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2013 年 6 月 4 日 臺 北 松 山 機 場 冰 雹 雷 雨 個 案 分 析 蔡 國 榮 臺 北 航 空 氣 象 中 心, 臺 北 市,10548 摘 要 : 臺 北 松 山 機 場 於 6 月 4 日 中 午 遭 受 了 一 次 少 見 的 冰 雹 雷 雨 侵 襲, 此 時 北 部 地 區 低 層 處 於 鋒 區 內, 中 高 層 處 於 槽 前 不 穩 定 區 域 透 過 板 橋 探 空 資 料 可 發 現 低 層 為 暖 平 流, 高 層 為 冷 平 流, 整 個 氣 層 呈 現 不 穩 定 之 情 況 此 外 0 融 解 層 高 度 較 6 月 份 氣 候 平 均 值 明 顯 偏 低, 較 低 的 融 解 層 高 度 能 使 冰 雹 在 落 下 的 過 程 中 較 晚 融 解 桃 園 機 場 都 卜 勒 雷 達 之 觀 測 分 析, 顯 示 此 系 統 伴 隨 鉤 狀 回 波 胚 核 簾 弱 回 波 區 及 傾 斜 的 垂 直 結 構 等 特 徵 同 時 亦 觀 測 到 有 一 中 尺 度 渦 旋 最 初 發 展 於 低 層, 並 有 隨 時 間 增 強 及 向 高 層 發 展 的 趨 勢, 使 回 波 呈 現 大 範 圍 環 狀 的 結 構 特 徵 關 鍵 字 : 冰 雹 雷 雨 融 解 層 鉤 狀 回 波 1. 前 言 時 序 進 入 六 月, 臺 灣 地 區 正 逢 冬 季 東 北 季 風 與 夏 季 西 南 季 風 之 轉 換 期, 大 陸 性 冷 高 壓 與 太 平 洋 副 熱 帶 高 壓 制 衡 的 結 果, 使 得 臺 灣 地 區 大 氣 環 境 極 為 不 穩 定, 此 時 期 在 臺 灣 地 區 稱 為 梅 雨 季 2013 年 6 月 4 日 中 午 12 時 左 右, 臺 北 盆 地 遭 受 了 少 見 的 冰 雹 雷 雨 侵 襲, 時 間 維 持 數 分 鐘, 冰 雹 大 小 宛 如 50 元 硬 幣, 並 伴 隨 強 降 雨 及 強 陣 風, 低 空 風 切 預 警 系 統 LLWAS (Low-Level-Wind-Shear-Alert-System) 所 得 之 風 切 值 一 度 高 達 90kt 然 而 冰 雹 事 件 在 副 熱 帶 地 區 並 不 常 見, 俞 (1972) 統 計 了 過 去 臺 灣 地 區 38 年 (1961-1999) 地 面 測 站 ( 玉 山 及 阿 里 山 測 站 除 外 ) 資 料, 結 果 顯 示 僅 觀 測 到 了 36 次 的 冰 雹 事 件, 此 數 字 與 雷 雨 次 數 相 比 實 屬 罕 見 中 央 氣 象 局 臺 北 氣 象 站 亦 僅 有 2 次 冰 雹 觀 測 紀 錄, 前 次 觀 測 已 是 1998 年 7 月 臺 灣 地 區 少 有 冰 雹 觀 測 紀 錄 的 原 因 之 一 是 由 於 臺 灣 所 處 緯 度 低, 地 面 溫 度 較 高, 即 使 冰 雹 在 空 中 形 成 亦 不 易 落 至 地 面 林 (2003) 文 中 提 出 有 利 冰 雹 發 生 之 環 境 條 件 為 (1) 高 層 存 在 冷 心 低 壓, 使 原 本 底 層 增 溫 已 不 穩 定 情 況 下, 對 流 不 穩 定 度 更 大 (2) 中 低 對 流 層 存 在 有 方 向 性 的 風 切, 高 度 2 至 8 公 里 的 垂 直 風 切 隨 高 度 順 轉, 可 使 上 下 衝 流 分 離 (3) 融 解 層 高 度 較 氣 候 平 均 值 為 低 (4) 俱 熱 力 強 迫 的 中 尺 度 環 流, 如 海 陸 風 等 無 論 如 何, 冰 雹 對 於 離 到 場 的 航 空 器 是 一 項 極 大 威 脅, 伴 隨 冰 雹 而 至 的 下 衝 氣 流 亦 可 能 釀 成 嚴 重 的 飛 安 事 件, 實 在 是 不 容 小 覷 若 能 及 早 針 對 冰 雹 可 能 伴 隨 的 下 衝 氣 流 予 以 預 警, 必 能 減 少 對 飛 安 的 威 脅 因 此, 這 次 研 究 之 主 題 除 了 討 論 形 成 冰 雹 雷 雨 之 環 境 條 件 外, 亦 希 望 能 整 理 出 可 能 伴 隨 冰 雹 的 雷 雨 特 徵, 予 -1-

