第二章 數據與方法
2.1 SPCAM 模式介紹
本研究中使用的多重尺度全球是 Super-Parameterized Community Atmosphere Model (SPCAM) v3.0 (Khairoutdinov et al., 2005)。它在每個全球模式網格中嵌入一 個二維(x-z 方向)雲解析模式(cloud-resolving model，CRM)來取代傳統的積雲參數 化、雲量參數化與雲微物理參數化過程，可以解析次網格內中尺度雲雨對流過程，
並回傳雲雨對流產生的熱力趨勢項給全球網格尺度，而模式中其他動力及物理過 程則與傳統的全球環流模式 (Community Atmosphere Model 3.0)相同。
SPCAM 相對於使用傳統積雲參數化的 CAM，具有幾個重要優勢：可以在微 物理尺度和雲動力尺度兩種尺度之間有更好的連結；可以解析雲動力尺度的下沉 氣流和中尺度效應。然而 SPCAM 也有幾個缺點：運算時間和 CAM 相比大約慢了 200 倍；地表通量的計算和地形的影響仍然使用全球網格尺度的傳統參數化計算，
即地表通量是使用全球網格的風場來計算，故 CRM 中的對流過程（陣風鋒面或下 沉氣流）所引起的蒸發增加並不會反應在地表通量上(Thayer-Calder and Randall, 2009)。
許多研究表明 SPCAM 模擬比 CAM 3.0 更接近觀測，包括模擬降水日夜週期 上的峰值發生時間及振幅(圖 2. 1)、MJO 訊號(圖 2. 2、圖 2. 3、圖 2. 4)、MJO 東傳 過程(圖 2. 5、圖 2. 6)、垂直結構(Pritchard and Somerville, 2009 ; Kim et al., 2009 ; Benedict and Randal, 2009)。觀測及 SPCAM 降水日夜週期上的峰值發生時間及振 幅如圖 2. 1 所示，顏色代表 24 小時週期波的峰值發生時間(當地時間)，飽和度代
doi:10.6342/NTU201703471
本研究使用 1998 至 2015 年 Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) 3B42 v7，3B42 產品同化了多顆衛星的微波和紅外線降水估計值，以時間解析度 3 小時 和水平解析度 0.25 度提供地面降水率，本研究使用微波波段反演所得的高質量 (high quality，HQ)降水數據。在後面的章節為了和模式做比較，對 TRMM 降水觀 測內插到 SPCAM 的網格上，利用的內插方法是保守內插法(conserved interpolate)，
保守內插法對於降水這種空間變異度大的二維資料在對時間做積分時，比線性內 插法會有較好的表現
(https://climatedataguide.ucar.edu/climate-data-tools-and-analysis/regridding-overview)
。
2.2.2 NOAA 衛星 OLR 資料
doi:10.6342/NTU201703471 過相同處理後一起作 combined EOF 分析可得出 RMM index (Wheeler and Hendon，
2004)。根據 RMM index 可將 MJO 分成 8 個相位。本研究僅分析 MJO 振幅強度大
doi:10.6342/NTU201703471
7
地區，觀測 18 年間有 46 次通過 MC 的 MJO 事件，SPCAM 模擬 20 年則發生 52 次通過 MC 的 MJO 事件。觀測與模式平均一年發生 MJO 的次數相近，且振幅強 度大於 1 的天數相近，代表 SPCAM 在模擬 MJO 的發生頻率以及強度變異上也與 觀測相近。
2.3.2 日夜週期性降水
將降雨量對 MJO 不同相位作平均得到各相位下 24 小時的日夜週期性降水，
再利用快速傅立葉轉換(fast Fourier transform, FFT)得到 24 小時週期 sine 波，即可 計算出在 MJO 不同相位下的日夜週期性降水振幅(rd)及降水峰值時間(t0)
r = r̅ + 𝑟𝑟𝑑𝑑 cos �2𝜋𝜋
𝜏𝜏 (𝑡𝑡 − 𝑡𝑡0)� +高頻項 其中τ=24 小時，r̅是日平均降水。
doi:10.6342/NTU201703471
8