第一章 前言
根據衛星觀測與地面測站資料，過去研究發現每年 5 月到 7 月長江流域 (29°N–34°N, 100°E–120°E) 從上游至下游地區每天發生最大降雨強度的時刻有延 遲的現象 (Wang et al. 2004, Wang et al. 2011c, Yu et al. 2007, Zhou et al. 2008, Chen et al. 2010, Bao et al. 2011, Johnson 2011, Xu and Zipser 2011) 。一般而言，降雨系 統在青藏高原東部 (95°E–100°E) 產生深對流之後，常有沿著長江流域 (100°E– 1995, Chen and Hsu 1997, Chen et al. 2004 )。
在 2009 年 5 月中國長江流域地區的多起劇烈降雨事件，皆與前述東移雨帶的
2 Tripoli and Cotton 1989a, Tripoli and Cotton 1989b, Huang et al. 2010) 則指出影響長 江流域東移雨帶的主要機制與高層西風風場和水氣的變化息息相關 (Wang et al.
2012)。一般而言，雨帶形成於青藏高原東部 (95°E–100°E) 地區，當地的空氣因 地表吸收太陽熱量而間接受到加熱，於午後開始產生對流，隨後東移雨帶的發展 深受大尺度環流影響 (Wang et al. 1993, Wang and Orlanski 1987, Tuttle and Carbone 2004, Trier et al. 2006)。通常在具有較強西風與垂直風切的情況下，會有利於對流 降雨系統向東傳播 (Rotunno et al. 1988, LeMone et al. 1998, Tuttle and Carbone 2004, Trier et al. 2006)。此外，當對流系統從青藏高原移行而出，若有從南方或西 南方來的水氣傳輸，可以幫助對流的持續發展並延長東移雨帶的壽命 (Chen et al.
2010, Bao et al. 2011, Huang et al. 2010, Wang et al. 2012 )。
3 et al. (2015) 的作法，使用 Weather Research and Forecasting (WRF) 模式進行數值 模擬，分析東移雨帶在過去與未來氣候變遷下的改變。利用此種方式，可以合理 Sun and Zhang 2012)。由於當 WRF 模式為巢狀網格時，可以選擇是否開啟網格間 回饋 (feedback)，即使用單向嵌套 (one-way nesting) 或使用雙向嵌套 (two-way nesting) 進行測試，為瞭解單、雙向嵌套方式對模擬結果的影響，本論文將使用巢 狀網格做敏感度測試。
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另一方面，由於當 WRF 模式的網格間距大於 10 km，網格內的上升運動不能 被解析，需要積雲參數替代，所以積雲參數法的選擇對於模擬降雨也可能有很大 的影響。因此本論文亦將檢視在不同積雲參數法下，模式模擬的結果是否有明顯 改變。過去有多個 WRF 研究將 Betts-Miller-Janjic (BMJ) 積雲參數法 (Betts and Miller 1993, Janjic 1994)、G3 積雲參數法，與其他積雲參數法共同提出比較 (Vaidya and Singh 2000, Gochis et al. 2002, Vaidya 2006, Rozante and Cavalcanti 2008, Kondowe and Aniskina 2014)。參照這些研究所採用的方法，本論文亦將比較使用 BMJ 與 G3 積雲參數法針對降雨個案所得的模擬結果。 流特徵 (Miller and Young 1978, Zhu and Zhang 2006)。例如中緯度長生命期的颮線 系統，溶解的冰雹是主要降雨來源 (Fovell and Ogura 1988)，Tao et al. (1995) 也發
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綜合來說，本論文要探討的議題有二：(一) 利用 WRF 區域模式，對 2009 年 5 月的長江流域東移雨帶進行三種不同氣候條件下的模擬，以求瞭解氣候變遷對長 江流域東移雨帶可能造成的影響。(二) 探討在計算資源充足的情況下，如何有效 提高 WRF 模式模擬長江流域東移雨帶個案的能力。其中針對議題二，本論文將專 注在改變模式解析度、改變模式嵌套方法、改變模式積雲參數化法，及模式改變 微物理參數法，四個面向進行 WRF 模式對模擬降雨的敏感度測試。而針對上述議 題所設計的數值模擬實驗說明與所使用的資料、方法，將詳列於第二章。針對議 題一和二的研究成果，將分別於第三章和第四章討論。第五章為總結。
6 115°E、30°N (圖 3)，水平網格點數為 305×161，另由於藉由水平解析度為 2.5°×2.5°
(約為 25 km×25 km) 的觀測資料可觀察到東移雨帶的現象，於是設定模式水平網 格間距也為 25 km，確保在模式解析度較低的情況下，模擬結果仍可顯現出東移雨 帶的現象。模擬時間自 2009 年 5 月 1 日 0000 UTC 至 2009 年 5 月 31 日 1800 UTC，
積分的時間步長為 150 秒。參考 Huang et al. (2010) 的模式設定，雲微物理參數法 方案使用 Purdue-Lin (Lin 1983)，積雲參數法使用 Grell-3 (1993) 方案，短波輻射參 數法使用 Dudhia 模式 (Dudhia 1989)，長波輻射參數法使用 Rapid Radiative Transfer Model (RRTM, Mlawer et al. 1997)，邊界層物理參數法使用 Yonsei University (YSU) 邊界層參數化方案 (Hong and Pan 1996; Hong et al. 2006)。