第一章 前言
1.1 文獻回顧
近年來，全球暖化的議題持續被討論，隨著大眾媒體不斷報導，
社 會 也 開 始 關 注 此 一 現 象 。 聯 合 國 跨 政 府 氣 候 變 化 委 員 會 (Intergovernmental Panel on Climate Change；簡稱 IPCC)第五次評估報 告(IPCC AR5,2013)認為，人為影響極為可能(extremely likely，95%可 能性)是造成 20 世紀中期以來的暖化現象的最主要原因 。
而對於未來排放情境的推估，IPCC 以「代表濃度途徑」來重新 定義四組未來變遷的情境，並以輻射強迫力在 2100 年與 1750 年之間 的差異量當作指標性的數值來區分。被命名為 RCP2.6 的情境代表每 平方公尺的輻射強迫力在 2100 年增加了 2.6 瓦，而 RCP4.5、RCP6.0 與 RCP8.5 則代表每平方公尺的輻射強迫力分別增加 4.5、6.0 與 8.5 瓦。在這四種情境中，RCP2.6 是個暖化減緩的情境，在 2100 年輻射 強迫力呈減少趨勢，二氧化碳的濃度會達到 421 ppm；RCP4.5 與 RCP6.0 是屬於穩定的情境，在 2100 年輻射強迫力的變化呈現較為穩 定狀態，二氧化碳的濃度會達到 538 ppm 與 670 ppm；RCP8.5 則是 個溫室氣體高度排放之情境，在 2100 年輻射強迫力呈持續增加趨勢，
二氧化碳的濃度會達到 936 ppm。
另外 IPCC 認為，暖化情境下，極端天氣事件出現頻率有增加的 趨勢。在此類事件中，熱帶氣旋是最具代表性的事件之一，IPCC 利 用 CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)氣候模式預 估未來熱帶氣旋的活動變化情形，認為在本世紀末(2081 至 2100 年) 熱帶氣旋生成的頻率將減少，但 4 到 5 級之強烈熱帶氣旋生成頻率將 增加，而熱帶氣旋平均最大強度也可能增強，熱帶氣旋的降雨率增加
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5%至 30%，但對於路徑變遷的推估，受限於氣候模式模擬熱帶氣旋 強度的能力，目前較無具體的共識。
針對全球或西北太平洋熱帶氣旋在暖化情境下的活動變化到目 前為止一直是許多學者感興趣的問題。Knutson et al.(2015)利用高解 析大氣模式(High Resolution Atmospheric Model，簡稱 HiRAM，其網 格解析度約 50km)模擬全球熱帶氣旋生成情形，並將每個氣旋作降尺 度至 GFDL 颶風模式(Geophysical Fluid Dynamics Laboratory hurricane model)裡進行模擬，其網格解析度提高至 6km。結果顯示，在本世紀 末 RCP4.5 情境下，全球平均颶風活動頻率減少 16%，但 4 至 5 級強 烈颶風生成頻率增加 24%，且最大風速大於 65 m s-1之颶風(第 5 級颶 風為 69.5 m s-1)更增加 59%，而平均強度則增強 4%，平均颶風半徑 100 km 範圍內降雨率增加 14.3%。針對西北太平洋的颶風活動變化 而言，平均颶風生成頻率減少 34.5%，但等級 4 到 5 之強烈颶風生成 頻率減少 6.5% (但沒有通過 p<0.05 之統計檢定)，平均颶風半徑 100 km 範圍內降雨率則增加 20.8%。Tsou et al.(2016)同樣利用解析度 20 km 之 HiRAM 模式針對西北太平洋及台灣/中國東海岸颱風活動模擬，
發現在 2075 至 2099 年之 RCP8.5 情境下，此區域之颱風生成數與生 成頻率將減少 49%，而颱風到達最大強度時半徑 200km 範圍內降雨 率平均增加 22%，而其中颱風中心有到達台灣及中國東岸區域者降雨 率更增加 54%。
其中針對暖化情境下颱風對台灣降雨的變化，Huang et al. (2016) 同樣利用 HiRAM 模式並降尺度至 WRF 模式裡，並將台灣夏季(6 至 8 月)降雨事件作分類，其中熱帶氣旋(TC)降雨事件裡，在 2075-2099 年之 RCP8.5 情境下，台灣整體累積雨量減少，降雨頻率減少，但降 雨強度增加，顯示台灣未來降雨更劇烈。
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另外，Chang et al. (2017)統計台灣 1960 年至 2015 年每個颱風造 成的累積雨量，發現排名前 15 名者有 10 個發生在 2004 年之後(表 1.1)，顯示近年來颱風會為台灣造成更多降雨。蘇世顥等(2017)進一步 分析發現，近 30 年颱風平均累積降雨量與平均降雨強度與遠 30 年相 比有增加的趨勢，但雨量增加與颱風移速關係較大，和颱風本身強度 相關性較低。對台灣而言，全球暖化之熱力機制所導致的極端降雨變 遷訊號會被地形效應影響所覆蓋。
1.2 研究動機
雖然目前氣候模式可以評估未來全球帶氣旋活動的變化，但由 於氣候模式的解析度較低，網格間距為幾十至幾百公里不等，對於想 要探討區域性的變化，往往需要額外利用降尺度方法提高氣候模式的 網格解析度，以提高對熱帶氣旋結構的模擬。且各個模式之間對於全 球大氣環流掌握的程度不一，因此對於熱帶氣旋生成的環境變化彼此 存在一定的分歧度(Camargo, 2013)，故對於進一步定量分析氣候變遷 對熱帶氣旋活動目前為止學界沒有較一致的看法。
因此，利用高解析度模式對於颱風結構較佳的掌握特性，對於進 一步定量分析氣候變遷對颱風的影響，可有所幫助。Wang et al. (2015) 利 用 日 本 名 古 屋 大 學 所 研 發 之 雲 解 析 風 暴 模 式 (Cloud-Resolving Storm Simulator，簡稱 CReSS)，模擬 2008 年辛樂克與薔蜜颱風，並 扣除四十年間的氣候差異值，模擬颱風生成於過去四十年前的氣候環 境，發現颱風於現代情境降雨增加 6 至 7%，且強降雨增加 5%至 25%，
並計算水收支分析降雨發生的原因，發現颱風降與增加主要為總水通 量輻合率增加，其中貢獻最多者為水氣通量輻合率。本研究將利用與 Wang et al. (2015)類似的方法，探討颱風於本世紀末(2081 至 2100 年)
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不同的暖化情境(RCP4.5 與 RCP8.5)下降雨的變化。由於是分析颱風 個案，本研究無法針對颱風生成數、生成頻率、路徑、平均強度等議 題進行討論。
1.3 論文結構
本文共分七章，第一章為前言，包含文獻回顧與研究動機，第二 章介紹資料來源與研究方法，以及本研究所使用之雲解析風暴模式
(Cloud-Resolving Storm Simulator，簡稱 CReSS)，包含模式內部的方 程式組及架構，及本研究所使用之初始與邊界條件、模式參數設定等。
第三章為未來氣候差異值及個案觀測資料分析。第四章至第六章為三 個個案之模擬結果與敏感度實驗探討，包含水收支計算。第七章為結 論。
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