大區域事後預報實驗之結果

4.3.1 颱風路徑與強度

圖 4.22a 為大區域事後預報實驗的颱風路徑，可以看到，不同初 始時間的預報有截然不同的結果，在前四個初始時間的預報實驗 (H4A、H4B、H5A、H5B)，颱風從開始到消散均位於台灣東方海面 而沒有登陸台灣，從8 月 6 日 0000 UTC 開始的預報實驗(H6A)始有 登陸台灣的現象，包括其後兩個初始時間的預報(H6B、H7A)，路徑

誤差如圖4.22b 所示，未登陸的實驗隨著初始時間往後誤差有減少的 趨勢，但仍然過大，有登陸的3 個實驗在 8 月 8 日 0600 UTC 以前誤 差則都維持在 200 公里以內。比對 GFS 預報場本身的颱風路徑(圖 4.17a)，可以發現 CReSS 模式的結果與其非常相似，也就是說，各組 初始時間的颱風路徑均大致與 GFS 預報場的颱風路徑相似，GFS 預 報場本身的路徑誤差如圖4.17 b 所示，有登陸的三個預報在 8 月 8 日 1200 UTC 以前誤差在 210 公里以內，未登陸的路徑誤差則較大區域 預報實驗更大；總而言之，GFS 預報場的誤差導致了模式的預報誤差，

模式的初始與邊界資料(全球模式預報)的重要性不言可喻。

圖 4.23a 為大區域事後預報實驗以及觀測(JTWC、CWB)的颱風 中心氣壓，可以看到，隨著初始時間往後，初始的颱風中心氣壓越來 越低，整體而言，未登陸的實驗颱風明顯偏弱，有登陸的實驗中，

H6A 與 H6B 在 8 月 7 日 1800 UTC 颱風中心氣壓達到最低(978 hPa)，

隨後慢慢增高，趨勢大致與 JTWC 相似，H7A 的颱風強度則更強，

中心氣壓在8 月 8 日 0600 UTC 達到最低(972 hPa)，之後隨颱風減弱 上升，趨勢大致與 CWB 相似，與 GFS 預報場本身的颱風中心氣壓比 較後可以發現(圖 4.24a)，各組初始時間預報實驗的中心氣壓均較其 GFS 預報場為低，此與模式的解析度較高有一定關係，近中心的最大 風速如圖4.23b 與圖 4.24b 所示(實驗與 GFS 預報場為取颱風中心 400

公里內之最大風速)，同樣地，初始時間越往後，初始的颱風強度越 強，風速越大，而各組實驗也較其GFS 預報場風速為大。

4.3.2 颱風降水特徵

由前一節可知，大區域事後預報實驗在不同的初始時間，颱風有 相當程度的路徑和強度差異；本節則將呈現在各組實驗當中，其降水 特徵也有所不同。在颱風未登陸的實驗中(包括 H4A、H4B、H5A、

H5B)，台灣地區之降水明顯偏少。以 H4A 為例(圖 4.25)，對流胞大 致都位於近颱風中心300 公里以內的西側與南側，隨颱風環流逆鐘向 旋轉。而初始時間越往後，近颱風中心之對流有增多的現象，颱風南 側較遠處仍可見到較寬廣之對流雨帶存在，這些雨帶在颱風滯留與北 轉期間增加了颱風南方與東南象限的降水，由 GFS 預報場本身的水 氣通量(圖 4.26)可以看出(以初始時間 8 月 5 日 1200 UTC 為例)，北緯 5°-20°之間都是水氣非常充足的區域，提供颱風南方對流雨帶的水氣 來源，約略在8 月 7 日之後，西南氣流增強，水氣通量較高的區域呈 東北-西南帶狀分布，而颱風此時正位於其西北側。在有登陸的實驗 中(包括 H6A、H6B、H7A)，颱風環流雨帶與周圍的對流胞降水明顯 較未登陸的實驗為多，且南北雨帶的不對稱性明顯，由水氣通量輻合 圖(圖 4.27)可以看到(以 H6A 為例)，在颱風影響台灣期間，輻合區不

斷進入台灣西南部，造成連續一波一波的降水，相較於使用分析場的 模擬，預報實驗因颱風移速較快，雨帶影響台灣的時間較為縮短。

4.3.3 降水分布與技術得分

大區域事後預報實驗中，未登陸的實驗除了 H5B 外，累積降水 均明顯不足(圖 4.28)。如圖 4.24a，H6A 中的颱風路徑與其 GFS 預報 場本身的颱風路徑非常接近，登陸期間約為8 月 7 日 1000-1600 UTC，

