第五章 、 降水分組之合成分析
5.1 系集成員分組
5.2.3 地形之影響
最後透過圖 5.11 之 BB'與 CC'兩剖面探討在動立場與熱力場中 對流與降水如何受地形影響，BB'剖面大致通過最大降水地區，而 CC'剖面則與 BB'剖面垂直。圖 5.17 為三組模擬於 00-24 h 之臺灣 東北方(圖 5.12)區域平均累積雨量。可以看到 00-12 h 降水量較
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少，約在 10 mm 以下，但 RA、RB 組在 05-07 h 與 09-12 h 比 RC 組 多出一倍。在 12 h 之後的降水量開始增加，RA 與 RB 降水量最後比 RC 多出兩倍之多，其中在 15 h、18 h、23 h 可以看出明顯差距，
後續將針對這三個時間點進行分析探討。
從圖 5.18a、b、c 中的可以看到 14-15 h 累積降水，RA 組有三 個地區大於 30 mm，RB 組有兩個，而 RC 組則皆低於 15 mm。從 5.17a 氣流線來看，此時 RA 組因颱風環流而吹東北風，由宜蘭平原 往西南吹往中央山脈，另外可發現在迎風面即是降水地區，降水受 地形影響在高於 2400m 之山脈後快速減少，而靠海岸的降水則因山 脈約為 1600 至 2000m，地勢較低使降水得以往南延伸。而 5.17b 的 RB 與 RA 組相似，但是在後續山脈中的降水略低於 RA 組。而圖 5.18c 的 RC 組的風向為北風，且風速明顯偏弱，雖然在通過宜蘭平 原後的迎風面也有降水，但是降水量明顯少於 RA 與 RB 組。另外圖 中剖面位置與圖 5.12 之 BB'與 CC'相同，剖面通過降水地區。透過 圖 5.18d、e、f 之 BB'剖面的雷達回波可以看到，圖 5.18d 的 RA 組 相對於 RB 與 RC 組有較強的回波訊號，在宜蘭平原回波較弱，但在 山脈前緣的迎風面，氣流受地形抬升，垂直速度增加，有對流現 象，因此在前四個山脈都可以看到雷達回波值較高的現象。而圖 5.18 的 RB 組在山脈前緣也有回波，但是強度比 RA 組弱上許多，且
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到第三個山脈就快速減弱，不過依然可以在前兩個山脈看到氣流受 地形抬升而增強對流的現象。在圖 5.18f 的 RC 組則可以看到雷達回 波在第一個山脈上的強度及範圍皆較小。從 BB'剖面上雷達回波的 強度及位置差異，在降水上確實可以對應到降水位置及強度，且雷 達回波在山脈迎風面幾乎都有受到地形抬升而增強的現象。在圖 5.18g、h、i 可以看到回波強度上的差異與剖面 BB'類似，RA 組在 CC'剖面約 60 與 85 km 處有強回波訊號，而 83.75 km 為兩剖面交界 處，在降水圖(圖 5.18 a)之 CC'剖面左右兩側也各有強降水區與之 對應。在圖 5.18h 的 RB 組於 70-100 km 可看到回波較 RA 組弱，在 CC'剖面降水確實較 RA 少了一些。而圖 5.18i 的 RC 組在 CC'剖面的 回波除了在 30 km 的山脈上有回波訊號，其他地方幾乎沒有回波，
最後也有反應在降水上。另外在 CC'剖面可以看到垂直速度大多為 下沉運動，主要是因為 CC'剖面方向與風向垂直，且剖面位置位於 山脈之背風區。
三小時之後(圖 5.19)，在 17-18 h 時的累積降水量 RA 組大於 RB 組大於 RC 組，差異較三小時前明顯，RA 組有三個區域大於 40 mm、RB 組小於 30 mm、RC 組小於 20 mm(圖 5.19a、b、c)，此時氣 流通過宜蘭山區的風向與圖 5.18 類似，RA 與 RB 組為東北風，RC 組 則為北風。透過圖 5.19a 的 RA 組可以看到每座山脈上方皆有回波，
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剛好對應到圖 5.19a 5 個東北西南走向的降水區域上，在前兩個山 脈的回波除了強度較強，高度也比較高，代表對流發展比較強也比 較高，使得降水明顯較多(大於 50 mm)。再看到圖 5.18e 的 RB 組，
