了 1000 LST 時, 對 流 線 形 狀 已 有 破 碎 的 情 況, 隨 後 便 逐 漸 消 散 圖 3-15 顯 示, 當 模 式 中 地 形 高 度 降 低 後, 算 出 Froude number~0.50( ~1.1 km,u~5.6 m/s,n~ ), 大 部 分 氣 流 較 容 易 過 山, 使 得 迎 風 面 處 阻 擋 效 應 減 弱, 因 此 受 山 脈 阻 擋 所 生 成 之 分 流 與 相 對 高 壓 相 對 減 弱, 導 致 對 流 線 左 側 地 形 噴 流 強 度 降 低, 東 南 沿 岸 受 地 形 噴 流 影 響 區 域 跟 CTRL RUN( 圖 3-11 A) 相 比 明 顯 減 小 配 合 剖 面 分 析 圖 來 看 ( 圖 3-16), 當 地 形 降 低 後, 對 流 線 左 側 地 形 噴 流 厚 度 變 窄, 約 只 有 900 hpa(1 km 左 右 ), 風 速 也 減 弱 成 12 m/s 圖 3-17 為 2004/01/ LST( 預 報 第 23 小 時 ),950 hpa 氣 流 線 與 水 氣 輻 合 場, 圖 中 兩 15

37 氣 流 輻 合 位 置 較 靠 近 岸 邊, 利 用 圖 3-18 剖 面 結 果 相 互 驗 證, 可 知 當 地 形 噴 流 強 度 減 弱 後, 離 岸 流 距 離 約 比 CTRL RUN( 圖 3-13 B) 少 約 20 km, 因 此 對 流 線 生 成 位 置 較 靠 近 岸 邊 而 對 流 強 度 部 分 似 乎 沒 有 減 弱 許 多, 對 流 線 發 展 高 度 依 然 可 達 700 hpa, 可 知 當 台 灣 地 形 高 度 減 半 後, 還 是 會 有 部 分 的 地 形 噴 流 效 應, 維 持 對 流 線 生 成 與 發 展 圖 3-19 為 TER00_RUN 雷 達 回 波 結 果, 將 地 形 完 全 移 除 後, 仍 有 零 星 回 波 在 台 灣 東 南 部 近 海 處 生 成 此 現 象 主 要 為 大 尺 度 風 場 東 北 風 與 東 風 直 接 輻 合 所 造 成, 無 地 形 作 用 後, 就 不 會 有 地 形 噴 流 增 強 與 維 持 對 流 發 展, 生 成 後 的 對 流 可 隨 盛 行 風 直 接 移 進 台 灣 內 陸 最 後 對 本 個 案 作 一 段 小 結, 本 個 案 發 生 在 台 灣 東 南 部 外 海 約 50~60 km 處, 形 成 機 制 為 因 東 北 部 陡 峭 的 山 脈 造 成 上 游 氣 流 阻 擋, 使 得 對 流 線 西 側 有 地 形 噴 流 ( 強 北 風 ) 生 成, 而 對 流 線 東 側 為 向 岸 流 ( 東 北 風 ), 因 此 兩 不 同 方 向 氣 流, 在 底 層 輻 合, 激 發 出 對 流 線 生 成 ( 三 ) 個 案 二 綜 觀 天 氣 與 觀 測 資 料 分 析 挑 選 發 生 在 2006/12/11 下 午 至 12/12 晚 上 共 30 小 時, 形 成 於 東 部 外 海 之 對 流 線 個 案, 本 個 案 大 尺 度 風 場 可 分 成 兩 階 段 第 一 階 段 風 場 為, 由 12/ UTC 地 面 天 氣 圖 ( 圖 3-20 A) 顯 示, 台 灣 受 到 日 本 本 島 上 方 高 壓 環 流 影 響, 風 沿 著 等 壓 線 吹 往 台 灣, 台 灣 東 北 部 地 區 風 場 為 東 南 東 風 ; 在 此 時 菲 律 賓 本 島 西 方 (117.8 E 13.5 N) 有 一 中 度 颱 風 尤 特 (UTOR) 存 在, 颱 風 中 心 氣 壓 值 約 980 hpa 此 尤 特 颱 風 生 命 週 期 為 2006/12/8 2006/12/14 共 七 天, 生 成 於 菲 律 賓 東 方 海 面, 然 後 東 移 穿 過 菲 律 賓 本 島, 最 後 消 散 於 南 海 附 近, 主 要 影 響 地 區 為 菲 律 賓 與 馬 來 西 亞, 颱 風 中 心 氣 壓 最 低 為 945 hpa, 中 心 附 近 最 大 風 速 可 達 40 m/s, 中 央 氣 象 局 定 義 為 中 度 颱 風 強 度, 颱 風 本 身 對 台 灣 並 無 直 接 影 響 只 有 台 灣 東 南 部 受 到 尤 特 颱 風 外 圍 風 場 所 影 響, 風 場 為 東 風 約 8m/s 此 時 在 台 灣 北 方 也 有 一 道 滯 留 鋒 面 存 在, 為 東 北 - 西 南 走 向, 滯 留 位 置 約 在 (120 E 25 N ), 此 滯 留 鋒 面 形 成 原 因 為, 滯 留 鋒 左 側 因 大 陸 冷 高 壓 帶 來 冷 空 氣, 而 從 日 本 吹 往 台 灣 的 東 16

38 南 東 風 帶 來 較 暖 濕 空 氣, 此 冷 暖 空 氣 交 會 造 成 滯 留 鋒 面 形 成, 滯 留 鋒 面 系 統 在 對 流 線 發 生 期 間, 也 不 會 直 接 影 響 到 台 灣 12 小 時 過 後, 大 尺 度 風 場 可 視 為 第 二 階 段, 從 12/ UTC( 圖 3-20 C) 可 知, 大 陸 上 方 高 壓 持 續 東 移, 高 壓 中 心 位 於 華 東 沿 岸 (120.5 E 33 N) 由 圖 可 知 台 灣 東 北 部 地 區 因 受 到 高 壓 東 移 影 響, 東 北 部 地 區 等 壓 線 跟 前 12 小 時 相 比 明 顯 變 密, 東 部 地 區 受 到 日 本 高 壓 環 流 東 南 東 風 的 影 響 更 加 明 顯 滯 留 鋒 面 仍 然 在 台 灣 北 方, 因 南 北 冷 暖 空 氣 實 力 相 當, 使 得 滯 留 鋒 面 移 動 速 度 相 當 緩 慢 ; 在 菲 律 賓 西 方 的 尤 特 (UTOR) 颱 風, 颱 風 氣 壓 中 心 增 強 至 960 hpa, 颱 風 路 徑 持 續 的 往 南 海 移 動, 未 來 的 12 小 時, 綜 觀 天 氣 情 勢 大 致 不 變, 台 灣 東 部 為 東 南 東 風 的 盛 行 風 由 以 上 的 綜 觀 分 析 可 知, 此 個 案 風 場 分 兩 階 段, 第 一 階 段 時, 台 灣 東 北 方 主 要 受 到 日 本 高 壓 外 圍 環 流 影 響, 東 北 部 地 區 為 東 南 東 風, 而 台 灣 東 南 方 則 受 到 菲 律 賓 西 方 尤 特 颱 風 外 圍 風 場 的 影 響, 東 南 部 地 區 風 場 為 東 風 當 到 第 二 階 段 後, 大 陸 上 方 高 壓 出 海, 台 灣 東 部 風 場 東 南 東 風 更 為 明 顯 配 合 QuikSCAT 海 面 風 場 資 料 ( 圖 3-21) 做 總 結, 可 知 對 流 線 發 生 時, 台 灣 東 北 部 海 面 風 場 為 東 南 東 風, 而 東 南 部 海 面 風 場 為 穩 定 的 東 風 透 過 氣 象 局 提 供 的 花 蓮 雷 達 站 之 PPI(0.5 仰 角 ) 雷 達 回 波 圖 ( 圖 3-22) 分 析 可 知, 對 流 線 離 岸 約 50 km 處, 整 體 位 置 約 在 花 蓮 站 正 東 方 海 面 上, 走 向 也 大 致 跟 東 部 海 岸 線 約 略 平 行 對 流 線 由 12/ LST( 圖 3-22 A) 時 在 花 蓮 東 部 外 海 約 50 km 處 生 成, 之 後 往 南 北 方 向 發 展 並 增 強,12/ LST( 圖 3-22 J) 對 流 線 已 發 展 完 全, 中 心 回 波 強 度 可 超 過 35 dbz, 而 對 流 線 長 度 由 蘇 澳 外 海 延 伸 至 成 功 外 海 約 200 公 里 接 著 到 12/ LST( 圖 3-22 M) 時, 對 流 線 強 度 發 展 到 最 大 值, 中 心 回 波 強 度 可 達 40 dbz, 之 後 的 幾 個 小 時, 穩 定 且 持 續 的 發 展 在 東 部 外 海 到 了 晚 上 1900 LST( 圖 3-22 D1), 消 散 於 花 蓮 外 海 對 流 線 從 生 成 至 消 散 生 命 期 共 30 小 時, 發 展 位 置 都 約 在 花 蓮 的 東 方 海 面 上, 並 沒 有 大 範 圍 的 移 動 圖 3-23 B.1 雷 達 垂 直 剖 面 圖, 上 半 圖 回 波 結 構 顯 示, 個 案 二 對 流 線 發 展 的 高 度 最 高 也 約 3 至 4 km, 離 岸 距 離 約 50~60 km, 對 流 線 中 心 寬 度 不 到 10 km, 中 心 回 波 強 度 也 可 達 40 dbz; 從 下 半 圖 徑 向 風 結 構 來 看, 回 波 中 心 底 層 右 側 有 較 強 負 徑 向 風 值, 而 對 流 線 左 側 底 層 有 較 微 弱 正 徑 向 風 值, 可 知 底 層 兩 側 有 不 同 方 向 風 17

39 場 個 案 二 跟 個 案 一 對 流 線 特 性 相 比, 兩 個 案 相 同 點 為 皆 發 生 在 外 海 約 50 km, 整 體 位 置 都 穩 定 發 展 於 外 海, 對 流 發 展 高 度 皆 不 高 3~4 km, 中 心 回 波 強 度 皆 為 30~40 dbz 之 間, 對 流 線 兩 側 底 層 有 兩 不 同 方 向 的 氣 流 ; 而 兩 者 相 異 點 為 個 案 二 的 發 展 位 置 於 花 蓮 外 海, 而 個 案 一 則 發 生 在 台 灣 東 南 部 外 海, 個 案 二 對 流 線 的 生 命 周 期 較 長 接 下 來 看 對 流 線 兩 側 的 探 空 資 料, 時 間 選 定 皆 為 2006/12/ UTC( 圖 3-25 A) 為 對 流 線 左 側, 花 蓮 (46699) 探 空 站 之 斜 溫 圖, 從 圖 中 可 以 發 現, 大 約 在 700 hpa 這 層 相 對 濕 度 有 明 顯 遞 減 的 情 況, 出 現 逆 溫 層 700 hpa 以 下 風 場 主 要 為 西 南 風,700 hpa 以 上 風 場 轉 為 較 強 的 西 風 對 流 線 右 側 ( 圖 3-25 B) 為 上 游 NCEP 探 空 站 之 斜 溫 圖, 選 定 的 位 置 可 見 ( 圖 2-1), 從 探 空 圖 顯 示, 上 游 環 境 底 層 風 場 主 要 為 東 南 風, 而 上 層 風 場 轉 為 西 風 700hPa 這 層 也 出 現 逆 溫 層 的 現 象,700 hpa 以 下 溫 度 和 露 點 相 當 接 近, 可 知 上 游 環 境 底 層 較 為 潮 濕 ; 綜 合 兩 側 探 空 資 料 可 知, 對 流 線 底 層 兩 側 有 不 同 方 向 的 風 向, 跟 雷 達 徑 向 風 剖 面 圖 ( 圖 3-23 B1) 相 互 呼 應, 左 側 為 西 南 風, 右 側 為 東 南 風, 兩 不 同 方 向 風 場 可 能 導 致 底 層 輻 合, 激 發 出 對 流 兩 側 探 空 在 700 hpa 這 層 皆 有 逆 溫 層 出 現, 對 流 可 用 位 能 也 都 偏 低, 可 能 導 致 對 流 線 發 展 高 度 較 低 原 因 之 一 圖 3-26 為 8 個 東 部 測 站 風 場 和 溫 度 時 序 圖, 由 於 對 流 線 主 要 發 生 在 東 部 外 海, 因 此 把 較 東 南 方 LY( 蘭 嶼 ) 站 替 換 成 KI( 龜 山 島 ) 站, 雖 然 對 流 發 生 期 間 KI 站 缺 少 滿 多 資 料, 但 還 是 希 望 能 從 零 星 的 資 料, 判 斷 當 時 東 北 方 海 域 附 近 風 場 資 料 挑 選 時 間 2006/12/ LST 至 2006/12/ LST 共 41 小 時 從 圖 3-26 A 中 PJ 站 的 資 料 可 以 發 現, 對 流 線 發 生 時 (12/ LST~12/ LST) 風 場 主 要 為 東 南 風, 跟 前 面 討 論 的 上 游 探 空 資 料 與 綜 觀 天 氣 圖, 風 向 結 果 相 符, 此 東 南 風 為 位 於 日 本 上 方 的 高 壓 環 流 所 導 致, 為 台 灣 帶 來 較 暖 濕 的 東 南 風 SO 站 在 對 流 發 生 期 間, 風 場 較 凌 亂, 較 難 判 斷 特 殊 現 象, 但 大 部 分 主 要 為 南 風 情 況 HL 站 部 分,2006/12/ LST 至 隔 天 12/ LST( 夜 晚 時 段 ), 風 場 主 要 為 西 北 風 或 西 南 風, 風 從 陸 地 吹 往 海 上, 而 12/ LST 過 後, 風 轉 成 東 南 風 分 量 為 主, 風 由 海 上 吹 往 陸 地, 風 場 有 日 變 化 情 形 而 CK 站 TT 站 TW 站 與 GI 站, 這 幾 個 東 南 部 沿 海 測 站, 在 12/11~12/13 這 段 時 間 內, 風 場 日 夜 變 化 較 不 明 顯, 風 場 主 要 為 北 風, 但 北 風 強 度 跟 個 案 一 相 比, 明 顯 偏 弱 許 多 18