航 空 氣 象 從 業 人 員 做 為 參 考 2. 資 料 來 源 與 分 析 方 法 2.1 資 料 來 源 本 研 究 所 使 用 資 料 時 間 為 2013 年 6 月 3 日 00Z~6 月 4 日 12Z, 資 料 來 源 分 以 下 幾 個 部 分 : A. 松 山 航 空 氣 象 臺 地 面 觀 測 資 料 B. 桃 園 國 際 機 場 都 卜 勒 氣 象 雷 達 每 15 分 鐘 的 回 波 場 及 徑 向 風 場 C. 中 央 氣 象 局 東 亞 地 區 每 6 小 時 之 地 面 天 氣 圖 D. 日 本 氣 象 廳 每 12 小 時 的 高 空 天 氣 圖 及 分 析 圖 E. 中 央 氣 象 局 每 30 分 鐘 的 紅 外 線 色 調 強 化 衛 星 雲 圖 F. 板 橋 探 空 站 每 12 小 時 的 探 空 資 料 G. 低 空 風 切 預 警 系 統 (LLWAS) 每 10 秒 的 風 場 資 料 H. 中 央 大 學 大 氣 科 學 系 C 波 段 雙 都 卜 勒 雷 達 每 7.5 分 鐘 回 波 場 以 及 差 異 反 射 率 場 2.2 分 析 方 法 本 文 首 先 利 用 松 山 航 空 氣 象 臺 的 地 面 觀 測 資 料 與 低 空 風 切 預 警 系 統 的 風 速 資 料 描 述 事 件 發 生 的 經 過, 包 括 METAR 報 SPECI 報 及 風 向 風 速 資 料 接 著 利 用 中 央 氣 象 局 及 日 本 氣 象 廳 之 地 面 和 高 空 天 氣 圖, 分 析 綜 觀 系 統 在 高 低 層 的 配 置 與 有 利 因 子, 包 含 地 面 850 百 帕 700 百 帕 500 百 帕 與 300 百 帕 之 天 氣 圖 與 分 析 場 接 著 利 用 板 橋 探 空 站 之 探 空 資 料 分 析 當 時 大 氣 的 熱 力 狀 態 與 穩 定 度, 包 含 對 流 可 用 位 能 K 指 數 蕭 氏 指 數 總 指 數 自 由 對 流 高 度 平 衡 高 度 與 垂 直 風 切 雷 達 資 料 部 份, 本 文 使 用 桃 園 機 場 都 卜 勒 雷 達 回 波 場 及 徑 向 風 場 資 料, 分 析 伴 隨 冰 雹 的 對 流 系 統 結 構 與 演 變 之 過 程 所 使 用 的 回 波 場 包 括 等 高 面 位 置 指 示 器 (CAPPI) 和 回 波 垂 直 剖 面 此 外, 也 利 用 中 央 大 學 雙 -2-

偏 極 化 雷 達 的 偏 極 化 參 數 比 對 伴 隨 冰 雹 時 的 特 徵, 所 使 用 的 參 數 為 水 平 回 波 場 與 差 異 反 射 率 3. 個 案 介 紹 地 方 時 間 2013 年 6 月 4 日 12 時 左 右, 中 央 氣 象 局 罕 見 針 對 桃 園 以 北 發 布 大 雨 雷 擊 和 冰 雹 的 天 氣 警 特 報, 臺 北 市 中 午 雷 聲 不 斷, 部 份 地 區 甚 至 下 起 冰 雹, 範 圍 遍 及 中 正 區 萬 華 區 大 同 區 士 林 區 松 山 區 及 臺 北 車 站 一 帶 從 中 央 氣 象 局 雷 達 回 波 圖 ( 圖 1) 可 以 看 到,0700L 在 宜 蘭 外 海 有 低 壓 形 成 並 逐 漸 東 移, 同 時 亦 有 回 波 自 臺 灣 海 峽 向 東 移 入 陸 地, 並 受 地 形 舉 升 作 用 而 加 強 松 山 航 空 氣 象 臺 的 地 面 觀 測 資 料 顯 示 ( 圖 未 示 ),6 月 4 日 盛 行 風 為 東 風, 於 1130L 時 觀 測 到 西 南 方 16 公 里 範 圍 內 有 雷 雨 胞 形 成 並 向 東 北 移 動 接 著 在 1136L 移 入 本 場 8 公 里 範 圍 內, 此 時 風 向 仍 為 東 風 12kt 在 1211L 雷 雨 已 移 至 本 場 上 空, 天 氣 現 象 為 大 雷 雨, 盛 行 能 見 度 降 至 800 公 尺, 並 觀 測 到 10 跑 道 方 向 有 風 切 現 象, 此 時 的 風 向 已 轉 為 南 風, 陣 風 達 24kt 1215L 時 下 爆 氣 流 出 現, 風 向 轉 為 西 南 風, 陣 風 瞬 間 增 強 至 47kt, 最 大 風 切 值 達 90kt( 圖 2) 從 LLWAS 畫 面 可 清 楚 發 現 風 向 呈 現 四 面 擴 散, 且 下 爆 氣 流 發 生 的 位 置 在 松 山 機 場 西 側 同 一 時 間 的 氣 壓 值 自 1200L 的 1010.8 百 帕 上 升 至 1012.9 百 帕, 溫 度 露 點 驟 降, 皆 顯 示 冷 空 氣 伴 隨 下 爆 氣 流 降 至 地 面 1219L 時 松 山 機 場 觀 測 到 冰 雹, 此 時 天 氣 現 象 為 大 雷 雨 伴 隨 冰 雹, 盛 行 能 見 度 僅 300 公 尺, 平 均 風 達 24kt, 陣 風 47kt 冰 雹 現 象 持 續 了 約 6 分 鐘 後 停 止, 陣 風 隨 後 也 於 1233L 時 降 至 17kt, 氣 壓 值 下 降 為 1009.8 百 帕, 雷 雨 胞 移 至 本 場 東 北 方 並 持 續 向 東 北 移 動 地 面 觀 測 資 料 清 楚 顯 示 了 雷 雨 胞 自 西 南 向 東 北 移 動 且 發 生 下 爆 氣 流 的 完 整 過 程 (1a) (1b) -3-