回波位於 60-130 km 處，20-60 km 幾乎沒有回波訊號，對應到圖 5.19b 的降水，RB 組的降水不像 RA 組有往南延伸的現象。而圖 5.19f 的 RC 組回波位於 60-120 km，範圍又比 RB 組更小，且強度與 高度也減弱更多，往南幾乎沒有回波訊號，也因此只在山脈最前緣 的迎風面有 10-20 mm 的降水。圖 5.18g 的 RA 組在 CC'剖面的整個 山脈皆有強回波訊號，50-100 km 的回波對應到降水 30 mm 以上的 區域。圖 5.19h 的 RB 回波位於 60-100 km，位置大致與降水一致。
而圖 5.19i 的 RC 組回波強度明顯較弱，範圍也更小，因此使得降水 少於 RA 與 RB 組甚多。
最後為 22-23 h (圖 5.20)，根據圖 5.10 與 5.17，此時間為降 水量最多的時刻。前面 14-15 h 與 17-18 h 兩個時間為颱風環流雨 帶通過臺灣時造成的降水，而 23 h 則為近颱風中心的環流造成的降 水，伴隨著更強的風速與更豐沛的水氣量。透過圖 5.20a、b、c 可 以看到降水量確實增加許多，尤其是 RA 與 RB 組，不論是在 30 mm 以上的降水範圍或是降水極值，且降水量依然是 RA 組大於 RB 組遠 大於 RC 組。圖 5.10 之降水時序圖降水極值南移的現象，從圖 5.19
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與 5.20 的降水也可以看出降水極值從宜蘭南部山區南移至花蓮北部 山區，不過此現象在 RC 阻卻不明顯。從氣流線也可以看出與前面時 期的差異，RA 與 RB 組的宜蘭南部與花蓮北部山區之風向由東北風 轉為東風，而 RC 組則由北風轉為西北風，此差異來自於颱風中心位 置，RA 與 RB 組分別位於北緯 23.6 度與 23.85 度的陸地上、RC 組則 位於北緯 24.6 度的海面上(圖 5.11c)。因此 RA 與 RB 組颱風中心北 方的氣流線與 BB'剖面幾乎垂直，形成非常有利對流發展的迎風 面，反觀 RC 組在相同位置的氣流線為西北風，迎風面之位置與 RA、RB 組不同，使得降水分布位於山脈的西北側。接著看到圖 5.20d、e、f 之 BB'的雷達回波，RA 與 RB 組之雷達回波於山區幾乎 都大於 40 dBZ 以上，且 RA 組相較於 RB 組更往南延伸，而 RC 雖然 較弱，但是相較於前兩個時間，三組模擬的雷達回波皆有明顯增強 的現象。在風場方面，因為颱風位置使環流風向改變，RA 與 RB 組 的平行剖面風相較於前兩段時間有減弱之現象，而 RC 雖然可以看到 100 km 之後的平行剖面風較前兩段時間有增強的現象，且比 RA 與 RB 組之風速還強，其中一個原因是較靠近颱風中心，另一個原因為 颱風環流風向在平行 BB'剖面方向的分量貢獻較大，但是 RC 組的颱 風環流先由西北往東南通過雪山山脈才通過 BB'剖面，因此在 BB'剖 面的降水上，RC 組並沒有因此降下較多的雨水。在圖 5.20g、h、i
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同樣也可以看到三組模擬之雷達回波相較於強兩段時間的增強。透 過圖 5.20g、h，在山脈東側迎風面的鳳羽圖可以看到 RA 與 RB 組在 CC'剖面 100 km 處，皆有強烈的平行剖面東風與上升氣流，過山後 持續往山區內移動，雷達回波也受到地形影響在迎風面的第一山脈 有最大值，往西緩慢減少，強度對應到降水確實可以看到在最東側 山脈有降水極值，往西也緩慢減少。然而 RC 阻卻明顯不一樣，從圖 5.20i 中可以看到迎風面位於 25 km 的山脈西測，有明顯的平行剖 面西風與上升氣流，而此處也有較強的雷達回波訊號，強度與位置 對應到降水圖確實可以看到降水是在雪山山脈而不是在中央山脈。
從上述分析可以了解到降水與雷達回波的強度與位置之關係，
越強的雷達回波通過確實帶來更多降水，也看到回波受地形影響，
於迎風面山脈附近會有增強現象。接著將討論剖面水平風與垂直速 度的變化，探討動力場的差異是否對降水與雷達回波的位置與強度 有影響。
圖 5.21a、b、c 中的剖面水平風圖中可以看到，剖面水平風在 迎風面山脈前端受地形阻擋有略為減速的現象，伴隨著垂直速度的 增加，過山後，水平風皆有加速的情形，並伴隨著下沉運度。從平 行剖面風風速的值來比較，RA 在宜蘭平原的風速達 20-25 m s-1，而 RB 雖然也有達 20-25 m s-1，但是在範圍跟高度都比 RA 略小，在 RC