40 利 用 KI 站 資 料, 可 了 解 蘭 陽 平 原 北 方 近 海 處 風 場 資 料, 此 時 風 場 受 到 大 尺 度 風 場 影 響 為 東 南 風, 風 速 跟 PJ 站 相 差 不 多, 約 可 達 8 m/s 由 以 上 天 氣 分 析 可 知, 與 Alpers et al. (2010) 利 用 MM5 模 擬 1000 mb 風 速 結 果 ( 圖 1-5) 相 比 較, 台 灣 東 部 海 面 風 場 觀 測 實 際 為 東 南 風, 但 模 擬 結 果 為 東 北 風, 兩 者 有 相 當 大 的 誤 差, 因 此 推 論 可 能 有 其 他 機 制 導 致 對 流 線 生 成, 隨 後 將 利 用 模 式 結 果 相 驗 證 ( 四 ) 個 案 二 模 擬 結 果 比 對 分 析 與 討 論 1. 大 尺 度 環 境 場 與 雷 達 回 波 分 析 與 比 較 圖 3-27 為 個 案 二 NCEP 全 球 分 析 場 與 CTRL RUN 40.5 km 網 格 模 擬 結 果 比 較 圖 時 間 皆 取 2006/12/ UTC ( 模 式 預 報 第 25 小 時 ) 先 從 圖 3-27 A B 海 平 面 資 料 來 分 析, 台 灣 東 北 部 風 場 主 要 受 到 位 於 日 本 高 壓 外 圍 環 流 影 響, 圖 中 可 看 出 風 順 著 等 壓 線 造 成 台 灣 東 北 部 為 東 南 風, 風 速 約 7.5 m/s; 而 位 於 菲 律 賓 西 方 的 尤 特 颱 風, 颱 風 中 心 等 壓 線 跟 NCPE-FNL 分 析 場 相 比, 等 壓 線 較 密 集, 中 心 氣 壓 低 約 4 hpa 左 右, 受 到 颱 風 外 圍 環 流 影 響 台 灣 東 南 部 地 區, 有 較 強 的 東 風 ; 而 從 圖 3-27 C 與 D 中 850 hpa 風 場 顯 示, 受 到 副 熱 帶 高 壓 西 移 影 響, 為 台 灣 東 部 帶 來 東 南 風 從 以 上 的 分 析 得 知, 在 模 式 方 面 較 能 準 確 模 擬 出 ( 個 案 二 ) 大 尺 度 環 境 場 特 性, 而 Alpers et al.(2010) 利 用 MM5 模 式 模 擬 此 個 案 大 尺 度 風 場 為 東 北 風 ( 圖 1-5) 與 觀 測 不 符, 因 此 對 於 Alpers et al.(2010) 推 論 此 案 生 成 機 制 為 地 形 回 流 所 造 成 有 所 好 奇, 之 後 章 節 將 利 用 解 析 度 較 細 的 模 擬 結 果, 來 探 討 此 個 案 之 生 成 機 制 從 圖 3-28 分 析 結 果 可 知, 時 間 為 2006/12/ LST ( 模 式 預 報 第 25 小 時 ), 在 4.5 km 網 格 解 析 度 中, 模 式 能 模 擬 出 在 台 灣 東 部 外 海 有 一 條 長 約 150 km 線 狀 對 流 產 生, 跟 實 際 觀 測 相 比 ( 圖 3-24), 對 流 線 形 狀 大 致 相 同, 但 對 流 線 生 成 位 置 似 乎 有 較 近 岸 情 形, 而 差 異 較 大 的 地 區 主 要 為 台 灣 南 方 巴 士 海 峽 附 近, 觀 測 有 因 颱 風 外 圍 環 流 雨 帶 所 造 成 的 強 回 波 區, 推 論 此 雨 帶 是 屬 於 深 對 流 的 結 構 而 在 模 式 4.5 km 網 格 解 析 度 中 並 未 模 擬 出 這 塊 回 波 區, 主 要 原 因 為 模 式 中 在 微 物 理 參 數 部 分 是 採 用 Kessler scheme, 此 參 數 屬 於 暖 雲 參 數 法, 模 擬 時 無 冰 相 粒 子 過 程, 通 常 是 用 來 模 擬 淺 對 流 的 系 統, 導 致 模 擬 結 果 跟 19

41 觀 測 產 生 較 大 誤 差 圖 3-28 B 為 濕 度 場 和 垂 直 速 度 分 析 圖, 可 知 在 個 案 影 響 期 間, 台 灣 東 半 部 相 對 濕 度 幾 乎 可 以 達 到 95% 以 上, 形 成 原 因 為 台 灣 北 方 有 道 滯 留 鋒 面 發 展 於 中 國 東 南 方 沿 海 ( 圖 3-20 C), 而 南 方 又 存 在 颱 風 外 圍 環 流, 提 供 充 足 的 水 氣, 使 得 台 灣 東 部 有 連 接 南 北 的 高 濕 度 區, 屬 於 相 當 潮 濕 的 環 境, 配 合 ( 圖 A) 也 可 看 出 對 流 線 生 成 位 置 產 生 上 升 運 動 圖 3-29 為 CTRL RUN 1.5 km 網 格 解 析 度 中 雷 達 回 波 最 大 值 與 10 m 風 場 圖, 選 取 四 個 時 段 來 分 析, 分 別 為 生 成 消 散 與 中 間 兩 個 發 展 較 完 整 的 時 段 圖 3-29 A 模 擬 結 果 對 流 線 於 2006/12/ LST ( 預 報 第 13 小 時 ) 在 花 蓮 外 海 附 近 生 成 跟 雷 達 觀 測 ( 圖 3-22 A) 結 果 比 對, 十 分 一 致, 並 沒 有 提 前 生 成 隨 後 ( 圖 3-29 B 與 C) 中 間 兩 個 時 段, 皆 可 模 擬 出 對 流 線 穩 定 位 於 東 北 方 外 海, 離 岸 約 40~50 公 里 左 右, 且 強 度 逐 漸 增 強 到 了 ( 圖 3-29 D)2006/12/ LST ( 預 報 第 37 小 時 ) 對 流 線 消 散 於 花 蓮 外 海, 以 上 討 論 可 知, 模 式 中 對 流 線 特 徵 與 生 命 週 期 皆 跟 實 際 觀 測 相 符, 了 解 模 式 能 夠 模 擬 出 對 流 線 特 性 後, 就 要 對 其 生 成 機 制 加 以 討 論 首 先 分 析 風 場 部 分, 大 尺 度 風 場 可 分 成 兩 階 段, 第 一 階 段 風 場 認 定 為 (12/ 至 12/ LST), 圖 3-30 A 色 階 為 風 場 U 方 向 分 量, 圖 中 顯 示 外 海 盛 行 風 為 東 風 ( 負 值 ) 分 量, 約 5~6 m/s, 但 在 台 灣 東 部 沿 海 地 區, 風 場 卻 轉 為 西 風 ( 正 值 ) 分 量, 氣 流 在 山 前 出 現 地 形 回 流 或 地 形 繞 流 現 象 產 生 離 岸 流 ( 正 值 ), 之 後 會 利 用 垂 直 剖 面 圖, 對 於 地 形 作 用 所 造 成 兩 不 同 成 因 氣 流 有 較 詳 細 的 分 析 從 圖 3-31 得 知 迎 風 面 處 950 mb 擾 動 氣 壓 還 未 明 顯 增 加 第 二 階 段 風 場 認 定 為 12/ LST 至 12/ LST( 圖 3-31 B) 顯 示, 台 灣 東 部 沿 岸 西 風 分 量 ( 正 值 ) 更 為 顯 著, 而 個 案 二 中 利 用 東 南 部 上 游 環 境 算 出 Burger number~7.5 >>1 ; Froude number ~0.32(U~5.8 m/s,n~, ƒ~, ~1.8 km, ~40 km), 推 論 低 層 氣 流 受 到 東 部 陡 峭 山 脈 阻 擋 效 應 顯 著 配 合 圖 3-32 B 和 3-33 B 中 950 hpa 和 900 hpa 氣 流 線 分 佈 來 分 析, 台 灣 東 半 部 風 場 受 東 南 東 風 壟 罩 範 圍 加 大, 籠 罩 範 圍 可 往 南 延 伸 至 成 功 站 附 近, 盛 行 東 南 風 不 易 過 山, 因 而 在 成 功 沿 岸 出 現 南 北 方 向 繞 流, 往 北 的 繞 流 順 著 台 灣 東 北 部 地 形, 產 生 西 南 風 分 量 並 在 外 海 與 盛 行 風 輻 合, 激 發 出 對 流 線 而 950 mb 擾 動 氣 壓 部 分 ( 圖 3-31 B), 氣 流 因 20

42 受 到 山 脈 阻 擋, 在 山 前 質 量 累 積, 造 成 迎 風 面 擾 動 氣 壓 值 增 加, 但 個 案 二 跟 個 案 一 擾 動 氣 壓 值 相 比, 增 加 的 量 不 顯 著, 使 得 往 北 的 地 形 繞 流 並 無 明 顯 加 速 不 同 於 個 案 一 中 地 形 噴 流 底 層 風 速 可 加 速 到 13 m/s, 推 論 個 案 二 擾 動 氣 壓 增 加 量 較 低 的 原 因 為,(1) 台 灣 東 南 方 山 脈 高 度 低 於 東 北 方 迎 風 面 山 脈, 使 得 地 形 阻 擋 效 應 較 弱, 氣 流 在 山 前 質 量 累 積 作 用 相 對 較 低 (2) 個 案 二 中, 因 大 尺 度 風 向 略 垂 直 迎 風 面 山 脈, 當 氣 流 受 山 脈 阻 擋 時, 一 部 分 氣 流 會 在 山 前 回 流, 剩 下 另 一 部 份 氣 流 才 會 在 山 前 堆 積 質 量 累 積, 以 上 兩 因 素 推 論 為 個 案 二 中 擾 動 氣 壓 值 低 於 個 案 一 之 原 因 圖 3-34 為 850 hpa 氣 流 場 部 分, 兩 個 階 段 風 場 在 東 部 外 海 皆 為 南 風 分 量, 主 要 原 因 為 受 到 850 hpa 副 熱 帶 高 壓 向 西 延 伸 影 響 ( 圖 3-27 D), 利 用 花 蓮 探 空 資 料 ( 圖 3-25) 驗 證, 在 850 hpa 附 近 風 場 為 西 南 風, 與 模 擬 說 明 相 符 ; 位 於 菲 律 賓 西 方 尤 特 颱 風 會 受 到 此 副 熱 帶 高 壓 擠 壓, 使 得 颱 風 路 徑 並 不 會 往 北 影 響 台 灣, 而 是 緩 慢 的 往 南 沙 島 移 動 2. 垂 直 剖 面 與 生 成 機 制 分 析 首 先 討 論 第 一 階 段 風 場 時, 對 流 線 的 生 成 機 制, 選 取 時 間 為 2006/12/ LST, 對 應 到 圖 3-39 C 的 AB 線 段 之 剖 面 圖, 此 剖 面 包 含 海 岸 山 脈 與 中 央 山 脈, 為 對 流 線 較 南 端 的 剖 面, 此 時 盛 行 風 較 平 行 剖 面 線 段, 圖 3-29 A 可 看 到 低 層 氣 流 受 到 山 脈 阻 擋, 氣 流 無 法 過 山, 在 山 前 形 成 地 形 回 流 現 象, 而 此 地 形 回 流 在 與 盛 行 風 在 外 海 底 層 輻 合, 生 成 對 流 線, 此 地 形 回 流 離 岸 約 40 km, 利 用 Rossby radius 無 因 次 參 數 來 討 論, 本 個 案 中 算 出 ~96.6 km, 扣 除 地 形 半 山 寬 後 ( ~40 km), 推 測 影 響 上 游 範 圍 約 50 km, 與 模 擬 結 果 相 差 只 有 10 km 而 地 形 回 流 厚 度 約 950 hpa, 對 流 線 發 展 高 度 約 775 hpa( 約 2.5 km) 隨 後 選 取 對 流 線 北 端 一 些 的 垂 直 剖 面, 約 在 花 蓮 站 北 方, 成 西 北 東 南 方 向 CD 剖 線 ( 圖 3-29 C), 這 個 剖 面 切 過 北 方 的 雪 山 山 脈 與 中 央 山 脈, 從 圖 3-35 B 來 分 析, 時 間 同 樣 為 2006/12/ LST, 由 於 剖 面 內 左 側 山 脈 更 為 陡 峭, 使 得 氣 流 受 地 形 阻 擋 效 應 更 加 明 顯, 山 前 地 形 回 流 厚 度 明 顯 變 厚, 此 回 流 造 成 對 流 線 高 度 發 展 可 到 達 700 hpa( 約 3 km) 圖 3-35 B 中 在 山 前,850 hpa~1000 hpa 之 間 有 離 岸 氣 流 ( 藍 色 氣 流 線 ) 生 成, 從 圖 3-32 A 與 圖 3-33 A 可 知 此 時 已 有 部 分 地 形 繞 流 生 成, 有 微 弱 的 西 南 風 產 生, 投 影 到 CD 剖 面 後, 顯 示 為 離 岸 流, 但 此 現 象 還 不 夠 明 顯, 需 等 到 第 二 階 段 風 場 時, 地 形 繞 流 才 會 整 個 21

