大尺度環境場之突變

為了解大尺度環境場在生成指數中之貢獻，故本節中將討論大尺度環境場之突變特徵。圖 4.6 為兩階段環境參數的氣候平均空間分佈。圖 4.6 a 與圖 4.6 b 分別為前期與後期之海表面 溫度場，如圖所示，兩階段海表面溫度隨著緯度遞減，海溫最大值區域幾乎涵蓋了整個颱風生 成區域，過去研究中指出海表面溫度大於 26℃為有利熱帶氣旋生成之條件，在前期與後期中 30°N 以南洋面皆大於 26℃，越南邊之洋面海溫甚至更高，兩階段的海溫並未有明顯差異，但 後期的颱風生成數是減少的，因此，海溫可能不是影響颱風生成數目減少之關鍵因素。圖 4.6 c 與圖 4.6 d 為前期與後期之 PI 空間分佈，其分佈與海表面溫度場相似，其值亦隨著緯度增 加而遞減，其值越大越有利颱風生成，但在兩階段中並未有明顯差異，後期之 PI 值也並未比 前期大，非影響兩階段颱風生成數目差異之關鍵因素。中對流層的濕度也是影響颱風生成之條 件，當中層濕度越高則越有利颱風生成，圖 4.6 e 與圖 4.6 f 分別為兩階段之 600 百帕相對濕 度場，如圖所示，兩階段中 600 百帕相對濕度的分佈極為相似，因此相對濕度可能不是影響颱 風生成數目減少之關鍵因素。

在動力條件上，正渦度為有利於颱風生成條件之一，原始的 GPI 與χGPI 中皆使用絕對渦 度作為其動力貢獻，圖 4.7 a 與圖 4.7 b 分別為前期與後期之絕對渦度場，如圖所示，兩階段 中絕對渦度皆隨著緯度增加而遞增，絕對渦度場主要反應出科氏效應之貢獻，兩階段中並無明

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顯差異。在颱風主要生成的低緯度地區中，絕對渦度反而較高緯度地區小，不利於颱風生成，

故本研究中修正之生成指數使用了相對渦度項以取代絕對渦度項，圖 4.7 c 與圖 4.7 d 分別為 前期與後期之相對渦度場，如圖所示，兩階段中 5°N-15°N、110°E-180°範圍內皆為正渦度區，

恰好與颱風生成區域吻合，且前期的相對渦度大值區較為偏東，符合兩階段中前期的颱風生成 位置偏東之特性，此外，前期之正渦度值也較後期大，使得前期較有利於颱風生成，亦符合前 期的颱風生成數目較多之特性，故相對渦度在兩階段颱風生成數目之空間分佈與突變特徵上可 能扮演著關鍵角色。圖 4.7 e 與圖 4.7 f 分別為前期與後期之垂直風切場，如圖所示，兩階段 中颱風主要生成區域範圍內之風切皆較小，有利於颱風在該區生成，然而兩階段中風切並未有 顯著差異，因此垂直風切可能不是影響後期颱風生成數目減少之關鍵。

圖 4.8 為生成指數中各變數場之兩階段相減圖(後期減前期)，圖 4.8 a 為兩階段海表面 溫度之差異，如圖所示，NCEP-R1 資料在整個西北太平洋海域內皆呈現後期海溫較高之情況，

而 ERAITM 資料也與 NCEP-R1 相同，在大部分西北太平洋區域呈現後期海溫較高情況。此外，

在 5°N-15°N 範圍內，後期海溫增加之幅度於 120°E-150°E 也較 160°E-180°大，亦即後期海溫 整體增加，後期之颱風生成數卻是減少的。由此可見，海溫也許不是影響颱風生成突變之關鍵。

在兩階段 PI 之差異中(圖 4.8 b)可發現，在颱風主要生成區域內，兩階段的 PI 沒有明顯差異，

因此 PI 並非影響後期颱風生成數目減少之關鍵因素。

圖 4.8 c 為兩階段 600 百帕相對濕度之差異，如圖所示，在熱帶氣旋主要生成區域中，呈 現後期相對濕度較高之情況，與後期颱風生成數目減少之特性相反，因此 600 百帕相對濕度可 能是導致 GPI 在後期未減小的主要貢獻之一。而由高低層垂直風切(圖 4.8 d)來看，兩階段中

