個案測試

2019 年 07 月 19 日台灣南部沿海地區於下午開始出現劇烈降 雨，造成台南、高雄及屏東地區多處淹水，根據高雄地區的楠梓站 與大寮站雨量歷線圖(圖 6.6)可發現，主要的降雨主要集中在 16 時 至 17 時，時雨量均接近一百毫米。起因於丹娜絲颱風自 19 日北移 後，呂宋島西方的低壓雲系隨西南風增強而逐漸北移，富含水氣的 西南風與南部山區對流系統的下衝氣流於高雄外海輻合，使線狀對 流系統發展，並持續移入高屏地區造成劇烈降雨。

65

圖 6.6 2019 年 7 月 19 日 13 時至 23 時高雄楠梓與大寮的降雨歷線圖

以此降雨個案進行高解析度雷達資料同化模擬實驗，來了解加 入高時空解析度之林園雷達觀測資料，是否會對模式初始場及模擬 預報結果有所影響。圖 6.7 為 2019 年 7 月 19 日 07Z (15LST)與 08Z 之氣象局的雷達合成回波圖，從圖中可以看到於高雄沿海之線狀回 波正逐漸移至台灣陸地，並持續往東北方向前進，亦於此段時間 內，在高雄沿海一帶造成劇烈降雨。模擬實驗以 19 日 07Z 為模式初 始時間，僅使用林園雷達之觀測資料，四組實驗同化策略設定如圖 6.8 所示。實驗組 NODA 為無同化任何雷達資料；DA1T 為在初始 時間積分 8 分鐘後同化一筆低層雷達觀測資料；DA2T 為在初始時 間積分 8 分鐘內、每 4 分鐘同化一筆，共計 2 筆低層雷達低層觀測 資料；DA1F 為在初始時間積分 8 分鐘後同化一筆整層雷達觀測資

66

料。由於最細之水平空間解析度高達 250 公尺，對於計算資源需求 極高，以 64 個 code 同化並模擬 1 小時所需之總計算時間約 180 分 鐘。

圖 6.7 2019 年 7 月 19 日 07Z 與 08Z 之雷達合成回波圖

圖 6.8 四組雷達資料同化實驗設計圖示

在雷達資料處理的過程中，發現本次挑選之事件，林園雷達每 隔 7.5 分鐘一筆之整層原始資料有所缺漏，因此在此篇報告中僅先 討論每 2 分鐘一筆之低層觀測資料的同化實驗結果。

2019 年 7 月 19 日 7:08Z 之林園雷達觀測資料筆數及同化系統之

67

資料使用率如表 6.2 所示，雷達觀測掃描資料分別內插至垂直高度 於 0.5 公里、1 公里、及 1.5 公里後之觀測點數為 85075 點、77067 點、及 44669 點，越往高層資料筆數越少，且受限於林園雷達快速 掃描策略影響，每兩分鐘資料所觀測到的對流系統為較低層的資 訊。並統計 Qr 變數之同化系統使用資料情況，可以發現資料使用率 皆在 99%以上，並由觀測點之平面分布圖能看到垂直高度越高，對 於對流系統的觀測範圍越少(圖 6.9)。

表 6.2 林園雷達於 2019 年 7 月 19 日 7:08Z 之各高度觀測點數及同化系統資料使 用情況

68

圖 6.9 上列為林園雷達於 2019 年 7 月 19 日 7:08Z 各高度層之觀測回波圖。下列 為觀測(藍點)及使用資料點(紅點)之位置圖

比較不同實驗組在 7:08Z 時同化前後回波圖(圖 6.10)，顯示有同 化林園雷達資料的實驗，在 0.5 公里高度層之分析場回波表現相 似，差異不明顯；但由圖 6.11 的分析場垂直剖面回波圖則可看到些 微的差異，同化兩筆雷達資料的 DA2T 實驗組強回波垂直高度略高 且範圍較 DA1T 實驗組稍大。另外，有無同化雷達資料的回波圖也 有顯著的差異，完全沒有同化雷達觀測的 NODA 實驗組分析場，在 台灣西南沿海並沒有對流系統存在。

69

圖 6.10 2019 年 7 月 19 日 07:08Z 兩實驗組同化前(上排)、後(下排)在高度 0.5 公 里處之雷達回波圖。左圖為林園雷達於高度 0.5 公里之觀測回波

70

圖 6.11 下排為 2019 年 7 月 19 日 07:08Z 在南部地區各實驗組分析場之合成回波 圖；上排為以東經 120.15 度、北緯 22.65 度至東經 120.5 度、北緯 22.65 度 連線之垂直剖面。由左至右分別為林園雷達觀測、實驗組 NODA、實驗組 DA1T、及實驗組 DA2T

以 2019 年 7 月 19 日 07:08Z 開始預報 2 分鐘後之預報場如圖 6.12 所示，經過兩分鐘的模式積分後，台灣西南部沿海的對流系統 大部分都已消散，然有同化雷達資料的實驗組在垂直剖面上仍能看 到微弱的回波存在。圖 6.13 為模式積分 30 分鐘後的預報場，西南 部沿海一帶已經完全沒有回波存在，指出了僅同化林園雷達低層觀 測資料的效果，無法長時間地延續至後續的積分模擬中。

71

圖 6.12 同圖 6.11，時間為由 2019 年 7 月 19 日 07:08Z 開始積分 2 分鐘後的 07:10Z

圖 6.13 三實驗組於 2019 年 7 月 19 日 07:30Z 在高度 0.5 公里處之預報回波圖。

由左至右分別為林園雷達觀測、實驗組 NODA、實驗組 DA1T、及實驗組 DA2T

此次結果顯示，由於林園雷達每兩分鐘一筆之觀測資料其掃描 高度較低，僅能得到較低層的資訊，同化後的模式初始場雖較原模 式背景場接近雷達觀測，但模式中的對流系統不易維持。因此未來 除了以高時間頻率同化林園雷達觀測外，亦會考慮加入 7.5 分鐘一 筆的整層觀測資料來進行相關測試。

72