43 主 導 離 岸 流 機 制 第 二 階 段 風 場, 台 灣 受 大 尺 度 盛 行 風 東 南 東 風 範 圍 加 大, 此 時 沿 岸 朝 東 北 方 向 地 形 繞 流 顯 著 ( 圖 3-32 B 和 圖 3-33 B) 圖 3-35 C 對 流 線 南 端 AB 線 段 垂 直 剖 面 顯 示, 當 受 到 地 形 繞 流 影 響 後, 在 975 hpa 至 850 hpa 之 間 出 現 離 岸 流 生 成, 但 對 流 線 主 要 生 成 機 制 似 乎 還 是 地 形 回 流 與 大 尺 度 盛 行 風 在 低 層 產 生 輻 合, 對 流 線 生 成 位 置 離 岸 約 40 km 處, 發 展 高 度 約 750 hpa 而 較 北 端 的 剖 面 ( 圖 3-35 D) 顯 示, 山 前 地 形 回 流 機 制 消 失, 離 岸 流 轉 為 地 形 繞 流 所 導 致 而 成, 離 岸 距 離 約 40 km, 然 後 會 再 與 大 尺 度 向 岸 流 在 外 海 底 層 輻 合 激 發 出 對 流 線 ( 圖 3-32 B 和 圖 3-33 B), 對 流 線 發 展 高 度 可 達 700 hpa, 高 度 約 3 km 跟 雷 達 回 波 觀 測 結 果 相 符 ( 圖 3-23 B.1) 特 別 注 意 的 是 在 剖 面 圖 中 850 hpa 附 近 對 流 線 左 右 兩 側 風 場 皆 為 離 岸 流, 主 要 形 成 因 素 從 850 hpa 氣 流 場 ( 圖 3-34 B) 可 知, 東 部 外 海 風 場 主 要 為 副 熱 帶 高 壓 環 流 主 導 所 影 響, 把 東 部 盛 行 的 南 風 投 影 至 垂 直 剖 面 CD 面 上 後, 就 會 顯 示 圖 3-35 D 中 850 hpa 出 現 離 岸 氣 流, 推 論 這 離 岸 流 並 不 會 造 成 對 流 線 顯 著 輻 合 另 外 利 用 將 風 場 投 影 至 剖 面 之 垂 直 風 速, 來 探 討 地 形 繞 流 結 構, 圖 3-36 A 對 應 至 對 流 線 南 端 剖 面, 對 流 線 左 側 等 值 線 沒 有 較 大 正 值, 南 風 氣 流 不 顯 著, 與 圖 3-35 A 推 論 地 形 繞 流 機 制 不 強 相 符 合, 但 圖 3-36 B 對 應 至 較 北 端 剖 面, 對 流 線 左 側 至 山 前,850 hpa 以 下 這 塊 區 域 有 較 明 顯 正 值 等 值 線, 為 地 形 繞 流 所 造 成 風 場 垂 直 入 紙 張 氣 流 ( 南 風 ), 風 速 可 達 3~4 m/s, 厚 度 約 為 850 hpa 以 下, 氣 流 加 速 不 像 個 案 一 中 地 形 噴 流 可 達 13 m/s, 推 論 擾 動 氣 壓 值 較 低 為 其 中 因 素 之 一 綜 合 以 上 分 析 可 知, 第 一 階 段 風 場 時, 對 流 線 南 端 離 岸 流 主 要 為 地 形 回 流 所 造 成, 而 對 流 線 北 端 因 後 方 山 脈 地 形 較 為 陡 峭, 阻 擋 效 應 造 成 地 形 回 流 厚 度 更 加 明 顯, 此 時 已 有 些 許 地 形 繞 流 產 生 ; 而 第 二 階 段 風 場 後, 大 尺 度 風 場 東 南 東 風 籠 罩 範 圍 加 大, 地 形 繞 流 強 度 增 強, 此 時 對 流 線 南 端 地 形 回 流 與 地 形 繞 流 同 時 存 在, 但 離 岸 流 主 要 生 成 機 制 還 是 為 地 形 回 流 所 導 致, 而 對 流 線 北 端, 地 形 回 流 現 象 消 失, 主 要 為 地 形 繞 流 主 導 離 岸 流 在 Alpers et al.(2010) 文 章 中, 大 尺 度 風 場 模 擬 較 差, 外 加 上 對 此 個 案 討 論 較 少, 因 此 沒 有 探 討 出 地 形 繞 流 此 種 機 制 利 用 東 部 海 面 上 四 點 的 風 場 ( 圖 3-37), 探 討 對 流 線 兩 側 風 場, 當 對 流 線 主 要 發 生 22

44 期 間 (2006/12/ LST 至 2006/12/ LST), 圖 3-37 B 四 點 分 別 為 對 應 上 圖 3-37 A, 對 流 線 南 端 右 側 Right_2, 風 場 主 要 受 盛 行 風 影 響 為 東 南 東 風 對 流 線 南 端 左 側 Left_2, 風 場 受 地 形 回 流 影 響 大 部 分 為 西 風, 風 速 低 於 右 側 而 對 流 線 北 端 右 側 Right_1, 風 場 受 盛 行 風 影 響 為 東 南 風, 風 速 約 8 m/s, 對 流 線 北 端 左 側 Left_1, 風 場 受 地 形 繞 流 影 響, 主 要 為 西 南 風, 風 速 約 4 m/s 可 知 對 流 線 南 北 兩 端 兩 側 皆 有 不 同 方 向 氣 流, 利 於 產 生 輻 合, 激 發 對 流 線, 與 先 前 討 論 相 穩 合 3. 降 低 台 灣 地 形 之 敏 感 度 實 驗 圖 3-40 為 個 案 二 TER50 RUN 雷 達 回 波 與 10m 風 場 模 擬 結 果, 從 圖 3-40 A~C 顯 示, 台 灣 東 部 外 海 仍 有 對 流 線 生 成 但 由 於 受 到 地 形 降 低 的 影 響,Froude number 算 出 約 0.61 ( ~0.9 km,u~5.5 m/s,n~ ), 大 部 分 氣 流 皆 可 過 山, 使 得 地 形 阻 擋 效 應 造 成 的 山 前 地 形 回 流 與 地 形 繞 流 現 象 減 弱, 因 此 對 流 線 生 成 位 置 跟 CTRL RUN 相 比 ( 圖 3-29) 較 靠 近 岸 邊, 對 流 線 長 度 也 較 短 到 了 圖 3-40 D 時 間 為 2006/12/ LST 時, 對 流 線 已 提 前 消 散 掉, 與 CTRL RUN 相 比 約 提 早 6 小 時 圖 3-41 A 為 TER50 RUN 中 950 hpa 氣 流 場 分 布 來 看, 也 可 看 出 當 地 形 降 低 後, 山 前 地 形 繞 流 減 弱, 沿 著 台 灣 地 形 往 東 北 方 的 西 南 風 不 顯 著 ; 850 hpa 這 層 ( 圖 3-41 B) 顯 示, 當 模 式 地 形 高 度 降 低 50% 後, 台 灣 山 脈 超 過 850 hpa( 約 1.5 km) 已 經 非 常 少, 副 熱 帶 高 壓 環 流 可 以 直 接 橫 跨 台 灣 最 後 利 用 對 流 線 北 方 的 垂 直 剖 面 ( 圖 3-42) 探 討 氣 流 與 山 脈 之 間 關 係, 當 地 形 降 低 後, 不 論 是 第 一 階 段 或 第 二 階 段 風 場, 地 形 回 流 與 地 形 繞 流 造 成 的 離 岸 流 皆 比 CTRL RUN 弱, 使 得 底 層 兩 反 向 氣 流 輻 合 位 置 較 靠 近 岸 邊, 對 流 也 較 快 消 散 掉 圖 3-43 為 個 案 二 TER00 RUN 雷 達 回 波 與 10 m 風 場 模 擬 結 果, 當 地 形 整 個 移 除 後, 無 地 形 阻 擋 作 用, 盛 行 風 直 接 吹 入 陸 地 ; 沒 有 地 形 回 流 與 地 形 繞 流 產 生, 因 此 無 離 岸 氣 流 與 盛 行 風 輻 合 激 發 對 流 線 綜 合 以 上 結 論 做 一 段 小 結, 本 個 案 對 流 線 發 生 在 台 灣 東 部 外 海 ( 花 蓮 )50 km 處, 生 成 機 制 為 東 部 陡 峭 山 脈 阻 擋 盛 行 風, 造 成 山 前 形 成 地 形 回 流 與 地 形 繞 流, 此 兩 種 因 地 形 作 用 產 生 不 同 類 型 的 氣 流, 會 再 跟 大 尺 度 環 流 在 外 海 低 層 輻 合, 激 發 出 對 流 線 23

45 ( 五 ) 個 案 三 綜 觀 天 氣 與 觀 測 資 料 分 析 挑 選 發 生 在 2008/10/29 晚 上 至 隔 日 10/30 白 天, 形 成 於 東 部 近 海 之 對 流 線 個 案 由 10/ UTC 之 地 面 天 氣 圖 ( 圖 3-42 A) 顯 示 對 流 線 發 生 時, 台 灣 北 方 在 (119 E 41 N) 附 近 有 蒙 古 內 陸 分 裂 出 大 陸 冷 高 壓, 中 心 氣 壓 約 1024 hpa, 此 高 壓 主 要 勢 力 範 圍 在 大 陸 地 區, 對 台 灣 影 響 較 小, 此 高 壓 在 未 來 幾 個 小 時 內, 會 慢 慢 往 東 南 方 移 動 出 海, 此 時 台 灣 地 區 並 沒 有 受 到 任 何 天 氣 系 統 影 響, 屬 於 一 個 弱 綜 觀 環 境, 風 場 主 要 受 到 沿 著 高 壓 外 圍 等 壓 線 影 響, 台 灣 地 區 為 微 弱 東 風 12 小 時 過 後 10/ UTC( 圖 3-42 C), 天 氣 系 統 大 致 相 同, 大 陸 高 壓 中 心 出 海 至 黃 海 附 近 (123 E 36 N), 因 高 壓 勢 力 範 圍 接 近 台 北, 台 灣 東 北 部 及 東 部 受 大 陸 高 壓 外 圍 環 流 影 響, 東 北 部 外 海 風 場 由 東 風 轉 成 東 南 風 方 向, 而 東 南 部 受 到 影 響 較 小, 風 場 偏 東 風 由 以 上 的 綜 觀 分 析 可 知, 當 個 案 三 東 部 近 海 對 流 線 發 生 時, 台 灣 屬 於 弱 綜 觀 環 境, 配 合 QuikSCAT 海 面 風 場 資 料 ( 圖 3-43), 東 北 部 外 海 大 尺 度 風 場 吹 東 南 風, 而 東 南 部 風 場 為 穩 定 的 東 風, 個 案 三 跟 前 兩 個 個 案 相 比, 此 個 案 大 尺 度 風 場 較 微 弱 由 空 軍 氣 象 聯 隊 所 提 供 的 綠 島 雷 達 站 之 (0.765 仰 角 ) 雷 達 回 波 圖 ( 圖 3-44) 顯 示, 圖 中 在 台 灣 東 南 部 山 區 有 明 顯 的 地 形 雜 波, 在 海 面 上 有 海 浪 雜 波, 已 經 將 原 始 雷 達 資 料 做 過 QC(Quality control), 但 仍 有 一 部 分 雜 波 資 料 無 法 濾 除 在 夜 晚 10/ LST ( 圖 3-44 A) 時, 台 灣 東 南 部 地 區 近 海 開 始 有 微 弱 回 波 生 成,2 個 小 時 過 後 2130 LST( 圖 3-44 C) 左 右, 成 功 外 海 回 波 以 呈 線 狀 發 展, 之 後 的 幾 個 小 時 內, 對 流 線 穩 定 且 持 續 發 展, 可 往 南 延 伸 至 大 武 站 附 近 至 夜 晚 10/ LST( 圖 3-44 I) 及 0400 LST( 圖 3-44 J) 時, 對 流 線 回 波 強 度 發 展 達 到 最 強 特 別 是 在 成 功 站 近 海 處, 對 流 線 形 狀 明 顯 變 寬, 隨 後 的 時 間, 對 流 線 就 逐 漸 減 弱 到 了 白 天 0900 LST(0100 UTC) 時, 對 流 線 消 散 於 東 南 部 沿 海 對 流 線 從 夜 晚 生 成 到 白 天 消 散, 生 命 期 共 15 小 時, 皆 穩 定 的 發 展 在 台 灣 東 南 部 近 岸, 跟 前 兩 個 個 案 相 同, 並 沒 有 大 範 圍 的 移 動 透 過 綠 島 雷 達 垂 直 剖 面 結 構 圖 ( 圖 3-45 C.1) 顯 示, 圖 3-45 C 中 紅 線 為 剖 面 圖 對 應 的 位 置, 選 取 時 間 為 對 流 線 強 度 最 強 的 24

46 時 間 0330 LST(1930 UTC) 時 圖 3-45 C.1 中 km 處, 強 回 波 為 地 形 雜 波, 可 忽 略 不 看 從 圖 中 顯 示 對 流 線 中 心 回 波 強 度 約 35 dbz, 對 流 線 發 展 高 度 可 超 過 5 km 以 上, 中 心 寬 度 可 達 10 km, 對 流 線 特 徵 跟 前 兩 個 個 案 有 些 許 不 同 個 案 三 對 流 線 垂 直 發 展 高 度 較 高 ( 超 過 5 km), 部 分 時 段 對 流 寬 度 較 寬, 發 生 位 置 較 靠 近 岸 (<40 km), 且 發 展 時 間 主 要 在 夜 間, 到 了 白 天 後 對 流 線 明 顯 消 散 從 綠 島 站 和 上 游 的 探 空 資 料 ( 圖 3-47) 來 分 析, 靠 近 於 對 流 線 右 側 的 綠 島 探 空 ( 圖 3-47 A), 底 層 風 場 較 凌 亂, 較 難 判 斷 出 固 定 的 風 場 中 上 層 轉 為 穩 定 的 西 風, 主 要 特 徵 在 700 hpa 左 右 出 現 逆 溫 層 700 hpa 以 下, 溫 度 與 露 點 溫 度 接 近, 環 境 較 為 潮 濕, 對 流 可 用 位 能 較 高, 可 達 1158 J/kg, 可 能 蘊 藏 利 於 深 對 流 系 統 發 展 之 潛 力 而 前 兩 個 個 案 中, 對 流 可 用 位 能 皆 不 超 過 200 J/kg, 這 個 差 異 相 當 明 顯 而 上 游 探 空 環 境 顯 示 ( 圖 3-47 B), 800 hpa 以 下 底 層 風 場 主 要 為 東 南 風, 跟 前 面 討 論 的 大 尺 度 風 場 相 一 致, 為 高 壓 外 圍 環 流 風 場 較 微 弱, 中 上 層 風 場 也 轉 為 穩 定 的 西 風 700 hpa 左 右 也 有 一 逆 溫 層 現 象,700 hpa 以 下, 溫 度 與 露 點 溫 度 值 仍 相 差 1-2 C, 相 對 濕 度 並 不 像 前 兩 個 個 案 那 麼 潮 濕, 對 流 可 用 位 能 也 偏 高, 約 可 達 ~1167 J/kg 由 以 上 兩 探 空 知, 大 尺 度 風 場 主 要 為 東 南 風, 環 境 底 層 比 中 上 層 較 為 潮 濕, 在 700 hpa 出 現 逆 溫 層, 環 境 有 較 高 的 對 流 可 用 位 能, 利 於 深 對 流 發 展, 推 測 可 能 為 此 個 案 發 展 高 度 較 高 原 因 之 一 利 用 東 部 測 站 風 場 和 溫 度 時 序 ( 圖 3-48) 來 分 析, 時 間 2008/10/ LST 至 2008/10/ LST, 共 36 小 時 探 討 當 弱 綜 觀 環 境 下, 東 部 沿 岸 風 場 日 夜 變 化 現 象 首 先 由 緯 度 最 高 的 PJ 站 來 討 論, 在 10/29 至 10/30 這 兩 天, 風 場 主 要 為 東 南 風, 風 速 不 超 過 8 m/s, 跟 前 面 的 觀 測 資 料 相 符 合, 大 尺 度 風 場 較 微 弱 從 SO 站 HL 站 CK 站 TT 站 與 TW 站, 這 五 個 測 站 資 料 來 看, 在 10/ LST 至 10/ LST( 白 天 時 段 ), 風 場 主 要 為 東 風 或 東 南 風 分 量, 風 場 由 海 洋 吹 往 陸 地, 溫 度 最 高 可 達 30 到 了 10/ LST 至 10/ LST( 晚 上 時 段 ), 風 場 轉 為 西 風 或 西 北 風 分 量, 風 場 由 陸 地 吹 向 海 洋, 溫 度 方 面 下 降 至 24 10/ LST( 白 天 時 段 ) 過 後, 風 場 又 轉 為 東 風 分 量 居 多, 由 海 上 吹 往 陸 地, 沿 岸 溫 度 也 升 高 雖 然 分 析 的 時 間 不 長, 但 還 是 可 以 看 25