(1c) (1d) (1e) (1f) 圖 1: 中 央 氣 象 局 6 月 4 日 台 灣 地 區 雷 達 回 波 合 成 圖 (1a)0700L (1b)0800L (1c)0900L (1d)1000L (1e)1100L (1f)1200L -4-

(2) 圖 2: 低 空 風 切 預 警 系 統 (Low-Level-Wind-Shear-Alert-System, LLWAS) 擷 取 畫 面, 時 間 為 102 年 6 月 4 日 0411Z 紅 色 三 角 形 為 風 切 警 示 區 域 -5-

4. 個 案 分 析 4.1 綜 觀 環 境 分 析 首 先 在 地 面 天 氣 圖 的 部 份, 在 6 月 3 日 1800Z( 圖 3a) 時, 黃 海 存 在 一 個 微 弱 高 壓, 並 有 一 道 滯 留 鋒 面 自 日 本 南 方 海 面 向 西 南 延 伸, 經 臺 灣 中 部 至 海 南 島 一 帶 4 日 0000Z( 圖 3b) 與 0600Z( 圖 3c) 時 在 臺 灣 東 北 方 近 海 可 見 等 壓 線 有 向 北 抬 的 情 況, 配 合 色 調 強 化 衛 星 雲 圖 與 雷 達 回 波 圖 可 推 測 鋒 面 帶 上 有 一 低 壓 波 動 正 在 發 展 1200Z( 圖 3d) 時 已 標 示 出 此 低 壓, 同 時 滯 留 鋒 亦 略 為 北 抬 地 面 天 氣 圖 顯 示 冰 雹 天 氣 發 生 時, 松 山 機 場 處 於 地 面 鋒 區 內 (3a) (3b) (3c) (3d) 圖 3: 中 央 氣 象 局 東 亞 地 區 地 面 天 氣 圖 (3a)6 月 3 日 18Z (3b)6 月 4 日 00Z (3c)6 月 4 日 06Z (3d)6 月 4 日 12Z 850 百 帕 天 氣 圖 顯 示,3 日 1200Z 時 ( 圖 4a), 在 110~122 E 26 N 間 為 濕 區, 且 存 在 一 條 風 切 線 ; 配 合 700 百 帕 天 氣 圖 ( 圖 4b) 亦 可 發 現 於 稍 北 邊 的 位 置 也 存 在 一 個 橫 槽, 同 時 也 是 濕 區 所 在, 顯 示 臺 灣 仍 處 於 中 低 層 鋒 前 的 位 置 4 日 0000Z 時 ( 圖 5a)850 百 帕 風 切 線 向 東 延 伸, 臺 灣 北 部 吹 西 南 風 且 風 速 加 強, 18 等 溫 線 北 抬, 顯 示 有 暖 平 流 並 將 水 汽 往 北 輸 送 ; 同 一 時 間 的 700 百 帕 天 氣 圖 ( 圖 5b) 顯 示 原 先 的 風 切 -6-

帶 加 強 成 一 道 明 顯 的 氣 旋 波, 台 灣 北 部 附 近 有 低 層 噴 流, 槽 前 的 環 境 提 供 了 對 流 系 統 良 好 的 發 展 環 境 4 日 1200 時 850 百 帕 天 氣 圖 ( 圖 6a) 顯 示 臺 灣 附 近 風 速 減 弱, 濕 區 減 少 ;700 百 帕 ( 圖 6b) 雖 仍 可 見 低 壓 波 動, 但 風 速 減 弱 且 濕 區 已 不 復 在 (4a) (4b) 圖 4: 日 本 氣 象 廳 6 月 3 日 12Z 中 低 層 天 氣 圖 (4a)850 百 帕 (4b)700 百 帕 藍 線 為 風 切 線 (5a) (5b) 圖 5: 日 本 氣 象 廳 6 月 4 日 00Z 中 低 層 天 氣 圖 (5a)850 百 帕 (5b)700 百 帕, 藍 線 為 風 切 線, 紅 色 箭 頭 為 25kt 低 層 噴 流 位 置 (6a) (6b) -7-

