陸、主要成就及成果之價值與貢獻度 (outcome)
二、 技術創新(科技整合創新) (權重 40 %)
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。
二、 技術創新(科技整合創新) (權重 40 %)
為提昇本局災害性氣象科技研發能力、本土化氣象研究技術、
及增進對於劇烈強降雨天氣系統之監測及預報能力，以提供防救災 單位及一般社會大眾更即時、精確之災害性天氣預警資訊，在技術
創新方面主要成果如下:
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鄉鎮尺度災害性天氣觀測資料之網格化 的檢覆技術，有效提升資料之正確性及檢覆效率，對於定量降水估 計（QPE）的時效有一定的助益；完成強化系集模式 QPF 應用技 術，有效提升 QPF 決策人員面對浩瀚的系集預報產品可採用之快 速檢視及篩選機制，對於小區域之 QPF 作業發揮效用；除動力模 式技術發展，本研究亦透過統計降尺度方式完成 DMOS 之技術研 發，可有效即時的調整數值模式應用上的系統性誤差問題；此外強 化解析臺灣地形複雜以、觀測資料及數值模式格點密度增加的環境 與趨勢，本年度亦嘗試開發水平解析度有 2.5 公里縮小為 1 公里的 技術及效能分析，未來對於下游應用單位的防災評估精度提升會有 更大的幫助。相關主要成果摘述如下
(一) 完成建置一個鄉鎮預報產品展示系統，開發特殊格點資料檢視 和校驗的功能，可檢視過去一週或一個月不同初始時間的官方 和各模式的預報結果分析和校驗，提供使用者更高的時間上的 自訂性與校驗資料種類的彈性。期待不論是在氣象局發布之官 方預報或各類客觀預報指引的校驗上，能根據不同需求取得統 計校驗結果並得以提升整體預報能力。
(二) 應用雷達觀測 QPE 資料改進降雨資料檢覈技術，發展出適用於 週期 10 分鐘之時雨量觀測資料之資料品質檢覈模組。應用此檢 覈模組的結果經過克利金法的分析可獲得較正確之雨量真實氣 象場。
(三) 強化現有系集預報系統之作業效能，持續進行最佳系集成員產 生方式研究。為改善系集預報系統之效能，101 年進行系集預報 系統之颱風路徑預報校驗分析，以客觀衡量系集預報系統之效 能。102 年持續進行最佳系集成員生方式研究。本計畫同時發展
Minimum（最小值），以及擁有和系集平均降水預報相似之空間 分佈之 Probability-Matched Mean（PM）技術，以獲得更好之系 集降雨強度預報提供定量降雨預報參考。本計畫開發之技術已 完成作業程序建置，可由 http://mfcqpf.cwb.gov.tw/ 查詢氣象局 WRF 系集預報之定量降雨即時之預報資訊（若需帳密為 U/P : focsp / focSP）。
(四) 整合統計模式 MOS 策略與 PP 策略發展通用建模環境，可簡化 作業環境及提高維運方便性。於統計預報建模環境導入最小絕 對壓縮挑選機制(LASSO)複迴歸模組，增加優化模型的測試工 具。廣泛應用中央處理器多執行緒平行計算技術於統計預報作 業過程所需之導出量與內插計算等步驟，提升通用建模系統計 算效率。應用 GPU 與 CUDA 技術提升克利金法模組計算效率達 30 倍。
(五) 完成「動態模式輸出統計法」(DMOS)氣溫建模暨上線預報作業 環境，以及新建 1 個「DMOS/MOS 校驗產品繪製與顯示介面」，
提供統計預報發展人員有一個便於監看統計預報表現結果的網 頁型平台。另外，為能在日後整合系集模式預報資料並提供機 率性天氣要素產品，102 年度同時進行系集模式統計降尺度預報 方法研發，完成『系集核密度模式輸出統計方法』（Ensemble Kernel Density Model Output Statistic，簡稱 EKDMOS）的實作測 試。
(六) 利用先前所完成的「模式輸出統計法」(MOS) 技術擴展「紫外 線指數預報」以及「國際都市氣溫預報」。此外，為能在日後整 合多預報模式系集成員(ensemble members)並提供機率性天氣 要素產品，本年度試以現有資料格式建置 BMA(Bayesian Model Averaging)機率預報雛形模組，並以實例進行氣溫機率預報測
試。目前已能提供「氣溫預報」和「當日最大紫外線指數」作 業所需指引。
(七) 完成一項溫度機率預報方法研發，以貝氏定理(Bayesian Model Averaging，BMA)進行實作測試，使能為日後整合系集模式預報 資料並提供機率性天氣要素產品所需技術提供參考。
(八) 完成發布颱風警報期間 6 小時定量降雨預報(圖 6.1)建置與測試 作業，可提供政府、企業及民眾對氣象災害更精緻的防災預警 資料，較原先設計之 12 小時定量降雨預報，時間解析度縮短 50%。
圖 6.1 颱風警報期間 6 小時定量降雨預報圖