47 到 此 個 案 中 風 向 在 白 天 與 夜 晚 之 間 有 轉 向 的 情 況, 日 夜 溫 差 也 有 6 之 間 變 化 由 於 選 取 測 站 較 靠 近 岸 邊, 而 大 環 境 場 又 屬 於 弱 綜 觀 環 境, 大 尺 度 風 場 影 響 條 件 較 小, 推 測 由 海 陸 溫 度 差 異 所 造 成 的 海 陸 風, 為 形 成 沿 岸 風 場 日 夜 變 化 主 要 因 素 之 一 外 加 上 台 灣 東 半 部 地 形 複 雜, 海 岸 山 脈 緊 鄰 海 岸 線, 山 谷 風 環 流 也 有 一 定 程 度 之 影 響 日 間 低 層 風 場 由 低 處 沿 山 坡 向 上 吹 稱 為 谷 風 ( 上 坡 風 ), 夜 間 則 是 由 山 頂 向 下 吹 稱 為 山 風 ( 或 下 坡 風 ), 由 以 上 分 析 結 果 得 知, 此 個 案 發 生 期 間, 局 部 環 流 發 展 明 顯 而 Yu and Jou(2005) 曾 提 出, 夜 間 陸 風 之 離 岸 流 與 大 環 境 盛 行 風 之 向 岸 流 所 產 生 低 層 輻 合 容 易 生 成 對 流 線, 因 此 推 論 局 部 環 流 為 此 個 案 生 成 關 鍵 因 素 之 一, 希 望 能 透 過 模 式 結 果 驗 證 此 說 法, 並 找 出 是 否 有 其 他 生 成 因 素 ( 六 ) 個 案 三 模 擬 結 果 比 對 分 析 與 討 論 1. 大 尺 度 環 境 場 與 雷 達 回 波 分 析 與 比 較 2008/10/ UTC 之 海 平 面 分 析 場 ( 圖 3-49 A 與 B) 顯 示, 此 時 北 方 大 陸 冷 高 壓 已 移 至 出 海 口 附 近, 台 灣 東 北 方 受 到 高 壓 外 圍 勢 力 影 響, 風 場 為 東 南 風, 台 灣 東 南 方 受 高 壓 影 響 較 小 風 場 為 東 風 個 案 三 與 個 案 二 雖 然 大 尺 度 風 向 相 似, 但 從 風 標 可 知, 個 案 三 中 台 灣 附 近 綜 觀 尺 度 風 場 較 弱, 約 只 有 3~4 m/s 而 已 850 hpa 高 空 圖 ( 圖 3-49 C 與 D) 顯 示 台 灣 地 區 之 風 場 主 要 受 到 副 熱 帶 高 壓 環 流 影 響, 東 南 部 風 場 為 東 南 風 由 NCEP 分 析 場 與 模 擬 結 果 相 比 較,WRF 模 式 能 準 確 模 擬 出 個 案 三 大 尺 度 環 境, 合 理 解 析 台 灣 鄰 近 區 域 之 環 境 風 場 概 況, 以 及 北 方 高 壓 所 在 位 置 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) CTRL RUN 中 4.5 km 網 格 模 擬 結 果 ( 圖 3-50) 顯 示, 此 時 段 為 對 流 線 發 展 結 構 最 完 整 時 圖 3-50 A 中 只 有 在 台 灣 東 南 方 近 海 有 零 星 對 流 產 生, 與 實 際 觀 測 ( 圖 3-46 C) 相 比 後 可 知, 對 流 線 結 構 和 強 度 跟 實 際 觀 測 結 果 相 比, 明 顯 偏 弱 許 多 圖 3-50 B 為 1000 mb 濕 度 場 大 於 85% 與 垂 直 速 度 分 佈, 台 灣 東 部 沿 海 地 區 屬 於 較 潮 濕 環 境, 利 於 對 流 線 發 展, 但 濕 度 場 比 前 兩 個 案 較 為 乾 燥, 此 亦 可 能 4.5 km 網 格 解 析 度 模 擬 結 果 未 升 成 對 流 線 原 因 之 一 圖 3-50 C 為 氣 流 線 方 向, 受 高 壓 環 流 影 響 東 部 外 海 風 場 呈 現 東 南 風, 且 在 成 功 近 海 處 對 應 到 有 輻 合 帶 生 成 由 以 上 分 析 可 知, 在 26

48 4.5 km 網 格 模 擬 之 結 果, 台 灣 東 南 部 近 海 已 可 見 到 線 狀 輻 合 帶 與 上 升 運 動 發 展, 但 強 度 似 乎 尚 不 足 以 形 成 對 流 線, 另 外 在 東 部 沿 岸 測 站 風 場 模 擬 結 果 ( 略 ), 與 實 際 風 場 相 比 日 夜 變 化 不 固 定, 研 判 造 成 此 個 案 的 生 成 機 制 在 4.5 km 網 格 中 似 乎 還 不 夠 明 顯, 隨 後 將 討 論 1.5 km 網 格 解 析 度 之 模 擬 結 果, 期 望 模 式 能 進 一 步 模 擬 出 更 強 的 低 層 輻 合, 上 升 運 動 與 局 部 環 流 現 象 圖 3-50 D 為 950 hpa 擾 動 氣 壓 場, 顯 示 個 案 三 在 底 層 大 氣 迎 風 面 處, 並 沒 有 較 高 擾 動 氣 壓 值, 不 同 於 前 兩 個 個 案, 氣 流 在 山 前 有 明 顯 阻 塞, 推 論 此 個 案 可 能 有 其 他 因 素 導 致 離 岸 流 生 成 圖 3-51 為 雷 達 最 大 回 波 值 與 10 m 風 場 圖, 選 取 六 個 不 同 時 段 進 行 探 討, 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 19 小 時 )( 圖 3-51 A) 顯 示, 成 功 站 近 海 開 始 有 零 星 對 流 生 成, 與 觀 測 相 比 ( 圖 3-45 A) 延 後 約 1 小 時 對 流 才 開 始 發 展, 幾 個 小 時 過 後,( 圖 3-51 B 與 C) 對 流 線 逐 漸 在 台 灣 東 南 近 岸 增 強, 對 流 形 狀 已 呈 現 相 當 線 狀, 到 了 2008/10/ LST( 預 報 第 27 小 時 ) 對 流 線 強 度 達 到 最 強 ( 圖 3-51 D), 整 體 形 式 與 實 際 觀 測 圖 3-45 C 和 圖 3-45 J 相 比 對, 不 論 是 對 流 位 置 對 流 線 形 狀 與 發 生 時 間, 模 擬 結 果 皆 跟 實 際 相 類 似, 特 別 注 意 的 是 在 成 功 站 近 海 處, 有 條 寬 度 較 寬 且 強 度 較 強 的 對 流 線 生 成 ( 圖 3-45 C.1), 模 式 也 能 成 功 模 擬 出 對 流 線, 隨 後 會 利 用 垂 直 剖 面 圖, 進 一 步 探 討 此 現 象 生 成 機 制 最 後 對 流 線 於 早 上 0900 LST( 預 報 第 32 小 時 ) 時 ( 圖 3-51 F) 消 散 於 東 南 岸 近 海 處 表 示 在 1.5 km 網 格 模 擬 中, 模 式 已 能 準 確 掌 握 出 對 流 線 主 要 結 構 與 演 變 情 況, 於 夜 間 發 展, 白 天 消 散, 且 位 於 近 岸 穩 定 發 展, 而 Yu and Jou(2005) 研 究 指 出, 近 海 對 流 線 生 成 與 局 部 環 流 有 密 切 相 關, 下 一 段 將 利 用 東 部 沿 海 測 站 風 場 探 討 東 部 沿 海 是 否 有 局 部 環 流 生 成 圖 3-52 選 取 跟 觀 測 相 同 的 東 部 8 個 沿 海 測 站, 時 間 從 2008/10/ LST 至 2008/10/ LST, 共 36 小 時,PJ 站 因 位 於 domain 4 網 格 外 因 此 無 資 料 SO 站 HL 站 CK 站 資 料 顯 示, 在 10/ LST 至 10/ LST( 白 天 時 段 ) 太 陽 開 始 加 熱, 溫 度 在 接 近 中 午 約 1300 LST 時 極 大 值 約 27 C, 風 場 主 要 為 東 南 風, 風 速 約 3-4 m/s, 風 由 海 上 吹 向 陸 地,TT 站 與 TW 站 也 有 相 同 跡 象, 只 是 風 場 東 風 居 多 太 陽 下 山 後 10/ LST 至 隔 日 10/ LST 時, 地 表 冷 卻 作 用 沿 岸 溫 度 開 始 降 溫,CK 站 降 溫 最 為 27

49 顯 著, 約 可 下 降 至 6 C, 風 場 由 也 由 東 南 風 轉 為 西 風 或 西 南 風, 風 速 約 2 m/s,tt 站 與 TW 站 部 分 風 場 則 由 東 風 轉 成 北 風, 陸 風 取 代 了 海 風 10/ LST 白 天 時, 太 陽 又 開 始 加 熱 後, 溫 度 逐 漸 升 溫, 沿 岸 風 場 又 由 陸 風 轉 成 海 風 GI 站 與 LY 站, 風 場 日 變 化 較 不 顯 著, 風 場 主 要 受 到 盛 行 風 影 響, 在 對 流 線 發 生 期 間 主 要 為 東 南 風 或 東 風 以 上 模 擬 結 果 與 觀 測 相 比 較 ( 圖 3-48), 雖 然 在 溫 度 上, 最 高 溫 不 像 觀 測 可 到 達 30 C, 風 向 也 有 些 許 誤 差, 但 整 體 來 說 模 式 已 經 能 準 確 抓 到, 日 夜 溫 差 最 大 可 達 6 C, 沿 岸 風 場 受 到 局 部 環 流 系 統 影 響, 風 場 在 白 天 與 夜 晚 時 有 轉 向 的 情 況 LY 站 部 分 觀 測 跟 模 擬 相 差 較 大, 模 擬 結 果 LY 站 主 要 為 東 南 風 或 東 風, 實 際 觀 測 則 主 要 為 北 風 或 東 北 風 ( 圖 3-48 B), 但 溫 度 則 皆 約 為 24 相 差 不 多, 利 用 QuikSCAT 風 場 ( 圖 3-43) 進 行 比 對, 推 論 LY 站 實 際 為 東 南 風 的 可 性 度 較 高, 因 此 猜 測 LY 觀 測 站 可 能 受 到 局 部 地 形 阻 檔 之 影 響, 才 會 造 成 有 北 風 的 誤 差 2. 垂 直 剖 面 與 生 成 機 制 分 析 為 了 解 局 部 環 流 之 垂 直 結 構, 或 者 有 其 他 生 成 機 制, 此 處 選 取 兩 個 不 同 的 垂 直 剖 面 進 行 分 析 ( 圖 3-51 D) 剖 面 AB 切 過 中 央 山 脈 南 端, 台 東 站 附 近 及 台 灣 東 南 沿 海, 可 藉 以 了 解 模 式 中 離 岸 流 與 向 岸 流 之 垂 直 結 構, 其 中 亦 包 含 海 陸 風 及 / 或 山 谷 風 之 發 展 情 形 夜 間 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 )( 圖 3-53 A), 此 時 台 灣 東 南 近 海 之 低 層 風 場 為 東 南 風 ( 圖 3-50 C), 故 剖 面 中 對 流 線 右 側 為 向 岸 流, 而 對 流 線 左 側 在 海 陸 交 界 處, 出 現 陸 風 向 外 海 延 伸 發 展, 風 速 約 3~4.5 m/s, 厚 度 約 950 hpa 以 下, 在 中 央 山 脈 東 側, 也 出 現 山 風 局 部 環 流 現 象, 風 向 由 山 坡 往 山 谷 下 吹, 在 山 谷 附 近 與 陸 風 結 合, 額 外 增 強 離 岸 流, 導 致 此 離 岸 流 與 向 岸 流 在 近 海 約 20 km 處 產 生 輻 合 到 了 早 上 0800 LST ( 預 報 第 31 小 時 )( 圖 3-53 B), 對 流 線 左 側 陸 風 和 山 風 造 成 之 離 岸 流 強 度 開 始 減 弱, 造 成 對 流 線 發 展 高 度 低 於 夜 間 0400 LST, 推 論 為 受 到 太 陽 開 始 加 熱 關 係,TT 測 站 地 面 溫 度 逐 漸 上 升 ( 圖 3-52 B), 離 岸 流 即 將 轉 換 成 向 岸 流 而 CD 剖 面 比 AB 剖 面 較 北 端 一 些, 切 過 中 央 山 脈 南 端 海 岸 山 脈 以 及 成 功 站 近 海, 期 望 可 以 分 析 出 成 功 近 海, 發 展 高 度 較 高 且 寬 度 較 寬 對 流 線 之 生 成 機 制 圖 3-53 C 為 CD 垂 直 剖 面 分 析 圖, 時 間 為 2008/10/ LST 時, 推 論 對 流 線 左 側 底 層 離 岸 流 同 樣 為 局 部 環 流 所 造 成, 而 中 層 約 800 hpa 至 950 hpa 28