圖 6: 日 本 氣 象 廳 6 月 4 日 12Z 中 低 層 天 氣 圖 (5a)850 百 帕, 藍 線 為 風 切 線 (5b)700 百 帕, 藍 線 為 低 壓 波 動 中 高 層 大 氣 的 部 分,3 日 1200Z 時 中 高 層 天 氣 圖 ( 圖 7a,7b) 可 看 到 太 平 洋 高 壓 脊 延 伸 至 巴 士 海 峽, 臺 灣 位 於 500 百 帕 短 波 槽 槽 前 的 位 置 300 百 帕 高 空 圖 臺 灣 吹 西 北 風 位 於 槽 後 輻 散 區 4 日 0000Z 時,500 百 帕 天 氣 圖 ( 圖 8a) 顯 示 短 波 槽 迅 速 向 東 移 至 琉 球 群 島 附 近, 但 另 有 新 的 短 波 槽 於 湖 北 一 帶 建 立 從 6 等 溫 線 大 舉 南 移 至 巴 士 海 峽 來 看, 可 知 此 時 中 高 層 有 冷 平 流 的 現 象 發 生 4 日 1200Z 時,500 百 帕 ( 圖 9a) 新 生 短 波 槽 顯 著 加 深 且 迅 速 東 移 至 大 陸 沿 岸, 臺 灣 地 區 已 位 於 槽 前 輻 合 區 ; 同 時 太 平 洋 高 壓 脊 北 抬 至 臺 灣 南 部, 使 得 水 平 壓 力 梯 度 增 強, 強 風 速 帶 經 過 臺 灣 北 部 上 空 300 百 帕 ( 圖 9b) 雖 位 於 槽 前 輻 合 區, 但 若 分 析 更 高 層 200 百 帕 天 氣 圖 ( 圖 10) 可 見 臺 灣 處 於 分 流 輻 散 場 中, 皆 顯 示 了 高 層 的 輻 散 場 往 上 延 伸, 提 供 系 統 上 升 運 動 有 利 條 件 (7a) (7b) 圖 7: 日 本 氣 象 廳 6 月 3 日 12Z 中 高 層 天 氣 圖, 藍 線 為 槽 線 (7a)500 百 帕 (7b)300 百 帕 (8a) (8b) 圖 8: 日 本 氣 象 廳 6 月 4 日 00Z 中 高 層 天 氣 圖, 藍 線 為 槽 線 (8a)500 百 帕 (8b)300 百 帕 -8-

(9a) (9b) 圖 9: 日 本 氣 象 廳 6 月 4 日 12Z 中 高 層 天 氣 圖, 藍 線 為 槽 線, 紅 線 為 脊 線 (9a)500 百 帕, 紅 色 箭 號 為 30kt 強 風 速 帶 (9b)300 百 帕 圖 10: 日 本 氣 象 廳 6 月 4 日 12Z 高 層 200 百 帕 天 氣 圖 藍 紅 色 線 顯 示 台 灣 位 於 分 流 區 (10 10) 整 體 而 言, 在 冰 雹 事 件 發 生 時, 地 面 天 氣 圖 顯 示 北 部 低 區 仍 在 地 面 鋒 區 中 ;850 百 帕 及 700 百 帕 風 速 增 強, 濕 區 移 向 臺 灣 北 部, 同 時 700 百 帕 出 現 氣 旋 波 動, 顯 見 中 層 台 灣 地 區 仍 處 在 鋒 前 不 穩 定 帶 且 強 度 明 顯 增 強 ;500 百 帕 高 度 層 在 4 日 0000Z 至 0012Z 間 有 一 新 生 短 波 槽 快 速 加 深 且 移 出, 此 時 在 200 至 300 百 帕 的 高 層 臺 灣 位 於 槽 後 輻 散 區 搭 配 圖 11a,b 來 看, 臺 灣 北 部 地 區 位 於 500 百 帕 正 渦 度 平 流 極 大 值 所 引 發 的 上 升 氣 流 區, 配 合 850 百 帕 暖 平 流 的 加 強 作 用, 大 氣 之 綜 觀 環 境 條 件 有 利 於 深 對 流 發 展 -9-