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垂直風切並未有明顯差異，非造成後期颱風生成數減少之關鍵。

本研究中認為相對渦度較絕對渦度更符合實際颱風之生成位置，因為 f 不隨時間改變，兩 階段絕對渦度之差異與相對渦度之差異相同，圖 4.8 e 為相對渦度之兩階段差異圖，如圖所示，

在颱風主要生成區域一帶皆呈負值區，代表於該區域中後期之渦度皆小於前期，即後期較不利 於颱風之生成。因此相對渦度為影響後期颱風生成數目減少之關鍵因素，故生成指數中渦度之 修正使得生成指數掌握了颱風生成數之突變特徵。

在χGPI 使用了無因次參數χ取代了 600 百帕相對濕度項，其中考慮了對流層之飽和差，

前人認為在全球暖化的情境下，比濕項將佔有主導地位，因此除了相對濕度的貢獻之外，還加 入了比濕項在新的參數中。圖 4.9 a 與圖 4.9 b 分別為前期與後期之χ，如圖所示，在颱風主 要生成區域之χ值較小，代表其中層越飽和，越有利於颱風生成，然而兩階段中並未有明顯差 異，非造成後期颱風生成數目減少之關鍵因素。χ代表著 1000 百帕飽和熵(圖 4.9 c、圖 4.9 d)、

600 百帕飽和熵(圖 4.9 e、圖 4.9 f)與 600 百帕熵(圖 4.9 g、圖 4.9 h)三者之間的比值關係，

如圖所示，兩階段中這三者皆未有顯著差異，而 600 百帕熵的空間分佈與 600 百帕相對濕度場 (圖 4.6 e、圖 4.6 f)相似，這也說明了在現今氣候情境下，χ主要由 600 百帕相對濕度項主 導。

圖 4.8 f 為兩階段χ之差異，如圖所示，颱風主要生成區域皆為負值，代表後期之χ較前 期小，即後期之中對流層較為接近飽和，應較有利於颱風生成，與觀測的後期颱風生成數目減 少相反，因此χ可能是導致χGPI 在後期未減小的主要貢獻之一。

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在 GPI 計算中包含了颱風潛在強度(PI)、600 百帕相對濕度、絕對渦度與 850 與 200 百帕 之垂直風切(式 2.1)，為定量計算兩階段的生成指數中各單一變數場之貢獻，本研究將生成指 數中固定三個變數為前期氣候值，改變一個變數為後期氣候值，圖 4.10 b~圖 4.10 e 為以此 方式計算單一變數改變之 GPI 減去前期之 GPI 結果。圖 4.10 b 為改變 PI 之 GPI 減去前期 GPI，

以此類推，圖 4.10 c 為改變 600 百帕相對濕度，圖 4.10 d 為改變絕對渦度，圖 4.10 e 為改 變垂直風切。圖 4.10 a 為兩階段颱風季(6-11 月)GPI 的氣候平均相減圖(1994-2008 年減掉 1979-1993 年)，如圖所示，西北太平洋東南區域為負值，這代表後期的 GPI 在西北太平洋東 南區域較小，與兩階段颱風生成分佈的變化相似，但大多數區域的後期 GPI 總值較前期 GPI 大。

改變 PI 之 GPI 減去前期之 GPI 後(圖 4.10 b)，在西北太平洋颱風生成區域為正值區，這 說明了 PI 的改變與實際兩階段颱風變化相反，是造成兩階段 GPI 空間分佈與實際兩階段颱風 空間分佈差異的主要因素之一，而改變絕對渦度(圖 4.10 d)與垂直風切(圖 4.10 e)之結果都 使西北太平洋東南區域呈現負值，代表這兩項變數，可能導致後期 GPI 在西北太平洋東南區域 減少，但後期之相對濕度(圖 4.10 c)與垂直風切可能導致後期 20°N 以北的 GPI 增加。後期 GPI 總值增加的原因主要來自 600 百帕相對濕度與垂直風切。歸納以上結果，造成後期 GPI 總值增 加的原因主要是 PI、600 百帕相對濕度與垂直風切的貢獻，改變絕對渦度則使得 GPI 總值減少。

