學術成就(科技基礎研究) (權重 30 %)

本計畫致力於提昇氣象預報能力，針對「強化災害性及即時鄉鎮 預報技術」及「強對流偵測輔助系統」方面進行重點研發， 101 年 度共有國外期刊 1 篇、國內期刊 1 篇、國內研討會論文 6 篇、研究 報告 4 篇、製作教材表 18 件、技術報告表共 18 件。102 年共有 1 篇國際研討會論文、8 篇國內研討會論文、研究報告 4 篇、製作教 材表 6 件、技術報告表 20 件。103 年共有 2 篇國際研討會論文、13 篇國內研討會論文、研究報告 4 件、製作教材 4 件、技術報告表 12 件。

強化災害性及即時鄉鎮預報技術方面：

本計畫執行期間完成高解析地面資料優化評估、統計降尺度成 果檢驗、作業化系統運作效率優化等研究成果。相關主要成果摘述 如下：

(一) 在客觀分析法的研究報告中(馮等，101 年)，針對臺灣地面溫度 受特殊天氣系統(如鋒面或東北季風)影響期間，案例分析 BCDG 法與通用克利金法面化差異，並探討分區應用通用克利金法的

低估誤差略優於 LST 法，而 BCDG 法應改採距離平方反比權重 函數以更適用於臺灣。

(二) 在高解析度統計降尺度預報方法研究的報告(陳等，101 年)中，

說明目前使用 PP 的情形及可能問題，並提出未來改善做法。針 對所需高解析度格點統計預報，該文比較了先內插再預報推估 以及先預報再內插 2 種方法的校驗結果，初步分析顯示差異不 大，表示以測站點預報配合適當的內插工具可以是取得高解析 度格點預報值的替選方法。

(三) 完成「客觀分析法地面溫度案例分析與 CUDA 技術應用」研討 會議論文報告(馮等，102 年)，透過 2012 年幾個天氣案例之遮蔽 測站實驗來分析包含克利金等三種客觀分析方法的地面溫度面 化結果，了解各方法的特性及其優缺點。該研究亦說明如何應 用 NVIDIA CUDA (Compute Unified Device Architecture) 技術並 結合 NVIDIA GTX260 圖形處理器(Graphic Processing Unit, GPU) 來加速運算。

(四) 完成「應用最小絕對壓縮挑選機制法建置溫度迴歸模型」研討 會議論文報告(馮等，102 年)，說明使用最小絕對壓縮挑選機制 法(Least Absolute Shrinkage and Selection Operator, LASSO)可較 好處理統計模型變數因子間存在共線性(Collinearity)的問題。

(五) 完成「鄉鎮尺度統計降尺度預報成效評估–2013~2014 年冬季氣 溫預報校驗」研討會議論文報告(許等，103 年)，探討 MOS 在臺 灣地區不同區域和地形冬季氣溫預報的表現，分析討論將測站 資料內插再預報、以及先做測站點預報再內插 2 種方法的預報 校驗結果。

(六) 完成「DMOS 應用於臺灣地區之溫度預報表現與分析」研討會議 論文報告(黃等，103 年)，透過 102 年至 103 年的冬季的預報表 現，展現 DMOS 在冬季上的預報能力及實際作業的適用性與應用

價值。

(七) 完成「應用 EKDMOS 發展系集模式溫度機率預報」研討會議論文 報告(馮等，103 年)，分析如何使用系集核密度模式輸出統計方 法(Ensemble Kernel Density Model Output Statistic，EKDMOS) 整合系集模式輸出層場資料，評估提供溫度機率預報產品的可 行性。

(八) 完成「應用 BMA 發展多模式 MOS 策略溫度機率預報」研討會議 論文報告(馮等，103 年)，以臺灣測站溫度機率預報為例，分析 應用貝氏定理(Bayesian Model Averaging，BMA)整合多模式溫 度預報為機率預報指引的可行性。

強對流偵測輔助系統方面：

本計畫執行期間完成弱綜觀環境下強對流偵測機制評估、主動 式閃電偵測與驗證研究、數值模式模擬劇烈降水發生機率評估以及 發展影像數位比對技術應用於雷達與模式模擬之回波比對技術研 究。相關主要成果摘述如下：

(一) 在觀測資料與數值模式之資料整合與應用方面，本計畫引進美 國國家大氣研究中心(NCAR)發展之都卜勒雷達變分分析系統 (VDRAS)同化技術，提供對流系統之三維氣象分析資料。配合 引進美國對流系統預測技術(ANC)，提供對流系統發生、成長、

衰減及移動之預報，以達到改善導致豪雨預測技術之目的。101 年度持續針對系統運作之核心部分進行本土化工作，對於臺灣 弱綜觀環境下午後對流系統發展之氣候特徵分析及其客觀預報 之研究已有初步成果，研究結果發表於國內大氣科學期刊。另，

101 年度針對北臺灣地區利用模糊邏輯(fuzzy logic)方法進行午 後對流客觀預報亦已建立，研究結果發表於美國 AMS 期刊。

(二) 開發國內閃電偵測定位技術，設計並建立主動式閃電偵測系 統，了解不同閃電事件之發生與背景大氣之關係，探索閃電發

告(朱等，101-103 年)。

(三) 本計畫嘗試結合雷達估計降雨實況的趨勢與數值模式合理掌握 中尺度系統趨勢的優點，建立定量降水預報及定量降水機率預 報(Probability Quantitative Precipitation Forecasts, PQPF)的評估 方法，期能有效延長即時天氣預報參考的可用時間。目前已發 表 6 篇國內研討會論文(李、黃等 101-103 年)、2 篇國際研討會 論文(李等，101、102 年)及 6 份研究報告(李等 101-103 年)。

(四) 研究辨識異質降水回波影像類似度、修正誤差工作，除了逐步 建立影像辨識法中的特徵辨識、影像切割等影像分析處理工具 外；另外，建立並初步測試了不變動差影像比對方法，以及透 過二階動差做比對影像正規化後，再計算影像類似度指標的方 法，初步研究得知:

1. 不變動差法、小尺度特徵都不適合用來辨識異質影像的相似 度。

2. 本研究嘗試建立形態學影像分析工具、不同尺度的 Gabor 核函數、不同尺度的 Laplacian of Gaussian 核函數褶積等工 具方法，測試以其抹除小尺度特徵、建立中大尺度特徵指 標；配合使用 K-means 群聚分析找出指標類似的影像，再以 人眼判斷實際相似程度，篩選決定應用各項特徵指標輔助判 斷影像相似度的效益。

3. 要應用二階動差標準化方法，必須設定最大可容許旋轉角度 門檻值，以及最大可伸縮比率，避免錯誤辨識。