(11 a) (11 b) 圖 11: 日 本 氣 象 廳 6 月 4 日 00Z (11a)850 百 帕 溫 度 場 風 場 及 700 百 帕 垂 直 速 度 場 ( 陰 影 ) (11b)500 百 帕 渦 度 場 ( 陰 影 ) 及 高 度 場 4.2 探 空 分 析 與 雷 雨 檢 查 表 利 用 探 空 資 料 可 以 瞭 解 當 時 大 氣 在 垂 直 方 向 的 熱 力 結 構,6 月 4 日 0000Z 劇 烈 對 流 發 生 前, 板 橋 探 空 站 之 斜 溫 圖 如 圖 12 所 示 探 空 曲 線 顯 示 在 850 百 帕 與 500 百 帕 的 高 度 較 為 潮 濕, 而 在 925 百 帕 存 在 些 許 逆 溫 層, 整 層 大 氣 是 呈 現 不 穩 定 狀 態 其 中 對 流 可 用 位 能 達 達 810m2s2, 若 氣 塊 被 外 力 舉 升, 以 自 由 對 流 高 度 1985 公 尺 平 衡 高 度 12050 公 尺 來 看, 表 示 只 要 有 微 弱 舉 升 作 用, 便 足 以 讓 深 厚 對 流 發 展 以 各 高 度 層 風 向 來 看, 地 面 吹 較 微 弱 的 東 北 風 (5~10kt), 至 500 百 帕 吹 西 風, 風 向 隨 高 度 順 轉, 雖 風 速 不 強, 但 仍 顯 示 低 層 有 暖 平 流 存 在, 與 天 氣 圖 的 特 徵 相 符 400 百 帕 高 度 層 可 見 風 向 隨 高 度 逆 轉, 顯 示 有 冷 平 流 存 在 底 層 較 暖 而 上 層 較 冷, 熱 力 結 構 不 穩 定 狀 態 易 使 對 流 發 展 此 特 徵 與 林 (2003) 提 及 的 中 低 對 流 層 存 在 有 方 向 性 風 切, 可 使 上 下 衝 流 分 離, 有 助 於 冰 雹 雷 雨 系 統 發 展 的 結 論 一 致 此 外,0 融 解 層 的 高 度 約 在 4626 公 尺, 與 陳 等 (1995) 所 統 計 之 6 月 融 解 層 高 度 平 均 4898 公 尺 相 比 來 的 低 上 許 多, 也 許 與 上 層 的 冷 平 流 存 在 有 關 較 低 的 融 解 層 高 度 能 使 冰 雹 在 落 下 的 過 程 中 較 晚 融 解, 對 於 緯 度 較 低 的 台 灣 地 區 而 言 是 冰 雹 能 否 落 至 地 面 的 重 要 因 素 6 月 3 日 0000Z 至 6 月 4 日 0000Z 時 的 大 氣 狀 態, 斜 溫 圖 各 項 指 標 整 理 結 果 如 表 1 臺 北 航 空 氣 象 中 心 於 95 年 11 月 3 日 發 布 臺 北 機 場 熱 雷 雨 檢 查 表, 其 中 檢 查 要 素 包 含 斜 溫 圖 中 的 指 標, 用 此 檢 查 表 檢 驗 結 果 顯 示 在 冰 雹 天 氣 發 生 前 12 及 24 小 時,YES 總 數 分 別 為 5 次 和 7 次, 皆 屬 於 易 於 發 生 雷 雨 的 狀 態, 並 在 6 月 4 日 0000Z 時 的 YES 總 數 達 滿 分 ( 圖 13) 其 中 K 指 數 37.5 總 指 數 47.1 蕭 氏 指 數 -2.3 舉 升 指 數 -6.9-10-

正 能 區 810 m2s2 負 能 區 -56m2s2 來 看, 各 項 指 標 皆 顯 示 大 氣 的 熱 力 結 構 呈 現 不 穩 定 的 狀 態, 再 加 上 受 鋒 面 及 地 表 加 熱 作 用 影 響, 容 易 形 成 強 烈 雷 暴 (12 12) (13 13) 圖 12: 6 月 4 日 00Z 的 板 橋 探 空 資 料 圖 13:6 月 4 日 00Z 雷 雨 檢 查 表 表 1: 6 月 4 日 雷 雨 發 生 前 24 小 時 板 橋 探 空 所 測 得 之 各 項 穩 定 度 指 數 各 項 穩 定 度 指 數 6 月 3 日 00Z 6 月 3 日 12Z 6 月 4 日 00Z K 指 數 (K Index) 31.3 37.3 37.5 全 指 數 (Total Totals Index,To) 43.6 46.1 47.1 蕭 氏 指 數 (Showalter Index,Si) 0.1-1.6-2.3 舉 升 指 數 (Lifted Index,Li) -9.0-11.6-6.9 劇 烈 天 氣 威 脅 指 數 (SWEAT Index) 230.4 289.6 383.8 4.3 對 流 發 展 與 演 變 之 雷 達 回 波 特 徵 本 節 利 用 桃 園 機 場 雷 達 產 品 分 析 回 波 的 演 變 過 程 與 特 徵 在 圖 14a~d 由 左 至 右 分 別 為 0320Z 在 高 度 3 公 里 回 波 CAPPI 圖 與 高 度 1.5 2.5 4.5 公 里 的 徑 向 風 CAPPI 圖 圖 中 顯 示 初 期 在 松 山 機 場 西 南 側 有 三 個 對 流 胞 (A B C) 正 在 發 展,1.5 公 里 高 的 徑 向 風 場 可 見 對 流 胞 A 處 有 反 氣 旋 式 風 切, 對 流 胞 B 處 有 輻 合 情 況 ; 在 2.5 公 里 之 上 皆 為 吹 離 -11-