50 之 間, 仍 還 是 為 離 岸 氣 流, 且 這 離 岸 流 也 與 向 岸 流 在 中 層 發 生 輻 合, 提 供 上 升 運 動, 加 強 對 流 線 發 展, 到 了 0400 LST 時 ( 圖 3-53 D), 同 樣 的 在 850 hpa 附 近 氣 流 輻 合 加 深 對 流 向 上 發 展, 此 時 對 流 線 高 度 可 發 展 到 500 hpa 為 了 解 中 層 離 岸 氣 流 之 生 成 原 因, 從 domain1 分 析 場 ( 圖 3-49 C) 可 知, 西 升 的 副 熱 帶 高 壓 壟 罩 台 灣, 而 副 熱 帶 高 壓 內 又 分 裂 成 幾 個 較 小 高 壓 系 統, 導 致 台 灣 東 部 海 域 上 有 順 時 針 環 流, 再 利 用 domain hpa 氣 流 線 進 行 討 論 ( 圖 3-54), 圖 3-54 A 為 NCEP 全 球 分 析 場, 圖 3-54 B 為 CTRL RUN 模 擬 結 果, 圖 B 顯 示 模 式 可 解 析 出 台 灣 東 方 有 高 壓 環 流 造 成 順 時 針 風 場, 而 這 環 流 受 到 地 形 阻 擋 影 響, 在 成 功 近 海 處 出 現 轉 向 情 況, 導 致 風 切 輻 合 的 生 成, 進 而 加 強 對 流 線 發 展 圖 3-55 為 850 hpa 對 流 線 兩 側 風 場 時 序 圖, 圖 A 對 應 位 置 為 對 流 線 左 側 23.1 N E, 圖 B 對 應 位 置 為 對 流 線 右 側 23.1 N E, 在 10/ LST 至 10/ LST 之 間, 左 側 風 場 為 西 南 風, 風 速 約 4 m/s, 右 側 風 場 為 東 南 風, 風 速 也 約 4 m/s, 顯 示 兩 不 同 方 向 風 場 在 此 時 段 於 成 功 近 海 輻 合, 加 強 對 流 生 成 3. 降 低 台 灣 地 形 之 敏 感 度 實 驗 圖 3-56 為 個 案 三 TER50 RUN 雷 達 回 波 與 10 m 風 場 顯 示, 當 台 灣 地 形 降 低 後, 東 南 沿 岸 仍 有 零 星 對 流 產 生, 但 對 流 線 形 狀 較 零 散, 且 生 成 位 置 靠 近 岸 邊, 部 分 對 流 甚 至 發 展 在 岸 上, 在 早 上 0800 LST 時 ( 圖 3-56 D) 對 流 就 已 經 消 散 掉, 維 持 對 流 線 生 成 機 制 似 乎 隨 著 地 形 降 低 而 減 弱 許 多 圖 3-57 A 為 950 hpa 氣 流 線 分 佈, 當 地 形 降 低 後 東 北 部 地 區 氣 流 線 變 化 最 大, 無 山 脈 阻 擋 後, 盛 行 東 南 風 可 直 接 吹 進 蘭 陽 平 原, 測 站 風 場 時 序 圖 ( 圖 3-58) 也 指 出,SO 站 在 對 流 線 影 響 期 間, 風 場 無 日 變 化, 主 要 受 盛 行 風 影 響 為 南 風, 風 速 約 5 m/s 850 hpa 氣 流 線 ( 圖 3-57 B) 顯 示, 當 地 形 降 低 後 東 部 海 面 上 高 壓 環 流 可 直 接 吹 進 陸 地, 並 不 會 在 山 前 受 到 地 形 阻 擋, 在 成 功 近 海 處 的 風 切 輻 合 隨 之 消 散 利 用 圖 3-58 來 分 析 東 部 沿 岸 風 場 變 化,HL 站 CK 站 TT 站 與 TW 站, 風 場 依 然 呈 現 日 夜 變 化 情 況, 但 強 度 與 CTRL RUN( 圖 3-52) 相 比 明 顯 減 弱 約 1~2 m/s 造 成 TER50 RUN 在 夜 間 沿 岸 離 岸 流 較 弱, 推 測 可 能 原 因 為, 東 部 地 形 為 山 脈 緊 鄰 海 岸 線, 當 地 形 降 低 後, 山 風 ( 下 坡 風 ) 強 度 減 弱 較 難 去 加 強 沿 岸 陸 風, 導 致 離 岸 氣 流 風 速 變 小, 而 溫 度 變 化 部 分 改 變 不 大, 整 體 趨 勢 跟 CTRL RUN 大 致 相 同, 白 天 增 溫, 則 夜 晚 為 降 溫 29

51 之 後 從 垂 直 剖 面 圖 進 行 分 析, 圖 3-59 A 時 間 為 10/ LST ( 預 報 第 24 小 時 ) 時, 在 夜 間 沿 岸 依 然 有 離 岸 流 生 成, 但 由 於 後 方 山 脈 所 生 成 山 風 減 弱, 間 接 促 使 離 岸 流 強 度 減 弱, 對 流 生 成 位 置 比 CTRL RUN 較 近 岸, 跟 前 面 分 析 相 互 呼 應 圖 3-59 B 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) 時, 由 於 離 岸 流 強 度 轉 弱, 對 流 線 生 成 後 可 隨 向 岸 氣 流, 往 內 陸 移 動 一 點, 但 對 流 線 主 要 為 低 層 兩 反 向 氣 流 輻 合 所 生 成 與 維 持, 所 以 當 左 側 離 岸 氣 流 機 制 消 失, 隨 後 對 流 線 也 就 跟 著 消 散 掉 圖 3-60 為 個 案 三 TER00 RUN 雷 達 回 波 與 10 m 風 場 模 擬 結 果, 將 地 形 高 度 移 至 0% 後, 盛 行 風 直 接 吹 入 陸 地, 從 沿 海 測 站 時 序 圖 ( 略 ) 可 知, 雖 然 溫 度 仍 有 日 夜 溫 差 變 化, 但 無 局 部 環 流 生 成, 沿 海 主 要 受 盛 行 風 主 導, 為 向 岸 氣 流, 由 於 無 離 岸 流 生 成, 對 流 線 並 不 會 生 成 本 對 流 線 個 案 發 生 在 台 灣 東 部 近 海 約 30 km 處, 生 成 機 制 為 夜 間 局 部 環 流 所 造 成 離 岸 流 與 大 尺 度 風 場 在 低 層 輻 合, 另 外 剛 好 在 850 hpa 成 功 站 近 海 附 近 有 風 切 的 輻 合 產 生, 增 加 中 層 輻 合, 外 加 環 境 上 有 較 高 的 對 流 可 用 位 能, 使 此 個 案 對 流 線 發 展 高 度 較 高 30

52 第 四 章 結 論 與 未 來 展 望 ( 一 ) 結 論 本 文 章 挑 選 三 個 發 展 於 東 部 海 面 上 對 流 線 個 案 進 行 研 究, 利 用 WRF 數 值 模 式 為 主 軸 進 行 模 擬, 且 透 過 可 用 的 觀 測 資 料 加 以 分 析 與 驗 證 模 式 模 擬 結 果 能 合 理 重 現 個 案 發 生 期 間 大 尺 度 環 境 以 及 東 部 海 上 風 場 分 佈 特 徵, 彌 補 海 上 觀 測 資 料 的 不 足, 當 確 認 大 尺 度 環 境 場 以 及 對 流 線 生 成 位 置 正 確 後, 再 利 用 切 過 對 流 線 與 地 形 之 垂 直 剖 面 做 進 一 步 的 討 論 探 討 大 尺 度 風 場 因 東 部 複 雜 地 形 效 應 而 引 發 地 形 阻 塞 流 等 行 為, 或 者 因 熱 力 作 用 所 造 成 局 部 向 / 離 岸 風 環 流 日 夜 變 化, 整 合 前 面 章 節 之 結 果, 分 別 對 三 個 個 案 生 成 機 制 做 出 以 下 重 要 結 論 : 1. 個 案 一 為 2004 年 1 月 3 日 發 生 於 台 灣 東 南 部 外 海 線 狀 對 流, 利 用 雷 達 觀 測 顯 示 對 流 線 離 岸 約 50 ~55 km 左 右, 中 心 寬 度 不 超 過 10 km, 回 波 值 約 40 dbz, 雲 高 發 展 可 達 3 km, 生 命 週 期 約 12 小 時 個 案 期 間, 主 要 影 響 天 氣 的 綜 觀 系 統 為 大 陸 冷 高 壓, 台 灣 地 區 主 要 盛 行 風 為 東 北 風, 由 綠 島 探 空 圖 知, 對 流 線 左 側, 受 沉 降 逆 溫 影 響, 逆 溫 高 度 約 700 hpa, 低 層 屬 較 潮 濕 環 境,CAPE 值 偏 低 透 過 模 擬 結 果 顯 示, 上 游 地 區 ( 值 ~0.27)( B 值 ~8.14), 盛 行 的 東 北 風 受 到 陡 峭 山 脈 阻 擋 效 應 明 顯, 在 山 前 形 成 分 流, 同 時 迎 風 面 有 相 對 高 壓 產 生, 此 高 壓 加 速 往 南 的 分 流 造 成 東 南 部 沿 海 有 地 形 噴 流 ( 離 岸 流 ) 生 成, 風 速 可 達 13 m/s, 而 對 流 線 東 側 為 東 北 風 ( 向 岸 流 ), 兩 不 同 方 向 氣 流 在 外 海 底 層 輻 合, 有 利 於 對 流 線 生 成 2. 個 案 二 為 2006 年 12 月 11 日 ~12 日 發 展 於 東 部 外 海 線 狀 對 流, 由 花 蓮 雷 達 觀 測 顯 示, 對 流 線 發 展 於 東 部 外 海 約 50 km 處, 長 度 大 致 為 200 km, 中 心 寬 度 不 超 過 10 km, 回 波 值 大 於 35 dbz, 生 命 週 期 約 30 小 時, 雲 高 約 可 達 3 km, 對 流 線 中 心 低 層 徑 向 風 呈 現 輻 合 情 況, 而 花 蓮 探 空 顯 示, 在 700 hpa 出 現 逆 溫 層 31

53 現 象, 底 層 相 當 潮 濕,CAPE 相 當 低, 趨 近 於 零 透 過 綜 觀 天 氣 分 析, 個 案 二 期 間 盛 行 風 場 可 分 成 兩 階 段, 第 一 階 段 時, 台 灣 受 到 位 於 日 本 上 方 高 壓 環 流 影 響, 台 灣 東 半 部 風 場 主 要 為 東 南 風, 而 台 灣 東 南 部 受 到 菲 律 賓 西 方 尤 特 颱 風 外 圍 環 流 影 響, 風 場 為 東 風, 大 尺 度 風 場 與 個 案 一 不 同 從 模 擬 結 果 之 垂 直 剖 面 分 析 可 知, 盛 行 風 受 到 地 形 阻 擋 無 法 過 山 ( 個 案 二 中, 值 ~0.32,B~7.5), 低 層 氣 流 在 山 前 形 成 地 形 回 流 ( 離 岸 流 ), 此 離 岸 流 再 與 盛 行 風 ( 向 岸 流 ) 在 外 海 相 遇 輻 合, 激 發 出 對 流 線 而 第 二 階 段 期 間, 受 到 大 陸 高 壓 東 移 影 響, 台 灣 附 近 區 域 等 壓 線 變 密, 台 灣 本 島 受 盛 行 東 南 風 壟 罩 範 圍 加 大, 由 氣 流 線 分 佈 圖 及 剖 面 分 析 顯 示, 盛 行 東 南 風 在 台 灣 東 部 產 生 了 南 北 方 向 分 流, 往 北 的 分 流 沿 著 台 灣 東 北 部 地 形 產 生 地 形 繞 流, 此 時 地 形 繞 流 主 導 離 岸 流 並 且 和 上 游 盛 行 風 場 在 台 灣 東 北 部 外 海 生 成 對 流 線 個 案 二 中, 由 以 上 兩 種 因 地 形 作 用 產 生 不 同 類 型 的 離 岸 流, 導 致 對 流 線 生 成 3. 個 案 三 發 生 於 2008 年 10 月 29 日 夜 晚, 對 流 線 在 夜 間 發 展, 白 天 後 消 散, 穩 定 發 展 位 於 台 灣 東 南 部 近 海, 並 沒 有 大 範 圍 移 動, 透 過 綠 島 觀 測 資 料 顯 示, 對 流 線 離 岸 約 km 處, 結 構 發 展 最 完 整 時, 雲 發 展 高 度 可 達 5 km, 寬 度 約 10 km 左 右, 中 心 回 波 值 大 於 35 dbz 弱 綜 觀 環 境 部 分, 台 灣 受 到 北 方 冷 高 壓 外 圍 環 流 影 響, 台 灣 附 近 風 場 為 東 南 風, 風 速 約 3~4 m/s, 跟 前 兩 個 個 案 相 比, 大 尺 度 風 場 較 微 弱 沿 海 探 空 顯 示, 在 700 hpa 同 樣 出 現 沉 降 逆 溫, 低 層 相 對 濕 度 潮 濕, 但 CAPE 可 達 1115 J/kg, 有 利 於 深 對 流 產 生 從 幾 個 東 部 沿 海 測 站 顯 示, 不 論 從 實 際 觀 測 或 者 是 模 擬 結 果, 皆 可 看 到 沿 岸 測 站 風 場 受 到 局 部 向 / 離 岸 風 環 流 所 影 響, 風 場 呈 現 日 夜 變 化 除 此 之 外, 由 垂 直 剖 面 分 析 可 以 發 現, 夜 間 離 岸 流 跟 盛 行 風 ( 向 岸 流 ) 在 東 南 部 近 海 發 生 輻 合, 激 發 出 對 流 線 而 個 案 三 中, 對 流 線 發 展 高 度 較 高, 推 論 為 環 境 場 有 較 高 CAPE 值, 外 加 上 850 hpa 這 層 在 成 功 近 海 處, 由 於 地 形 阻 擋 盛 行 風 關 係, 產 生 區 域 性 風 切 輻 合, 增 強 上 升 運 動 4. 敏 感 度 實 驗 中, 將 地 形 減 半 後 (TER50 RUN) 之 模 擬 結 果, 個 案 一 與 個 案 二 皆 32