也就是說，就算模式使用了較大的預報範圍，颱風依然會行進過快並 且提早離開台灣，不過比較之後可以發現，H6A 在台灣海峽上的移 動方向是有些許的改進。相較即時預報實驗F6A，由於使用了較高的 解析度(前者為 4km、後者為 3km 水平解析度)與較大的模式區域，

H6A 在 8 月 7 日於中央山脈南側的降水有一些增加，但因颱風中心 在8 月 8 日 0600 UTC 提早登陸中國大陸，故在 8 月 8 日則只再多了 250 mm 的降水，但因颱風中心在 8 月 8 日 0600 UTC 提早登陸中國 大陸，不過 H6A 在 3 天(0-72h)的累積降水在中央山脈南側約達 2300 mm，已經接近觀測四天的總累積降水的 80%(圖 4.30e 和圖 4.7h)。在 台灣西南部的平原區，可能由於颱風離開台灣時的路徑改善，模式區 域增大與解析度略增，H6A 將其累積降水提升至 800-1200 mm，故更 為接近觀測(圖 4.30e 和圖 4.7 h)。換句話說，雖然即時和事後預報均

無法掌握颱風的速度減慢，但事後預報實驗相較於 F6A，H6A 有較 大的預報區域、較佳的解析度及較長的預報期限，因此能提供更完整 的降水資訊。在 H6B 中，模式中颱風中心依然提早 6-12 小時離開台 灣，其 3 天累積降水仍是非常接近觀測，山區的累積降水最大值提升 至約2400 mm (圖 4.31e)，但在西南部平原則少於 H6A。H6A 與 H6B 的QPF 技術得分方面，預報前兩天的 TS 和 BS 都非常接近同樣初始 時間的即時預報實驗，在預報 48 小時之後則因路徑誤差而有較明顯 降水不足。即便如此，H6A 與 H6B 仍是在最大降水(8 月 8 日)發生前 一至兩天就能提供非常有用且具參考價值的定量降水預報(QPF)，8 月6 日 0000 UTC 初始的 H6A，在兩者之間，甚至有更佳的表現。

第五章 數值模擬與預報實驗

5.1 莫拉克颱風之可預報度

從前述章節已顯示，使用分析場之模擬在初始時間 8 月 3 日 0000 UTC 就有很好的降水及模擬結果。在預報實驗方面，即便在受到預 報誤差的影響下(主要包括颱風移動過快)，預報實驗(F6A、H6A)在初 始時間8 月 6 日 0000 UTC 就能做出不錯且具參考價值的降水預報以 及QPF 之技術得分；以 F6A 來說，累積兩天的降水最大值達到 1900 mm(圖 4.20c)，H6A 累積三天降水最大值則約有超過 2300 mm(圖 4.32e)，各已占實際發生四天總累積降水極值的 67%及 80%左右(圖 4.8h)。這也表示，在距離莫拉克颱風造成最大降水的 8 月 8 日之前約 兩天，模式已能提供類似警訊的降水預報。而從初始時間提前 12 小 時，也就是 8 月 5 日 1200 UTC 初始(H5B)之預報結果來看，由於 GFS 之預報誤差，此實驗中的颱風在接近台灣東北角後即轉向東北離開而 未登陸，故 CReSS 預報之模式降雨在 8 月 8 日便已趨緩(圖 4.31c)，

與實際觀測有明顯落差。雖然如此，由於西南氣流的增強，且部份由 莫拉克引入台灣，H5B 在中央山脈南側的四天累積降水也達到 1400 mm(圖 4.31f)，已經十分可觀。而透過不同初始時間的預報實驗得知，

採用多次預報平均TS 得分之結果，可能掩蓋單次預報之準確性。對 例如莫拉克颱風等極端降雨事件而言，任一特定單次之預報均可能指

示極端降雨發生的可能，特別在尚有較長預報期限可供因應時。因此，

少數幾次在關鍵時間的預報，在防災上均可能十分重要。故本研究不 建議採用多次預報之平均得分來評估模式表現，因為如此做可能會掩 蓋關鍵時刻的表現，導致在評估上的錯誤結果。圖5.1 為 JTWC 最佳 路徑及CWB、JTWC、JMA 在 8 月 5 日 0000 UTC 到 8 月 7 日 UTC(每 隔12 小時)初始的颱風預報路徑，可以看到，CWB 在 8 月 5 日 0000 UTC 的預報已顯示莫拉克颱風會登陸台灣北部，JTWC 與 JMA 則要 到8 月 6 日 0000 UTC 的預報才會登陸。但是，在 8 月 6 日 1200 UTC 之前，三個預報中心皆無法預測莫拉克颱風會減慢速度以及北轉之現 象(JTWC 在此處的表現則較佳)。舉例來說，JMA 在 8 月 6 日 0000 UTC 的預報中，颱風中心在8 月 8 日 0000 UTC 離開台灣，同樣初始時間，