雷 達 之 風 場 A C B (14 14a) (14 14b) (14 14c) (14 14d) 圖 14 桃 園 都 卜 勒 雷 達 6 月 4 日 0320Z 雷 達 產 品 ( 等 高 指 示 器,CAPPI) (14a) 高 度 3.5 公 里 回 波 場 (14b) 高 度 1.5 公 里 徑 向 風 場 ;(14c) 高 度 2.5 公 里 徑 向 風 場 (14d) 高 度 4.5 公 里 徑 向 風 場 0335Z( 圖 15a~d) 時 對 流 胞 A 與 對 流 胞 B 有 結 合 發 展 成 鉤 狀 回 波 D 之 趨 勢, 對 流 胞 C 則 減 弱 1.5 公 里 高 的 徑 向 風 可 看 到 對 流 胞 D 北 側 依 然 維 持 反 氣 旋 式 輻 合 風 場, 南 側 漸 有 氣 旋 式 風 場 發 展 ; 在 2.5 公 里 高 徑 向 風 場 更 可 看 到 南 北 的 反 氣 旋 式 與 氣 旋 式 風 場 發 展 -12-

D (15 15a) (15 15b) (15 15c) (15 15d) 圖 15 桃 園 都 卜 勒 雷 達 6 月 4 日 0335Z 雷 達 產 品 ( 等 高 指 示 器,CAPPI) (15a) 高 度 3.5 公 里 回 波 場 (15b) 高 度 1.5 公 里 徑 向 風 場 ;(15c) 高 度 2.5 公 里 徑 向 風 場 (15d) 高 度 4.5 公 里 徑 向 風 場 0350Z( 圖 16a~d) 對 流 胞 D 持 續 發 展 並 向 北 移 動 且 強 度 明 顯 增 強, 徑 向 風 場 的 部 份 可 以 發 現 原 本 位 於 對 流 胞 D 北 側 之 反 氣 旋 式 風 場 減 弱, 南 側 的 氣 旋 式 風 場 顯 著 加 強, 從 1.5 至 4.5 公 里 高 風 場 皆 有 明 顯 氣 旋 風 場, 顯 見 此 時 自 低 層 往 高 層 均 有 完 整 氣 旋 式 渦 旋 存 在 另 於 1.5 公 里 高 徑 向 風 場 ( 圖 16b) 中 的 E 處, 有 低 層 風 自 後 方 吹 入 系 統 內 部 -13-

B D E A (16 16a) (16 16b) (16 16c) (16 16d) 圖 16 桃 園 都 卜 勒 雷 達 6 月 4 日 0350Z 雷 達 產 品 ( 等 高 指 示 器,CAPPI) (16a) 高 度 3.5 公 里 回 波 場 (16b) 高 度 1.5 公 里 徑 向 風 場 (16c) 高 度 2.5 公 里 徑 向 風 場 (16d) 高 度 4.5 公 里 徑 向 風 場 0405Z( 圖 17a~d) 時 為 此 系 統 之 巔 峰 時 期, 回 波 強 度 最 大 超 過 60dBZ, 且 圖 上 可 見 明 顯 之 鉤 狀 回 波 特 徵,; 對 應 於 鉤 狀 回 波 向 南 凹 的 位 置, 可 同 樣 在 1.5 公 里 高 的 風 場 ( 圖 17b) 看 到 流 入 系 統 的 風 場 (E 處 ), 推 測 此 次 之 鉤 狀 回 波, 應 與 此 內 流 風 有 關 0420Z( 圖 18a~d) 時, 鉤 狀 回 波 移 向 東 北 方 且 強 度 減 弱, 底 層 1.5 公 里 高 ( 圖 18b) 徑 向 風 場 的 氣 旋 式 風 場 消 失, 代 表 中 尺 度 渦 旋 強 度 稍 微 減 弱, 取 而 代 之 的 則 是 伴 隨 冰 雹 天 氣 現 象 的 下 衝 流 -14-

E E (17 17a) (17 17b) (17 17c) (17 17d) 圖 17 桃 園 都 卜 勒 雷 達 6 月 4 日 0405Z 雷 達 產 品 ( 等 高 指 示 器,CAPPI) (17a) 高 度 3.5 公 里 回 波 場 (17b) 高 度 1.5 公 里 徑 向 風 場 ;(17c) 高 度 2.5 公 里 徑 向 風 場 (17d) 高 度 4.5 公 里 徑 向 風 場 (18 18a) (18 18b) -15-