54 顯 示, 地 形 減 半 後, 地 形 阻 擋 效 應 不 明 顯, 值 增 加 至 0.5 左 右, 部 分 向 岸 氣 流 將 會 跨 越 山 脈, 因 此 降 低 地 形 高 度 後 由 地 形 效 應 所 引 起 之 離 岸 流 比 CTRL RUN 弱, 間 接 導 致 對 流 線 發 生 位 置 較 靠 近 岸 邊, 生 命 週 期 也 較 短 而 個 案 三 中,TER50 RUN 模 擬 結 果 顯 示, 東 部 沿 岸 測 站 風 場 減 弱, 推 論 降 低 地 形 後, 缺 少 夜 間 山 風 ( 下 坡 風 ) 來 加 強 離 岸 氣 流, 所 以 相 對 而 言 對 流 線 較 難 被 激 發 生 成 將 台 灣 地 形 高 度 降 至 0%(TER00 RUN) 之 模 擬 結 果, 個 案 一 中, 仍 有 對 流 在 東 南 岸 生 成, 但 主 要 為 大 尺 度 風 場 直 接 輻 合 生 成 對 流 線, 對 流 會 隨 盛 行 風 直 接 移 入 台 灣 而 個 案 二 和 個 案 三 中, 無 地 形 阻 擋 作 用 後, 盛 行 風 直 接 吹 進 陸 地, 無 明 顯 離 岸 流 生 成, 對 流 線 消 散 綜 合 以 上 各 項 結 論, 對 流 線 主 要 生 成 機 制 為 兩 不 同 方 向 氣 流 在 底 層 輻 合, 激 發 出 對 流 線 但 對 流 線 左 側 的 離 岸 流 生 成 因 素 在 不 同 個 案 中 並 不 完 全 相 同, 當 對 線 發 展 於 近 海 時, 離 岸 流 主 要 為 夜 間 ( 陸 風 / 山 谷 ) 局 部 環 流 所 造 成, 離 岸 流 較 靠 近 岸 邊 而 當 對 流 線 為 外 海 個 案 時, 不 同 風 場 之 大 尺 度 盛 行 風 ( 向 岸 流 ) 會 與 東 部 陡 峭 地 形 交 互 作 用 後, 引 起 不 同 類 型 之 離 岸 流 ( 如 地 形 噴 流, 地 形 繞 流, 地 形 回 流 ), 可 使 離 岸 流 發 展 較 遠, 由 此 可 知 外 海 對 流 線 生 成 位 置 與 機 制 間 接 受 到 盛 行 風 場 之 影 響 ( 二 ) 未 來 展 望 在 敏 感 度 實 驗 中, 只 討 論 台 灣 地 形 高 度 對 於 對 流 線 生 成 機 制 之 影 響, 尚 有 許 多 敏 感 度 實 驗 可 以 討 論, 如 局 部 環 流 變 化 或 改 變 大 尺 度 風 場 之 特 性 而 局 部 環 流 為 加 熱 造 成 之 溫 度 差 異, 所 引 起 風 場 的 日 夜 變 化 現 象, 希 望 將 來 能 把 模 式 中 地 表 熱 通 量 傳 輸 項 關 掉, 做 熱 力 敏 感 度 實 驗, 釐 清 局 部 環 流 對 於 近 海 或 外 海 對 流 線 生 成 機 制 之 影 響 本 研 究 利 用 WRF 數 值 模 式 對 於 對 流 線 生 成 與 基 本 特 性 皆 有 不 錯 得 掌 握, 未 來 可 使 用 此 類 似 模 式 設 定, 選 取 其 他 特 殊 個 案 進 行 模 擬, 探 討 是 否 有 其 它 機 制 能 導 致 對 流 線 生 成, 或 者 將 模 式 解 析 度 再 提 高, 並 配 合 更 詳 細 的 觀 測 資 料, 對 於 對 流 線 內 部 結 構 做 更 細 部 分 析 33

55 第 五 章 參 考 文 獻 呂 玉 璇,2003: 台 灣 東 南 部 地 區 局 部 環 流 與 邊 界 層 特 性 之 研 究 國 立 中 央 大 學 大 氣 物 理 研 究 所 碩 士 論 文,1-99 邱 思 翰,2010: 利 用 WRF 模 式 研 究 SoWMEX IOP3 期 間 地 形 效 應 對 於 強 降 雨 個 案 之 影 響 國 立 中 央 大 學 大 氣 物 理 研 究 所 碩 士 論 文,1-96 林 哲 佑,2007 : 台 灣 東 南 沿 海 對 流 線 雷 達 觀 測 之 氣 候 特 徵 分 析 私 立 中 國 文 化 大 學 地 學 研 究 所 大 氣 科 學 組 碩 士 論 文,1-78 許 郁 卿,2011, 土 地 利 用 型 態 對 地 表 能 量 收 支 與 海 陸 風 模 擬 的 影 響 國 立 中 央 大 學 大 氣 物 理 研 究 所 碩 士 論 文,1-101 黃 偉 銘,2007: 台 灣 東 南 方 近 海 線 狀 對 流 之 個 案 模 擬 私 立 中 國 文 化 大 學 地 學 研 究 所 大 氣 科 學 組 碩 士 論 文,1-112 曾 德 晉,2011, 台 灣 東 南 部 冷 季 淺 對 流 分 析 研 究 私 立 中 國 文 化 大 學 地 學 研 究 所 大 氣 科 學 組 碩 士 論 文,1-146 錢 之 駿,2003: 台 灣 東 南 部 地 區 複 雜 地 形 局 部 環 流 的 模 擬 研 究 國 立 中 央 大 學 大 氣 物 理 研 究 所 碩 士 論 文,1-66 Alpers, W., J, -P Chen, I. I. Lin, and C. -C Lin, 2007: Atmospheric fronts along the east coast of Taiwan studied by ERS synthetic aperture radar images. Mon. Wea. Rev., 64, , J.-P. Chen, C. -J. Pi, and I. -I. Lin 2010: On the Origin of Atmospheric Frontal Lines off the East Coast of Taiwan Observed on Spaceborne Synthetic Aperture Radar Images. Mon. Wea. Rev., 138,

56 Banta, R. M., 1990: The role of mountain flows in making clouds. Atmospheric Processes over Complex Terrain, Meteor. Monogr., No.45, Amer. Meteor. Soc., Chen, C.-S., and Y.-L. Chen, 2003: The rainfall characteristics of Taiwan. Mon. Wea. Rev., 131, , W. S. Chen, and Z. S. Deng, 1991: A study of a mountain-generated precipitation system in northern Taiwan during TAMEX IOP 8. Mon. Wea. Rev., 131, Chien, F.-C., and Y. H. Kuo, 2006: Topographic Effects on a Wintertime Cold Front in Taiwan. Mon. Wea. Rev., 134, Chen, Y.-L., and J. Feng, 2001: Numerical simulations of airflow and cloud distributions over the windward side of the island of Hawaii. Part I: The effects of trade-wind inversion. Mon. Wea. Rev. 129, Kerns, B., Y.-L. Chen and M.-Y. Chang 2010: The diurnal cycle of winds, rain and clouds over Taiwan during the Mei-Yu, Summer, and Autumn regimes. Mon. Wea. Rev. 138, Li, J., and Y.-L. Chen, 1998: Barrier jets during TAMEX. Mon. Wea. Rev., 126, Lin, P.-L., Y.-L. Chen, C.-S. Chen, C.-L. Liu, and C.-Y. Chen, 2011: Numerical experiments investigating the orographic effects on a heavy rainfall event over the northwestern coast of Taiwan during TAMEX IOP 13. Meteorol Atmos Phys, 114, Murphy, M J., and S. Businger, 2011: Orographic Influences on an Oahu Flood. Mon. Wea. Rev., 139, Overland, J. E., and N. A. Bond, 1995: Observations and Scale analysis of coastal wind jet. Mon. Wea. Rev., 123,

57 Smolarkiewicz, P. R., R. M. Rasmussen, and T. L. Clark, 1988: On the dynamics of Hawaiian cloud bands : Island forcing. J. Atmos. Sci., 45, U.S. Depts. Of Commerce and Defense, 1980: Weather radar observations Part A. federal meteorological handbook, No. 7, [Available from National Center for Environmental Prediction, Suitland, MD] Wang, C. -C, Chen, G. T. -J., T. -C. Chen, and K. Tsuboki, 2005: A numerical study on the effects of Taiwan topography on a convective line during the Mei-yu season. Mon. Wea. Rev., 133, Wang, J.-J., and Y.-L. Chen, 1998: A case study of Hawaiian trade-wind rainbands and their interaction with the island-induced airflow. Mon. Wea. Rev., 126, Yang, Y., and Y.-L. Chen, 2008: Effects of terrain heights and sizes on island-scale circulations and rainfall for the island of Hawaii during HaRP. Mon. Wea. Rev. 136, Yeh, H. -C., and Y. -L. Chen, 1998: Characteristic of rainfall distribution over Taiwan during TAMEX. J.Appl. Meteor., 37, , and, 2002: The role of offshore convergence on coastal rainfall during TAMEX IOP 3. Mon. Wea. Rev., 130, Yu, C. -K., and B. J. -D. Jou, 2005: Radar observation of diurnally forced, offshore convective lines along the southeastern coast of Taiwan. Mon. Wea. Rev., 133, , and C. -Y. Lin, 2008: Statistical location and timing of the convective Lines off the mountainous coast of southeastern Taiwan from long-term radar observations. Mon.Wea. Rev., 136,

58 , and Y. -H. Hsieh, 2009: Formation of the convective Lines off the mountainous coast of southeastern Taiwan : A case study of 3 January Mon. Wea. Rev., 137, Zhang, Y., Y.-L. Chen, T. A. Schroeder, and K. Kodama, 2005: Numerical simulations of sea breeze circulations over northwest Hawaii. Wea. Forecasting, 20,

59 附 表 表 格 1 三 個 個 案 之 模 式 設 定 個 案 日 期 初 始 場 NCEP FNL ( ( NCEP FNL NCEP FNL ( 海 表 面 溫 度 資 料 ( RTG_SST RTG_SST_HR ( RTG_SST 模 擬 時 間 與 長 度 01/ Z -01/ Z : 共 36 小 時 12/ Z -12/ Z : 共 48 小 時 10/ Z -10/ Z : 共 36 小 時 Domain1 解 析 度 40.5 km 網 格 總 數 180x105x35 Domain2 解 析 度 13.5 km 網 格 總 數 151x151x35 Domain3 解 析 度 4.5 km 網 格 總 數 112x121x35 Domain4 解 析 度 1.5 km 網 格 總 數 172x241x35 38

60 表 格 1 三 個 個 案 之 模 式 設 定 (Continued ) 物 理 參 數 法 設 定 個 案 日 期 mp_physics ( 雲 微 物 理 參 數 法 ) Kessler scheme Kessler scheme WSM 3 scheme cu_physics ( 積 雲 參 數 法 ) Kain-Fritsch (new Eta) scheme ( 第 四 層 無 ) Kain-Fritsch (new Eta) scheme ( 第 四 層 無 ) Kain-Fritsch (new Eta) scheme ( 四 層 皆 有 ) bl_pbl_physics ( 邊 界 層 參 數 法 ) YSU PBL scheme ra_lw_physics ( 長 波 輻 射 參 數 法 ) RRTM scheme ra_sw_physics ( 短 波 輻 射 參 數 法 ) Goddard short wave sheme 土 地 利 用 型 態 ( 許 2011) 垂 直 sigma levels 1.000, 0.993, 0.983, 0.970, 0.954, 0.934, 0.909, 0.880, 0.845, 0.807, 0.765, 0.719, 0.672, 0.622, 0.571, 0.520, 0.468, 0.420, 0.376, 0.335, 0.298, 0.263, 0.231, 0.202, 0.175, 0.150, 0.127, 0.106, 0.088, 0.070, 0.055, 0.040, 0.026, 0.013, 0.000, 39

61 表 格 2 本 研 究 使 用 觀 測 站 經 緯 度 位 置 一 覽 表 測 站 代 碼 測 站 名 稱 海 拔 高 度 經 度 緯 度 彭 佳 嶼 m COU750 龜 山 島 398 m 蘇 澳 24.9 m 花 蓮 16 m 成 功 33.5 m 台 東 9 m 大 武 8.1 m COS760 綠 島 304 m 蘭 嶼 324 m 40

62 附 圖 圖 1-1: 台 灣 東 南 部 沿 岸 對 流 線 之 垂 直 示 意 圖, 圖 中 粗 黑 色 實 線 表 示 對 流 線 附 近 氣 流 方 向, 粗 點 線 表 示 邊 界 層 內 氣 流 走 向,L 表 示 離 岸 流 水 平 尺 度 範 圍, 而 圖 中 右 方 風 場 表 示 沿 對 流 線 向 上 之 環 境 風 場 隨 高 度 變 化 (Yu and Jou 2005) 圖 1-2: 台 灣 東 南 岸 外 海 對 流 線 之 垂 直 示 意 圖, 圖 中 粗 黑 箭 頭 實 線 表 示 對 流 線 附 近 氣 流 方 向, 實 線 區 內 則 為 地 形 阻 檔 區, 而 圖 中 風 標 全 根 為 5 m/s, 半 根 為 2.5 m/s, 海 上 陰 影 為 對 流 生 成 位 置, 細 實 線 表 示 對 流 線 右 側 沿 對 流 線 向 上 之 環 境 風 場,LFC 代 表 自 由 對 流 面,EL 代 表 平 衡 面, 代 表 羅 士 比 變 形 半 徑, 大 約 為 阻 塞 氣 流 所 產 生 的 水 平 尺 度 (Yu and Hsieh 2009) 41

63 圖 1-3: 台 灣 東 部 外 海 對 流 線 之 垂 直 示 意 圖, 海 上 粗 實 線 箭 頭 代 表 輻 合 區, 虛 線 部 分 為 離 岸 流 區 域, 兩 側 垂 直 代 表 上 方 的 水 平 風 場 (Alpers et al. 2010) 圖 1-4: 利 用 GI 站 1 PPI 仰 角 探 討 1998~2004 年 之 間, 台 灣 東 南 部 211 個 對 流 線 個 案, 空 間 分 布 發 生 頻 率 ( 上 方 色 階 ) 灰 階 部 分 表 示 地 形 高 度 ( 單 位 公 尺 ) (Yu and Lin 2008) 42

64 圖 1-5: 時 間 為 2006/12/ UTC 為 模 式 1000 mb 風 向 風 速 圖, 陰 影 為 風 速 值 (Alpers et al. 2010) 圖 2-1: 中 央 氣 象 局 所 提 供 的 地 面 標 準 站 和 自 動 測 站 的 相 關 位 置 圖, 圖 中 黑 點 表 示 測 站 位 置, 由 北 至 南 分 別 為 :PJ( 彭 佳 嶼 ) KI( 龜 山 島 ) SO( 蘇 澳 ) HL( 花 蓮 ) CK( 成 功 ) TT( 台 東 ) TW( 大 武 ) GI( 綠 島 ) LY( 蘭 嶼 ); 而 同 中 叉 叉 分 別 為 三 個 個 案 NCEP 探 空 資 料 選 取 位 置 個 案 一 為 (23 N,122.5 E), 個 案 二 為 (24 N,122.5 E), 個 案 三 為 (23.5 N,122 E) 43

65 圖 2-2:WRF 模 式 簡 單 示 意 圖 ( 資 料 來 源 :WRF 網 站 ) 圖 2-3: 模 式 四 層 巢 狀 網 格, 其 範 圍 和 網 格 間 距 分 別 為 :D1-180x105,40.5 km;d2-151x151,13.5 km; D3-112x121,4.5 km;d4-172x241,1.5 km 44