插結果比較，1 公里內插結果較為平滑(如圖 6.2 至 6.4)，且資料 較為連續，亦與測站觀測值較為接近。為有效減低高解析度網 格點內插運算耗時，利用 ACML 函式庫 dgemv 進行無陣與向量 乘積運算。資料顯示，優化後內插運算速度較優化前提升 75%
以上。
2011 年 08 月 08 日 08:00
2.5 公里網格 1 公里網格
圖 6.2 不同解析度網格地面真實溫度場面化圖比較。
(a) 2.5 公里解析度
(b) 1 公里解析度
圖 6.3 100 年 8 月 8 日 8 時中部地區不同解析度網格地面真實溫度場面 化圖比較。
(a) 2.5 公里 (b) 1 公里
圖 6.4 100 年 8 月 8 日 8 時玉山站周圍不同解析度網格地面真實溫度場面 化圖比較(紅色+字為玉山站觀測資料，黑色圓圈為不同解析度最近 網格點位置)。
官方預報校驗功能，可線上查詢自 94 年開始之每月月預報校驗 報表和年度預報校驗報表(圖 6.5)，做為預報指引參考使用。
圖 6.5 月預報校驗報表。
(十一) 建置完成數值預報模式之地面氣壓場與歷史地面氣壓分析 之比對(圖 6.6) 結果，可用以瞭解預報場與歷史個案的相似度。
圖 6.6 預報場與歷史個案的相似度顯示圖。
(十二) 建置完成數值預報模式之高度場與歷史高度場分析之比對 結果，可了解預報場與歷史個案的相似度，下圖為 500 百帕之 高度場比對結果(圖 6.7)。
圖 6.7 500 百帕之高度場比對結果圖。
(十三) 建置完成數值預報模式之濕度場與歷史濕度場分析之比對 結果，可了解預報場與歷史個案的相似度，下圖為 850 百帕之 濕度場比對結果(圖 6.8)。
圖 6.8 850 百帕之濕度場比對結果圖。
(十四) 建置完成數值預報模式之氣流場與歷史氣流場分析之比對 結果，可了解預報場與歷史個案的相似度，下圖為 850 百帕之 氣流場比對結果(圖 6.9)。
圖 6.9 850 百帕之氣流場比對結果圖。
(十五) 發展分析繪圖工具模組，針對檢覈及地面氣象分析場成 果，開發可輔助研判分析成果的繪圖工具模組。包括時間序列
圖、半變異圖、散布圖和面化圖等等(圖 6.10, 圖 6.11)，可協助 即時判斷地面分析場之優劣和合理性。
圖 6.10 玉山站及其參考站雨量時序圖範例
圖 6.11 臺北站及其參考站溫度資料散布圖範例
(十六) 本計畫應用歷史事件探討午後雷陣雨對溫度變化之影響，
並研擬排除溫度檢覈誤判機制。當降雨發生時，相對溼度增高，
度突降後，與周圍測站溫度差異變大，易誤判為錯誤資料。統 整 92-102 年夏季午後有降雨時各氣象局測站最大溫降資料，歸 納出夏季午後溫降門檻值:
午後雷陣雨多發生於 5 至 9 月及 13 至 17 時、
一小時溫降不超過 12 度
降雨量多寡與溫降大小無關
測站每小時最大溫降不同
當溫降發生於有降雨的夏季午後，取得同一小時的溫降門檻值 與當站歷史溫降最大門檻值，並以兩筆門檻值的最小值作為溫 降合理性檢覈門檻值。比較溫降是否落於門檻值內，以決定是 否接受測站觀測值為真。利用上述方式，可有效降低連續時間 合理性檢覈對於午後陣雨溫降造成的誤判。
強對流偵測輔助系統方面
本計畫執行期間已分別完成綜觀尺度、中尺度以及對流尺度的
系統偵測技術。包括完成偵測數值模式綜觀天氣系統，以及颱風路 徑，可協助預報員快速分析未來天氣變化特徵，瞭解強對流系統發 生的潛在機會；發展中尺度模式強對流系統之環境移流速度場估計 技術，並完成個案分析成效，此技術對於 QPF 之短時外沿技術之 未來發展有一定的助益；在對流尺度方面本計畫分別就美國引進之 即時預報技術及雷達資料同化技術已進入線上作業測試環境，加上 未來閃電資料應用技術的併入，將可有效強化本局對強對流的偵測 與短時預測之效能。相關主要成果摘述如下：
(一) 完成採用二維傅立葉轉換(2D FFT)擷取天氣圖特徵，以此計算兩 張天氣圖之間的相似度(圖 6.12)並以各個波數對應之強度給予 適當權重，可過濾較不重要之波數或雜訊。建置完成利用此方 法即時比對數值模式預報場和歷史分析場之相似度，找出最相 似的歷史個案以協助預報員了解小區域的天氣變化強況。
圖 6.12 94 年 3 月 6 日 00UTC 之 NCEP Reanalysis 500hPa 高度 場比對結果。
(二) 開發極短時強對流預報之降水移速場估計，針對臺灣降水觀測 和預報，研發出三個演算式雛形，在研究方法上獲得突破，成 果和經驗已經足以支持進行系統作業化，包括:(1)降水系統移速 場估計演算式，(2)利用雷達觀測選擇類似的系集 NWP 定量降水 預報產品，(3)時空融合雷達和類似的系集定量隆水預報產品。
上述三個演算式有助於改進目前極短期預報技術的瓶頸，預期 可將目前系集定量降水預報輸出的時間解析度為 3hr 提高為 1hr，並利用雷達觀測估計的降水系統的移速場輔助，以移流方
上述三個演算式有助於改進目前極短期預報技術的瓶頸，預期 可將目前系集定量降水預報輸出的時間解析度為 3hr 提高為 1hr，並利用雷達觀測估計的降水系統的移速場輔助，以移流方