(18 18c) (18 18d) 圖 18 桃 園 都 卜 勒 雷 達 6 月 4 日 0420Z 雷 達 產 品 ( 等 高 指 示 器,CAPPI) (18a) 高 度 3.5 公 里 回 波 場 (18b) 高 度 1.5 公 里 徑 向 風 場 ;(18c) 高 度 2.5 公 里 徑 向 風 場 (18d) 高 度 4.5 公 里 徑 向 風 場 為 了 進 一 步 了 解 冰 雹 雷 雨 的 垂 直 結 構, 故 沿 著 雷 雨 系 統 之 移 動 方 向 ( 如 圖 16a 的 AB 線 所 示 ) 作 系 統 隨 時 間 變 化 的 回 波 垂 直 剖 面 ( 圖 19a~e) 圖 中 清 楚 顯 示 了 此 系 統 在 發 展 的 過 程 中, 其 垂 直 結 構 有 隨 高 度 向 移 動 方 向 傾 斜 之 特 徵, 傾 斜 上 下 衝 流 的 結 構 ( 黑 色 虛 線 ), 能 使 降 雨 區 不 致 切 斷 內 流 氣 流, 並 讓 對 流 系 統 有 較 強 的 生 命 期 0335Z( 圖 19b) 可 看 到 弱 回 波 區 與 胚 核 簾 之 初 始 特 徵, 存 在 於 系 統 移 動 方 向 之 前 緣 在 0350Z( 圖 19c) 可 見 到 懸 垂 回 波 之 特 徵 逐 漸 明 顯, 可 推 測 此 時 有 最 強 之 上 升 氣 流 ( 黑 色 箭 頭 ), 此 特 徵 與 Browning and Foote(1976) 發 現 雹 暴 具 有 弱 回 波 區 和 傾 斜 上 衝 流 的 特 徵 一 致 圖 19c 中 亦 可 見 大 於 50dBZ 的 回 波 發 展 至 少 達 8 公 里, 超 過 氣 候 上 6 月 份 0 層 的 高 度, 顯 見 對 流 之 強 烈, 亦 有 助 於 冰 雹 在 有 利 區 域 內 發 展 此 外 系 統 隨 時 間 之 發 展, 垂 直 結 構 有 漸 漸 自 傾 斜 轉 為 垂 直 結 構 的 趨 勢 ( 圖 19d), 此 結 構 並 不 利 於 冰 雹 之 發 展 因 此, 圖 19d 顯 示 最 強 回 波, 亦 即 可 能 伴 隨 冰 雹 之 回 波 高 度 降 至 近 地 面, 比 對 地 面 觀 測 資 料, 陣 風 也 是 在 此 時 開 始 加 強, 顯 示 上 衝 流 已 不 足 以 支 撐 冰 雹 重 量 而 開 始 降 下 冰 雹 圖 20a,b 為 102 年 7 月 2 日 另 一 個 侵 襲 松 山 但 無 伴 隨 冰 雹 的 雷 雨 系 統, 沿 著 AB 線 方 向 所 切 的 剖 面 圖 中 ( 圖 20b) 顯 示 此 對 流 系 統 的 垂 直 結 構 相 當 鉛 直, 與 本 案 例 中 向 移 動 方 向 傾 斜 的 垂 直 結 構 有 明 顯 不 同 -16-

(19 19a) 胚 核 簾 弱 回 波 區 (19 19b) 懸 垂 回 波 (19 19c) (19 19d) (19 19e) 圖 19 桃 園 都 卜 勒 雷 達 沿 著 系 統 移 動 方 向 AB 線 所 作 之 回 波 垂 直 剖 面 時 間 序 列 圖 (a)0320z (b)0335z (c)0350z (d)0405z (e)0420z -17-