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則是只有 15-20 m s-1。因此在第一山脈上空的水平風速也就有 5-10 m s-1的差異，而 RA 的水平風強度能維持且延伸至更遠，在 0-50 km 達到 25-30 m s-1，相對於 RB 的 20-25 m s-1與 RC 的 15-20 m s-1。 由於平行剖面風在宜蘭平原的差異，導致在第一山脈的垂直速度也 有明顯的差異，RA、RB、RC 垂直速度分別為 3、2、1.5 m s-1，而後 續在 25-75 km 的垂直速度 RA 仍可維持 2.5 m s-1，甚至在 55 km 達 到 3.5 m s-1，RB 則維持 2 m s-1，在 55 km 處達 2.5 m s-1，而 RC 為 1.5 m s-1，在 55 km 處達 2 m s-1，可見在平地的水平風強度會影響 地形抬升的垂直速度。三組模擬的平行剖面風差異推測為颱風強度 上的差異(圖 5.8b)，RA 在 18 h 前氣壓最低，較強的颱風有較強的 環流風速，因此 RA 風速最大是可預料的，然而 RB 與 RC 強度接近，
RC 風速卻又低於 RB，推測是因為 RB 環流風象為東北風直接進入宜 蘭平原，而 RC 則為偏北風，部分氣流受雪山山脈阻擋後才進入宜蘭 平原(圖 5.18c)，導致 RC 風速最低。對應到圖 5.18d、e、f 的雷達 回波，確實可以看到雷達回波因平行剖面風速較強使得垂直速度增 加，對流強度增強，更容易導致降水。而在圖 5.21d、e、f 可以看 到在風速上有明顯差異，RA 與 RB 在 800 hPa 之 100 km 外海的行平 剖面風吹東風，且 RA 比 RB 多出 5~10 m s-1，而 RC 在同樣位置吹 西風。然而 CC'剖面並非迎風面，且平行剖面風在靠近山脈時的風
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速僅 5-10 m s-1，所以在垂直速度上方面並沒有像 BB'剖面有因為平 行剖面風受地形抬升而增強的現象。
三小時之後隨著颱風接近，圖 5.22a、b、c 對比前三小時(圖 5.21)的風速皆有明顯增強，RA 平行剖面風在宜蘭平原增強了 5 m s-1，可以看在後續山脈的平行剖面風也增強許多，且在第一山脈的 垂直速度也因此增強 1 m s-1而達到 4 m s-1，在圖 5.19d 的第一山脈 確實有強回波且延伸到中層大氣，並且有大於 40 mm 降水(圖 5.19 a)。而圖 5.22b 的 RB 在宜蘭平原上的平行剖面風並無明顯增強，依 然為 20-25 m s-1，在第一山脈的垂直速度與前三小時並無太大差 異，都約為 2 m s-1，但是 50-100 km 處的平行剖面風卻有增強的現 象，因此垂直速度在此區域有增強的現象。對應到圖 5.19e，雷達 回波在第一山脈強度確實沒有太大差異，但是高度降低許多，而在 第二山脈水平與垂直風速雖有增強，但是在雷達回波上卻有減弱的 情形，不過在第三山脈則是風速、垂直速度增強與雷達回波增強有 正相關。而圖 5.22c 的 RC 於整體平行剖面風增強了 5 m s-1，不過
三小時之後隨著颱風接近，圖 5.22a、b、c 對比前三小時(圖 5.21)的風速皆有明顯增強，RA 平行剖面風在宜蘭平原增強了 5 m s-1，可以看在後續山脈的平行剖面風也增強許多，且在第一山脈的 垂直速度也因此增強 1 m s-1而達到 4 m s-1，在圖 5.19d 的第一山脈 確實有強回波且延伸到中層大氣，並且有大於 40 mm 降水(圖 5.19 a)。而圖 5.22b 的 RB 在宜蘭平原上的平行剖面風並無明顯增強，依 然為 20-25 m s-1，在第一山脈的垂直速度與前三小時並無太大差 異，都約為 2 m s-1，但是 50-100 km 處的平行剖面風卻有增強的現 象，因此垂直速度在此區域有增強的現象。對應到圖 5.19e，雷達 回波在第一山脈強度確實沒有太大差異，但是高度降低許多，而在 第二山脈水平與垂直風速雖有增強，但是在雷達回波上卻有減弱的 情形，不過在第三山脈則是風速、垂直速度增強與雷達回波增強有 正相關。而圖 5.22c 的 RC 於整體平行剖面風增強了 5 m s-1，不過