66 (A) (B) 圖 2-4: 圖 A 為 USGS 圖 B 為 土 地 利 用 型 態 ( 許 2011) 圖 2-5: 敏 感 度 實 驗 中 domain 4 模 式 地 形 高 度, 由 左 至 右, 分 別 為 CTRL RUN(MAX_HGT= m); TER50 RUN(MAX_HGT= m); TER00 RUN( 地 形 降 至 0 m) 45

67 (A)01/ UTC (B)01/ UTC (C)01/ UTC 圖 3-1:2004 年 個 案 一 日 本 氣 象 廳 (JMA) 地 面 天 氣 圖 (A)01/ UTC(B)01/ UTC(C) 01/ UTC 46

68 圖 3-2:QuikSCAT 海 面 資 料, 個 案 一 2004/01/03 約 0600 LST,( 風 標 全 根 為 5 m/s, 半 根 為 2.5 m/s) (A)1/ LST(1/ UTC) (B)1/ LST(1/ UTC) (C)1/ LST(1/ UTC) (D)1/ LST(1/ UTC) 圖 3-3:2004 年 個 案 一 花 蓮 站 (RCHL)PPI(0.5 仰 角 ) 雷 達 回 波 圖 (A)1/ LST (1/ UTC) ~(D)1/ LST(1/ UTC) 47

69 (E)1/ LST 1/ UTC) (F)1/ LST 1/ UTC) (G)1/ LST(1/ UTC) (H)1/ LST(1/ UTC) (I)1/ LST(1/ UTC) (J)1/ LST(1/ UTC) 圖 3-3:( 續 )2004 年 個 案 一 (E)1/ LST (1/ UTC) ~ (J)1/ LST (1/ UTC) 48

70 (K)1/ LST(1/ UTC) (L)1/ LST(1/ UTC) 圖 3-3:( 續 )2004 年 個 案 一 (K)1/ LST (1/ UTC) ~ (L)1/ LST (1/ UTC) A. (A.1) 2004/01/ LST (01/ UTC) 圖 3-4 : 圖 A 為 個 案 一 中, 對 流 線 結 構 發 展 最 強 時 段 的 雷 達 回 波 圖, 圖 中 紅 線 為 圖 A.1 剖 面 對 應 的 位 置 圖 A.1 為 雷 達 垂 直 剖 面 圖, 色 階 代 表 dbz 圖 3-5: CWB 雷 達 回 波 合 成 圖, 時 間 為 2004 年 1 月 3 日 0600 LST, 為 發 展 結 構 最 強 時 段 49

71 (A) (B) 圖 3-6: 圖 A 綠 島 探 空 站 之 斜 溫 圖 ; 圖 B 上 游 NCEP 探 空 站 之 斜 溫 圖 時 間 皆 為 2004 年 01 月 03 日 0000UTC 50

72 (A) (B) 圖 3-7: 東 部 沿 海 測 站 風 場 和 溫 度 的 時 序 圖 圖 A 分 別 為 :PJ( 彭 佳 嶼 ) SO( 蘇 澳 ) HL( 花 蓮 ) CK ( 成 功 ) 圖 B 為 : TT( 台 東 ) TW( 大 武 ) GI( 綠 島 ) LY( 蘭 嶼 ); 時 間 皆 從 2004/01/ LST 至 2004/01/ LST ;( 風 標 全 根 為 2 m/s; 半 根 為 1 m/s ; 綠 色 實 線 代 表 溫 度 值 ) 51

73 (A) (B) B ) (C) (D) 圖 3-8: 時 間 皆 為 2004/01/ UTC ( 模 式 預 報 第 19 小 時 ) 圖 A 與 圖 C 為 NCEP 分 析 場 ; 圖 B 與 圖 D 為 CTRL RUN 40.5 km 網 格 模 擬 結 果 圖 A 與 圖 B 紅 色 等 值 線 為 海 平 面 氣 壓 (mb), 風 標 為 1000 hpa 水 平 風 場 (m/s) 圖 C 與 圖 D 藍 色 等 值 線 為 850 hpa 重 力 位 高 度 場 (gpm), 風 標 為 850 hpa 水 平 風 場 (m/s) ( 全 根 風 標 為 5 m/s; 半 根 風 標 為 2.5 m/s) 52

74 (A) ) (B) (C) ) 圖 3-9:CTRL_RUN 4.5km 2004/01/ LST ( 模 式 預 報 第 23 小 時 ) 網 格 模 擬 結 果 圖 A 色 階 為 雷 達 回 波 最 大 值 (dbz) 圖 B 實 線 等 值 線 為 1000mb 濕 度 > 85% 以 上, 間 距 為 5%; 色 階 為 垂 直 速 度 Ⅹ10(m/s) 圖 C 實 線 箭 頭 為 950 hpa 氣 流 線, 色 階 為 水 氣 輻 合 場, 單 位 為, 台 灣 上 方 陰 影 為 地 形 高 度 超 過 950 hpa 53

75 (A)2004/01/ LST (B)2004/01/ LST C A D B (C)2004/01/ LST (D)2004/01/ LST 圖 3-10:CTRL_RUN( 個 案 一 ) 中 1.5 km 網 格 的 回 波 模 擬 結 果, 色 階 為 雷 達 回 波 最 大 值 (dbz), 風 向 為 10m 風 場 ( 全 根 風 標 為 5 m/s; 半 根 風 標 為 2.5 m/s); 時 間 分 別 為 (A)01/ LST ( 預 報 第 16 小 時 ) (B)01/ LST ( 預 報 第 23 小 時 )(C)01/ LST ( 預 報 第 27 小 時 )(D)01/ ( 預 報 第 31 小 時 ) LST 圖 B 中 A 點 位 置 為 (23.1 N,120.7 E), B 點 為 (22.1 N,122.5 E), C 點 為 (23.7 N,121.6 E), D 點 為 (21.9 N,121.7 E) 54

76 (A ) (B) 圖 3-11: 皆 為 2004/01/ LST ( 模 式 預 報 第 23 小 時 ) CTRL_RUN 1.5 km 網 格 模 擬 結 果 圖 A 為 10 m 風 場 風 佈 圖, 色 階 為 風 速 ( 單 位 為 m/s),, 風 向 為 向 量 表 示, 台 灣 上 方 陰 影 為 地 形 高 度 超 過 550 m 圖 B 為 950mb 之 擾 動 氣 壓 值 ( 單 位 為 帕 ), 選 取 範 圍 23.4 N~24.6 N,121.2 E~122.2 E, 黑 色 實 線 為 地 形 高 度 等 值 線, 分 別 為 500 和 1500 m 55

77 (A) (B) 圖 3-12: 時 間 皆 為 2004/01/ LST ( 模 式 預 報 第 23 小 時 ) CTRL_RUN 1.5 km 網 格 的 垂 直 剖 面 圖 圖 A 為 ( 圖 3-10 B) 中 CD 線 段 之 剖 面 圖, 陰 影 為 垂 直 速 度 放 大 10 倍 ( m/s), 虛 線 等 值 線 為 雲 水 混 合 比 (g/kg), 實 線 箭 頭 為 氣 流 線, 色 階 為 氣 流 線 的 風 速 值 (m/s) 圖 B 為 ( 圖 3-10 B) 中 AB 線 段 之 剖 面 分 析 圖, 實 線 等 值 線 為 將 風 場 投 影 至 AB 剖 面 之 垂 直 風 速 (m/s), 等 值 線 間 格 為 1m/s, 其 中 負 值 為 吹 出 紙 張, 正 值 為 吹 入 紙 張, 海 上 陰 影 為 垂 直 速 度 放 大 10 倍 (m/s) 56

78 (A) (B) 圖 3-13: 為 CTRL_RUN 1.5 km 網 格 的 垂 直 剖 面 圖 圖 A 為 ( 圖 3-10 B) 中 AB 線 段 之 剖 面 圖, 時 間 為 2004/01/ LST ( 模 式 預 報 第 21 小 時 ), 陰 影 為 垂 直 速 度 放 大 10 倍 (m/s), 虛 線 等 值 線 為 雲 水 混 合 比 (g/kg), 實 線 箭 頭 為 氣 流 線, 色 階 為 氣 流 線 的 風 速 值 (m/s) 圖 B 跟 ( 圖 A) 剖 面 相 同, 但 時 間 為 0600 LST ( 模 式 預 報 第 23 小 時 ) 57

79 (A)2004/01/ LST (B)2004/01/ LST (C)2004/01/ LST (D)2004/01/ LST 圖 3-14: 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER50_RUN 模 擬 之 結 果, 時 間 分 別 為 (A)01/ LST ( 預 報 第 16 小 時 ) (B)01/ LST ( 預 報 第 23 小 時 )(C)01/ LST ( 預 報 第 27 小 時 )(D)01/ LST ( 預 報 第 31 小 時 ) 58

80 圖 3-15: 同 ( 圖 3-11 A) 但 為 TER50_RUN 之 模 擬 結 果, 時 間 為 2004/01/ LST ( 預 報 第 21 小 時 ) 圖 3-16: 同 ( 圖 3-12 B) 但 為 TER50_ RUN 之 模 擬 結 果, 時 間 為 2004/01/ LST ( 預 報 第 21 小 時 ) 59

81 圖 3-17: 同 ( 圖 3-9 C) 但 為 TER50_RUN 模 擬 之 結 果, 時 間 為 2004/01/ LST ( 預 報 第 23 小 時 ) 圖 3-18: 同 ( 圖 3-13) 但 為 TER50_RUN 之 模 擬 結 果, 時 間 為 2004/01/ LST ( 預 報 第 23 小 時 ) 60

82 (A)2004/01/ LST (B)2004/01/ LST (C)2004/01/ LST (D)2004/01/ LST 圖 3-19: 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER00_RUN 模 擬 之 結 果, 時 間 分 別 為 (A)01/ LST ( 預 報 第 16 小 時 ) (B)01/ LST ( 預 報 第 23 小 時 )(C)01/ LST ( 預 報 第 27 小 時 )(D)01/ LST ( 預 報 第 31 小 時 ) 61

83 (A)12/ UTC (B)12/ UTC (C)12/ UTC 圖 3-20:2006 年 個 案 二 日 本 氣 象 廳 (JMA) 地 面 天 氣 圖 (A)12/ UTC (B)12/ UTC(C) 12/ UTC 62

84 (D)12/ UTC 圖 3-20:2006 年 個 案 二 ( 續 )(D)12/ UTC(E)12/ UTC (E)12/ UTC 圖 3-21:QuikSCAT 海 面 資 料, 個 案 二 2006/12/12 約 0600 LST,( 風 標 全 根 為 5 m/s, 半 根 為 2.5 m/s) 63

85 (A) 12/ LST(12/ UTC) (B)12/ LST(12/ UTC) (C)12/ LST(12/ UTC) (D)12/ LST(12/ UTC) (E)12/ LST(12/ UTC) (F)12/ LST(12/ UTC) 圖 3-22:2006 年 個 案 二 花 蓮 站 (RCHL)PPI(0.5 仰 角 ) 雷 達 回 波 圖 (A)12/11 14:00 LST (12/ UTC)~(F)12/11 19:00 LST (12/ UTC) 64

86 (G) 12/ LST(12/ UTC) (H)12/ LST(12/ UTC) (I)12/ LST(12/ UTC) (J)12/ LST(12/ UTC) (K)12/ LST(12/ UTC) (L)12/ LST(12/ UTC) 圖 3-20( 續 ):2006 年 個 案 二 (G)12/ LST(12/ UTC)~(L)12/ LST(12/ UTC) 65

87 (M)12/ LST(12/ UTC) (N)12/ LST(12/ UTC) (O)12/ LST(12/ UTC) (P)12/ LST(12/ UTC) (Q)12/ LST(12/ UTC) (R)12/ LST(12/ UTC) 圖 3-20( 續 ):2006 年 個 案 二 (M)12/ LST(12/ UTC)~(R)12/ LST(12/ UTC) 66

88 (S)12/ LST(12/ UTC) (T)12/ LST(12/ UTC) (U)12/ LST(12/ UTC) (V)12/ LST(12/ UTC) (W)12/ LST(12/ UTC) (X)12/ LST(12/ UTC) 圖 3-20( 續 ):2006 年 個 案 二 (S)12/ LST(12/ UTC)~(X)12/ LST(12/ UTC) 67

89 (Y)12/ LST(12/ UTC) (Z)12/ LST(12/ UTC) (A1)12/ LST(12/ UTC) (B1)12/ LST(12/ UTC) (C1)12/ LST(12/ UTC) (D1)12/ LST(12/ UTC) 圖 3-20( 續 ):2006 年 個 案 二 (Y)12/ LST(12/ UTC)~(D1)12/ LST(12/ UTC) 68

90 B. (B.1) 2006/12/ LST (12/ UTC) 圖 3-23: 圖 B 為 個 案 二 中,2006/12/ LST, 圖 中 紅 線 為 圖 B.1 剖 面 對 應 的 位 置 圖 B.1 上 半 部 色 階 代 表 dbz, 下 半 部 色 階 代 表 徑 向 風 圖 3-24: CWB 雷 達 回 波 合 成 圖, 時 間 為 2006 年 12 月 12 日 0200 LST, 為 發 展 結 構 最 強 時 段 69

91 (A) (B) 圖 3-25: 圖 A 為 花 蓮 (46699) 探 空 站 之 斜 溫 圖 ; 圖 B 為 上 游 NCEP 探 空 站 之 斜 溫 圖 時 間 皆 為 2006 年 12 月 12 日 0000 UTC 70

92 (A) (B) 圖 3-26: 東 部 沿 海 測 站 風 場 和 溫 度 的 時 序 圖 圖 A 分 別 為 :PJ( 彭 佳 嶼 ) SO( 蘇 澳 ) HL( 花 蓮 ) CK( 成 功 ) 圖 B 為 : TT( 台 東 ) TW( 大 武 ) GI( 綠 島 ) KI( 龜 山 島 ); 時 間 從 2006/12/ LST 至 2006/12/ LST ;( 風 標 全 根 為 2 m/s; 半 根 為 1 m/s; 綠 色 實 線 代 表 溫 度 ) 71

93 (A) (B) (C) (D) 圖 3-27: 圖 A 和 圖 C 同 ( 圖 3-8 A 與 C) 但 時 間 皆 為 2006/12/ UTC ( 模 式 預 報 第 25 小 時 ); 圖 B 和 圖 D 同 ( 圖 3-8 B 與 D) 但 時 間 皆 為 2006/12/ UTC ( 模 式 預 報 第 25 小 時 ) 72