A B (20 20a) (20 20b) 圖 20 102 年 7 月 2 日 桃 園 都 卜 勒 雷 達 產 品 (20a) 高 2.5 公 里 CAPPI (20b) 沿 系 統 移 動 方 向 AB 線 所 作 之 回 波 垂 直 剖 面 中 央 大 學 大 氣 科 學 系 雷 達 實 驗 室 網 頁 提 供 了 中 大 雙 偏 極 化 雷 達 之 即 時 觀 測 資 料, 其 中 包 含 了 回 波 場 (dbz) 徑 向 風 (Vr) 與 差 異 反 射 率 (Zdr) 等 參 數 其 中, 差 異 反 射 率 (Zdr) 為 水 平 偏 極 回 波 與 垂 直 回 波 之 比 例 此 參 數 受 水 象 粒 子 種 類 形 狀 ( 長 短 軸 比 = 短 軸 長 度 / 長 軸 長 度 ) 密 度 影 響 冰 雹 因 為 在 掉 落 的 過 程 中 會 翻 滾, 使 得 水 平 回 波 與 垂 直 回 波 的 差 異 很 小, 趨 近 於 零, 與 水 滴 會 呈 現 扁 平 狀 不 同 因 此, 當 回 波 很 強 卻 伴 隨 很 小 的 Zdr 時, 與 周 圍 之 區 域 相 比, 即 可 推 測 可 能 有 冰 雹 存 在 圖 21 顯 示 了 隨 0356Z~0407Z 的 回 波 場 與 差 異 反 射 率 場, 圖 中 所 圈 起 來 的 部 份 即 是 回 波 較 強, 但 Zdr 卻 較 小 的 區 域, 可 推 測 此 區 域 有 可 能 伴 隨 冰 雹 現 象 由 於 此 資 料 約 每 6~7 分 鐘 更 新 一 次, 並 定 時 揭 露 於 中 央 大 學 大 氣 物 理 研 究 所 雷 達 實 驗 室 網 頁 上, 有 助 於 觀 測 員 對 於 可 能 降 下 冰 雹 的 雷 雨 掌 握 能 力, 並 對 其 伴 隨 的 下 衝 氣 流 能 予 以 預 警 圖 21 中 央 大 學 雙 偏 極 化 雷 達 102 年 6 月 4 日 雷 達 產 品 上 排 為 差 異 反 射 率 場 Zdr, 下 排 -18-

為 回 波 場 Z 由 左 至 右 時 間 依 序 為 0356Z 0359Z 0401Z 0404Z 0407Z 5. 結 語 臺 北 松 山 機 場 於 6 月 4 日 中 午 12 時 左 右 遭 受 了 一 次 少 見 的 冰 雹 雷 雨 侵 襲, 經 過 本 篇 分 析, 與 此 時 北 部 地 區 低 層 處 於 鋒 區 內, 中 高 層 處 於 槽 前 不 穩 定 有 關 透 過 板 橋 探 空 資 料 可 發 現 低 層 為 暖 平 流, 高 層 為 冷 平 流, 整 層 大 氣 結 構 呈 現 不 穩 定 之 情 況 此 外 0 融 解 層 高 度 較 6 月 份 氣 候 平 均 值 明 顯 偏 低, 較 低 的 融 解 層 高 度 能 使 冰 雹 在 落 下 的 過 程 中 較 晚 融 解, 對 於 緯 度 較 低 的 台 灣 地 區 而 言 是 冰 雹 能 否 落 至 地 面 的 重 要 因 素 利 用 雷 雨 檢 查 表 檢 查 當 時 的 大 氣 狀 態, 各 項 指 標 皆 顯 示 大 氣 的 熱 力 結 構 呈 現 極 不 穩 定 的 狀 態, 再 加 上 受 鋒 面 及 地 表 加 熱 作 用 影 響, 容 易 形 成 強 烈 雷 暴 透 過 桃 園 機 場 都 卜 勒 雷 達 之 觀 測 分 析, 發 現 此 系 統 伴 隨 鉤 狀 回 波 胚 核 簾 弱 回 波 區 及 傾 斜 的 垂 直 結 構 等 特 徵 同 時 亦 觀 測 到 有 一 中 尺 度 渦 旋 最 初 發 展 於 低 層, 並 有 隨 時 間 增 強 及 向 高 層 發 展 的 趨 勢, 使 回 波 呈 現 大 範 圍 環 狀 的 結 構 特 徵 最 後 在 低 層 氣 旋 性 輻 合 消 失 後, 上 升 氣 流 減 弱 而 使 得 冰 雹 落 至 地 面 另 外 本 篇 透 過 中 央 大 學 大 氣 科 學 系 雷 達 實 驗 室 的 即 時 雷 達 觀 測 資 料 進 行 比 對, 結 果 顯 示 冰 雹 存 在 的 區 域 確 實 伴 隨 著 大 的 回 波 值 與 小 的 差 異 反 射 率 的 特 徵 ; 觀 測 員 如 能 參 考 此 即 時 雷 達 觀 測 資 料, 相 信 能 提 昇 對 於 可 能 伴 隨 冰 雹 之 雷 雨 的 掌 握 能 力 參 考 文 獻 俞 家 忠,1972: 台 北 地 區 雷 雨 之 研 究 氣 象 預 報 與 分 析,50 50,16-26 林 品 芳 周 仲 島 及 游 政 谷,2003: 北 臺 灣 夏 季 雹 暴 之 雙 都 卜 勒 雷 達 分 析 大 氣 科 學,31 31,333-354 陳 泰 然 柳 中 明 周 仲 島 與 陳 正 平,1995: 台 灣 地 區 人 造 雨 評 估 與 規 畫 研 究 計 畫 交 通 部 中 央 氣 象 局 委 託 研 究 計 劃 159 頁 Browning,K.A.,andG.B.Foote,1976:Airflow and hail growth in supercell storms and some implications for hail suppression.quart.j.roy.meteor.soc.,102 102,499-533. -19-