JTWC 在約 8 月 7 日 2000 UTC 離開台灣，CWB 則在約 8 月 7 日 1800 UTC 左右離開台灣，而 NCEP GFS 預報場之颱風路徑和 H6A 之颱風 路徑如圖 所示，綜合而言，所有模式預報的颱風路徑都受到其使用 全球模式路徑誤差影響，包括本文中 CReSS 的即時預報和事後預報 實驗。

圖5.2為CWB官方在莫拉克颱風警報期間，所預測並發布之台灣 各區域的最大總累積降水之上限值，在警報期間為每3小時發布一次，

圖中僅顯示8月6日0200、2300 UTC， 8月7日0800、2000 UTC、以及

8月8日2000 UTC之結果。以中央山脈南側區域來說，在8月6日0200 UTC有預測為800 mm的最大總累積降水，在8月6日2300 UTC則為 1200 mm，隨後在8月7日各有1400和1600 mm，一直到8月8日2000 UTC提升至2700-2900 mm，以台灣北部區域來說，在8月6日之預測為 1000 mm，之後提升至1200 mm。對全世界來說，800 mm的總累積降 水絕對已是一個不容小覷的問題。然而，與本研究在8月6日0000 UTC 初始的預報實驗(F6A與H6A)以及實際發生相較，仍有一段不小的差 距。此外，如前所述，各家的預報中心雖均無法在即時(real-time)預 測出颱風正確的路徑，高解析度的模式(如CReSS)的預報能提供可用 且具參考性的QPF、以及顯示可能的潛在危機。

5.2 路徑誤差與原因探討

       在第四章中已顯示，使用分析場的五組模擬，路徑皆非常接近觀 測，與 JTWC 最佳路徑的路徑誤差都在 160 公里以內，而在大區域事 後預報實驗中，颱風大致依其 GFS 預報場中的颱風路徑而行(圖 4.17a 與圖4.22a)，初始時間從 8 月 4 日 0000 UTC 至 8 月 5 日 1200 UTC(包 括H4A、H4B、H5A、H5B)，颱風有提早北轉的現象並未登陸台灣，

而初始時間從8 月 6 日 0000 UTC 至 8 月 7 日 0000 UTC(包括 H6A、

H6B、H7A)，颱風在登陸台灣前後移速均較觀測為快。路徑誤差隨

著初始時間往後而越趨減小。圖 5.3 為颱風中心 700 公里內、300 至 700hPa 垂直平均之深層平均氣流向量與颱風移動的向量圖(皆為每 12 小時平均)，由左至右依序為 FNL 分析場資料、S3A、S4A、S5A、S5B 與S6A，可以看到，無論是分析場資料或使用分析場之 CReSS 模擬，

颱風在8 月 7 日 0000 UTC 前的的西行過程、8 月 7 日 0000 UTC 至 8 日0000 UTC 速度減慢並轉往北北西、8 月 8 日 0000 UTC 至 9 日 0000 UTC 的移速緩慢與之後的北行，皆大致依循平均氣流，也就是說。

較大範圍的深層平均氣流可以大致指引莫拉克颱風的移動。

圖 5.9h 顯示 FNL 分析場在 500 hPa 與 850 hPa 的高壓分布與颱風 移動(包括莫拉克，柯尼與艾陶)，由圖中可以看到，在 8 月 7 日 0000 UTC 至 8 月 9 日 0000 UTC，500 hPa 的高壓隨時間從 123°E 緩慢東 退至136°E，平均氣流在此期間減弱並轉向(圖 5.3)，莫拉克颱風也轉 往北北西行進，而850hPa 在北緯 30°以北的高壓於 8 月 8 日 1200 UTC 與8 月 9 日 1200 UTC 有較明顯的東退，20°N 以南的高壓則隨時間緩 緩往西北延伸，造成整個大低壓帶南方的壓力梯度增加，同時也加強

圖 5.9h 顯示 FNL 分析場在 500 hPa 與 850 hPa 的高壓分布與颱風 移動(包括莫拉克，柯尼與艾陶)，由圖中可以看到，在 8 月 7 日 0000 UTC 至 8 月 9 日 0000 UTC，500 hPa 的高壓隨時間從 123°E 緩慢東 退至136°E，平均氣流在此期間減弱並轉向(圖 5.3)，莫拉克颱風也轉 往北北西行進，而850hPa 在北緯 30°以北的高壓於 8 月 8 日 1200 UTC 與8 月 9 日 1200 UTC 有較明顯的東退，20°N 以南的高壓則隨時間緩 緩往西北延伸，造成整個大低壓帶南方的壓力梯度增加，同時也加強