在 modified-GPI 計算中包含了颱風潛在強度(PI)、600 百帕相對濕度、相對渦度與 850 與 200 百帕之垂直風切(式 2.7)，圖 4.11 b~圖 4.11 e 分別為改變 PI、600 百帕相對濕度、相 對渦度及垂直風切之 modified-GPI 減去前期之 modified-GPI 結果。圖 4.11 a 為兩階段颱風

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季(6-11 月) modified-GPI 的氣候平均相減圖(1994-2008 年減掉 1979-1993 年)，如圖所示，

西北太平洋東南區域為負值，這代表後期的 GPI 在西北太平洋東南區域較小，與兩階段颱風生 成分佈的變化相似，且圖中負值區域較正值區域大，代表後期 modified-GPI 總值較前期 modified-GPI 小，與兩階段實際颱風生成數目變化相同。

改變 PI、600 百帕相對濕度、相對渦度與垂直風切之結果都使西北太平洋東南區域呈現負 值(圖 4.11 b~圖 4.11 e)，代表這四項變數皆導致後期 modified-GPI 在西北太平洋東南區域 減少。改變 PI、600 百帕相對濕度與相對渦度之結果都使 modified-GPI 負值區域大於正值區 域，代表後期 modified-GPI 總值減少的原因主要來自 PI、600 百帕相對濕度與相對渦度。

在χGPI 計算中包含了颱風潛在強度(PI)、χ、絕對渦度與 850 與 250 百帕之垂直風切(式 2.3)，圖 4.12 b~圖 4.12 e 分別為改變 PI、χ、絕對渦度及垂直風切之χGPI 減去前期之χ GPI 結果。圖 4.12 a 為兩階段颱風季(6-11 月) χGPI 的氣候平均相減圖(1994-2008 年減掉 1979-1993 年)，如圖所示，西北太平洋東南區域為負值區，20°N 以北為正值區，這代表後期 的χGPI 在西北太平洋東南區域較小，與兩階段颱風生成分佈的變化相似。但後期χGPI 總值 較前期χGPI 大，與兩階段實際颱風生成數目變化相反。

如圖所示，改變 PI、絕對渦度與垂直風切等三項參數都使後期χGPI 在 20°N 以南減少，與兩 階段颱風生成分佈的變化相似。但四項參數導致後期 20°N 以北的χGPI 增加。造成後期χGPI 總值增加的原因主要是χ與垂直風切的貢獻。

在 modified-χGPI 計算中包含了颱風潛在強度(PI)、χ、相對渦度與 850 與 250 百帕之

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垂直風切(式 2.8)，圖 4.13 b~圖 4.13 e 分別為改變 PI、χ、相對渦度及垂直風切之 modified-χGPI 減去前期之 modified-modified-χGPI 結果。圖 4.13 a 為兩階段颱風季(6-11 月)modified-modified-χGPI 的氣候平均相減圖(1994-2008 年減掉 1979-1993 年)，如圖所示，西北太平洋東南區域為負值 區，這代表後期的 modified-χGPI 在西北太平洋東南區域較小，且圖中負值區域較正值區域 大，代表後期 modified-χGPI 總值較前期 modified-χGPI 小，與兩階段颱風生成數目變化相 同。

改變 PI、600 百帕相對濕度、相對渦度與垂直風切之結果都使西北太平洋東南區域呈現負 值(圖 4.13 b~圖 4.13 e)，代表這四項變數皆導致後期 modified-χGPI 在西北太平洋東南區 域減少。改變相對渦度之結果使 χGPI 負值區域大於正值區域，代表後期 modified-χGPI 總值減少的原因主要來自相對渦度的貢獻。

綜合以上敘述，造成後期 GPI 總值增加的主導因子為 600 百帕相對濕度與垂直風切，使得 兩階段 GPI 的變化與兩階段颱風生成數目的變化相反。造成後期χGPI 總值增加的主導因子為

綜合以上敘述，造成後期 GPI 總值增加的主導因子為 600 百帕相對濕度與垂直風切，使得 兩階段 GPI 的變化與兩階段颱風生成數目的變化相反。造成後期χGPI 總值增加的主導因子為