94 (A) (B) 圖 3-28: 圖 A 同 ( 圖 3-9 A), 但 時 間 為 2006/12/ LST ( 模 式 預 報 第 25 小 時 ) 圖 B 同 ( 圖 3-9 B), 但 時 間 為 2006/12/ LST ( 模 式 預 報 第 25 小 時 ) (A)2006/12/ LST (B)2006/12/ LST 圖 3-29: 同 ( 圖 3-10) 但 為 CTRL_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2006(A)12/ LST ( 預 報 第 13 小 時 )(B)12/ LST ( 預 報 第 23 小 時 ) 73

95 (C)2006/12/ LST (D)2006/12/ LST C A B D 圖 3-29( 續 ):CTRL_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2006 年 (C)12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 )(D)12/ LST ( 預 報 第 37 小 時 ) 圖 C 中 A 點 對 應 位 置 為 (23.5 N E), B 點 為 (23.55 N E), C 點 為 (24.25 N E), D 點 為 (23.8 N E) (A) (B) 圖 3-30:CTRL_RUN( 個 案 二 ) 色 階 為 1000 mb 風 場 U 方 向 分 量 (m/s), 圖 A 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 14 小 時 ), 圖 B 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 台 灣 上 方 陰 影 為 地 形 高 度 超 過 550 m 74

96 (A) (B) 圖 3-31: 同 ( 圖 3-11 B) 但 為 CTRL_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 選 取 範 圍 21.3 N~24.6 N,20.6 E~123.3 E; 圖 A 時 間 為 / LST( 預 報 第 14 小 時 ), 圖 B 時 間 為 2006/12/ LST( 預 報 第 25 小 時 ) (A) (B) 圖 3-32: 同 ( 圖 3-9 C), 但 為 CTRL_RUN( 個 案 二 ) 模 擬 之 結 果, 圖 A 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 14 小 時 ), 圖 B 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 75

97 (A) (B) 圖 3-33: 圖 A 時 間 為 / LST ( 預 報 第 14 小 時 ), 圖 B 時 間 為 2006/12/ LST( 預 報 第 25 小 時 ); 實 線 箭 頭 為 900 hpa 氣 流 線, 陰 影 為 水 氣 輻 合 場, 單 位 為, 台 灣 上 方 陰 影 為 地 形 高 度 超 過 900 hpa (A) (B) 圖 3-34: 圖 A 時 間 為 / LST ( 預 報 第 20 小 時 ), 挑 選 此 時 段 主 要 跟 ( 圖 3-35 A-B) 剖 面 做 配 合 比 對 ), 圖 B 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ); 實 線 箭 頭 為 850 hpa 氣 流 線, 陰 影 為 水 氣 輻 合 場, 單 位 為, 台 灣 上 方 陰 影 為 地 形 高 度 超 過 850 hpa 76

98 (A) (B) 圖 3-35: 為 CTRL_RUN( 個 案 二 )1.5 km 網 格 的 垂 直 剖 面 圖 圖 A 為 ( 圖 3-29 C) 中 AB 線 段 之 剖 面 圖, 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 20 小 時 ), 陰 影 為 垂 直 速 度 放 大 10 倍 (m/s), 虛 線 等 值 線 雲 水 混 合 比 (g/kg), 實 線 箭 頭 為 氣 流 線, 色 階 為 氣 流 線 的 風 速 值 (m/s) 圖 B 同 圖 A 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 20 小 時 ), 但 為 ( 圖 3-29 C) 中 CD 剖 線 77

99 (C) (D) 圖 3-35( 續 ): 圖 C 同 圖 A, 同 樣 為 ( 圖 3-29 C) 中 AB 線 段 之 剖 面, 但 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 圖 D 同 圖 B, 同 樣 為 ( 圖 3-29 C) 中 CD 線 段 之 剖 面, 但 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 78

100 (A) (B) 圖 3-36: 時 間 皆 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) CTRL_RUN( 個 案 二 )1.5 km 網 格 的 垂 直 剖 面 圖, 圖 A 中 為 ( 圖 3-29 C)AB 線 段 之 剖 面 分 析 圖, 實 線 等 值 線 為 將 風 場 投 影 至 AB 剖 面 之 垂 直 風 速 (m/s), 等 值 線 間 格 為 1 m/s, 其 中 負 值 為 吹 出 紙 張, 正 值 為 出 入 紙 張, 海 上 陰 影 為 垂 直 速 度 放 大 10 倍 (m/s); 而 圖 B 時 間 跟 圖 A 相 同, 但 剖 面 為 ( 圖 3-29 C) 沿 CD 線 段 之 剖 面 分 析 圖 79

101 (A) (B) 圖 3-37: 圖 A 選 取 東 部 海 上 對 流 線 兩 側 4 點 風 場, 位 置 分 別 為 Left_1(24.0 N ),Right_1(24.0 N ),Left_2(23.25 N E), Right_2(23.25 N E) 圖 B 為 圖 A 所 選 取 這 四 點,1000 mb 風 場 時 序 圖, 選 取 時 間 2006/12/ LST 至 2006/12/ LST( 圖 中 風 標 全 根 為 2 m/s, 半 根 為 1 m/s) 80

102 (A)2006/12/ LST (B)2006/12/ LST (C)2006/12/ LST (D)2006/12/ LST 圖 3-38: 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER50_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2006(A)12/ LST ( 預 報 第 13 小 時 )(B)12/ LST ( 預 報 第 19 小 時 )(C)12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 )(D)12/ LST ( 預 報 第 37 小 時 ) 81

103 (A) (B) 圖 3-39: 圖 A 同 ( 圖 3-32 A) 但 為 TER50_RUN 之 模 擬 結 果, 圖 B 同 (3-34 B) 但 為 TER50_RUN 之 模 擬 結 果, 圖 A 與 圖 B 時 間 皆 為 2006/12/12 02 LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 82

104 (A) (B) 圖 3-40: 圖 A 同 ( 圖 3-35 B) 但 為 TER50_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 圖 B 同 圖 A 但 時 間 為 2006/12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 83

105 (A)2006/12/ LST (B)2006/12/ LST (C)2006/12/ LST (D)2006/12/ LST 圖 3-41: 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER00_RUN( 個 案 二 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2006(A)12/ LST ( 預 報 第 13 小 時 )(B)12/ LST ( 預 報 第 19 小 時 )(C)12/ LST ( 預 報 第 25 小 時 )(D)12/ LST ( 預 報 第 37 小 時 ) 84

106 (A)10/ UTC (B)10/ UTC (C)10/ UTC 圖 3-42:2008 年 個 案 三 日 本 氣 象 廳 (JMA) 地 面 天 氣 圖 (A)10/ UTC(B)10/ UTC(C) 10/ UTC 85

107 圖 3-43:QuikSCAT 海 面 資 料, 個 案 三 2008/10/29 約 0800 LST,( 風 標 全 根 為 5 m/s, 半 根 為 2.5 m/s ) (A) 10/ LST(10/ UTC) (B)10/ LST(10/ UTC) (C)10/ LST(10/ UTC) (D)10/ LST(10/ UTC) 圖 3-44:2008 年 個 案 三 綠 島 站 (GI)PPI(0.765 仰 角 ) 雷 達 回 波 圖 (A)10/ LST(10/ UTC) ~(D)10/ LST(10/ UTC) 86

108 (E)10/ LST(10/ UTC) (F)10/ LST(10/ UTC) (G) 10/ LST(10/ UTC) (H)10/ LST(10/ UTC) (I)10/ LST(10/ UTC) (J)10/ LST(10/ UTC) 圖 3-44( 續 ):2008 年 個 案 三 (E)10/ LST(10/ UTC)~(J)10/ LST(10/ UTC) 87

109 (K)10/ LST(10/ UTC) (L)10/ LST(10/ UTC) (M)10/ LST(10/ UTC) (N)10/ LST(10/ UTC) (O)10/ LST(10/ UTC) 圖 3-44( 續 ):2008 年 個 案 三 (K)10/ LST(10/ UTC)~(O)10/ LST(10/ UTC) 88

110 C. (C.1) 2008/10/ LST (10/ UTC) 圖 3-45 : 圖 C 為 個 案 三 中, 對 流 線 結 構 發 展 最 強 時 段 的 雷 達 回 波 圖, 圖 中 紅 線 為 圖 C.1 剖 面 對 應 的 位 置 圖 C.1 為 雷 達 垂 直 剖 面 圖, 色 階 代 表 dbz 圖 3-46: CWB 雷 達 回 波 合 成 圖, 時 間 為 2008 年 10 月 30 日 0400 LST, 為 發 展 結 構 最 強 時 段 89

111 (A) (B) 圖 3-47: 圖 A 綠 島 GI 探 空 站 之 斜 溫 圖 ; 圖 B 上 游 NCEP 探 空 站 之 斜 溫 圖 時 間 皆 為 2008 年 10 月 29 日 1200UTC 90

112 (A) (B) 圖 3-48: 東 部 沿 海 測 站 風 場 和 溫 度 的 時 序 圖 圖 A 分 別 為 :PJ( 彭 佳 嶼 ) SO( 蘇 澳 ) HL( 花 蓮 ) CK( 成 功 ) 圖 B 為 :TT( 台 東 ) TW( 大 武 ) GI( 綠 島 ) LY( 蘭 嶼 ); 時 間 從 2008/10/ LST 至 2008/10/ LST ;( 風 標 全 根 為 2 m/s; 半 根 為 1 m/s ; 綠 色 實 線 代 表 溫 度 ) 91

113 (A) (B) (C) (D) 圖 3-49: 圖 A 和 圖 C 同 ( 圖 3-8 A 與 C) 但 時 間 皆 為 2008/10/ UTC ( 預 報 第 25 小 時 ); 圖 B 和 圖 D 同 ( 圖 3-8 B 與 D) 但 時 間 皆 為 2008/10/ UTC ( 預 報 第 25 小 時 ) 92

114 (A) (B) (C) (D) 圖 3-50: 圖 (A)( B)( C) 中 CTRL_RUN( 個 案 三 ) 中 4.5 km 網 格 在 ( 個 案 三 ) 中 模 擬 結 果, 時 間 皆 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) 圖 A 同 ( 圖 3-9 A), 圖 B 同 ( 圖 3-9 B), 圖 C 同 ( 圖 3-9 C) 圖 D 同 ( 圖 3-11), 但 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) 93

115 (A)2008/10/ LST (B)2008/10/ LST (C)2008/10/ LST (D)2008/10/ LST C A B D 圖 3-51 : 同 ( 圖 3-10) 但 為 CTRL_RUN( 個 案 三 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2008 年 (A)10/ LST ( 預 報 第 19 小 時 )(B)10/ LST ( 預 報 第 23 小 時 )(C)10/ LST ( 預 報 第 25 小 時 )(D)10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) 圖 D 中 A 點 為 (23.0 N E), B 點 為 (22.7 N E), C 點 為 ( N E), D 點 為 ( N E) 94

116 (E)2008/10/ LST (F)2008/10/ LST 圖 3-51( 續 ):(E)10/ LST ( 預 報 第 29 小 時 )(F)10/ LST ( 預 報 第 32 小 時 ) 95

117 (A) (B) 圖 3-52:CTRL_RUN 中 1.5 km 網 格 在 ( 個 案 三 ) 東 部 沿 海 8 個 測 站 風 場 和 溫 度 的 時 序 圖 時 間 皆 從 2008/10/ LST 至 2008/10/ LST;( 風 標 全 根 為 2 m/s; 半 根 為 1 m/s ; 綠 色 實 線 代 表 溫 度 值 ); PJ( 彭 佳 嶼 ) 站 為 Domain 4 外, 並 無 資 料 96

118 (A) (B) 圖 3-53: 為 CTRL_RUN( 個 案 三 )1.5 km 網 格 的 垂 直 剖 面 圖 圖 A 為 ( 圖 3-51 D) 中 AB 線 段 之 剖 面 圖, 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ), 陰 影 為 垂 值 速 度 放 大 10 倍 (m/s), 虛 線 等 值 線 為 雲 水 混 合 比 (g/kg), 實 線 箭 頭 為 氣 流 線, 色 階 為 氣 流 線 的 風 速 值 (m/s) 圖 B 跟 圖 A 剖 面 相 同, 但 時 間 不 同 為 10/ LST ( 預 報 第 31 小 時 ) 97

119 (C) (D) 圖 3-53( 續 ): 圖 C 為 ( 圖 3-51 D) 中 CD 線 段 之 剖 面 圖, 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 24 小 時 ) 圖 C 跟 圖 D 剖 面 相 同, 但 時 間 不 同 為 10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) 98

120 (A) (B) 圖 3-54:( 圖 A)NCEP 全 球 分 析 場 850 hpa 氣 流 線 分 佈, 時 間 為 2008/10/ LST,( 圖 B) 同 ( 圖 3-34 B) 但 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 25 小 時 )( 個 案 三 ) (A) (B) 圖 3-55: 對 流 線 兩 側 ( 約 成 功 近 海 處 )850 hpa 風 場 分 佈 情 況, 圖 A 對 應 位 置 為 23.1 N E, 圖 B 對 應 位 置 為 23.1 N E, 時 間 皆 為 2008/10/ LST 至 2008/10/ LST,( 風 標 全 根 為 2 m/s; 半 根 為 1 m/s) 99

121 (A)2008/10/ LST (B)2008/10/ LST (C)2008/10/ LST (D)2008/10/ LST 圖 3-56 : 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER50_RUN( 個 案 三 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 分 別 為 2008 年 (A)10/ LST ( 預 報 第 19 小 時 )(B)10/ LST ( 預 報 第 23 小 時 )(C)10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 )(D)10/ LST ( 預 報 第 31 小 時 ) 100

122 (A) (B) 圖 3-57: 圖 A 同 ( 圖 3-9 C) 但 為 TER50_ RUN( 個 案 三 ) 結 果 且 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ); 圖 B 同 ( 圖 3-34 B) 但 為 TER50_ RUN( 個 案 三 ) 結 果 且 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 25 小 時 ) 101

123 (A) (B) 圖 3-58: 同 ( 圖 3-52) 但 為 TER50_RUN( 個 案 三 ) 之 模 擬 結 果 102

124 (A) (B) 圖 3-59: 圖 A 同 ( 圖 3-53 A) 但 為 TER50_RUN( 個 案 三 ) 之 模 擬 結 果, 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 24 小 時 ) 圖 B 同 圖 A 但 時 間 為 2008/10/ LST ( 預 報 第 27 小 時 ) 103

125 (A)2008/10/ LST (B)2008/10/ LST (C)2008/10/ LST (D)2008/10/ LST 圖 3-60 : 同 ( 圖 3-10) 但 為 TER00_RUN( 個 案 三 ) 之 模 擬 結 果 104