東、西風相位模擬

過去許多研究提到，在 ISO 東、西風相位或對流活躍、不活躍時 期的季風、對流降水以及颱風有相當顯著的差異。西風相位時期，在 西北太平洋的環境有利於颱風生成以及發展，季風槽的發生位置較偏 東使得颱風在接近陸地之前有更長的時間與距離能發展增強。另外，

西風相位也利於對流與降水的發生使季風更加活耀。反之，在東風相 位時期的環境趨於抑制這些活動(Gray at.al.1979、Harry and Elsberry 1995、Holland et.al.1995、Chan et.al.2000、Elsberry et.al.2004)。因此，若掌握東、西風相位時期的模擬能力，將有利 於未來大環境的預報，並提高預測颱風生成以及強對流降水發生機率 的準確度。

為了解模式在不同相位模擬降水場與渦度場的狀況，本研究擷取 ISO 波動之西風相位時期與東風相位時期分別進行討論。兩者的定義 方式為利用 30~60 天 u850 風場資料作為 Index，藉由各模式 EOF-1 分析所得到之特徵向量(Eigenvector)，高於一倍標準差定義為西風 相位時期，低於負一倍標準差為東風相位時期。

圖 4.5 由上至下依序為觀測、AGCM 與 CGCM 之 ISO 西風、東風相

位時期，降水與 850hPa 渦度場系集平均。雖然 GPCP 降水觀測資料時 間較短，從 1997 至 2008，僅有 9 年能與風場 Index 搭配，但仍然具 備長時間氣候的特性與代表性。圖 4.5(a)為觀測資料 GPCP 降水場 (shading)與 NCEP 渦度場(contour)之西風相位合成圖，類似於先前 EOF-1 的空間分布情形，無論渦度場以及降水場訊號皆集中在孟加拉 灣、南海以及西北太平洋區域，降水場大略以 15˚N~20˚N 為中心。另 外，從西風、東風相位時期的分布能明顯看到，正渦度中心位置皆發 生於對流降水的北方、西北方(Gill et.al.1980)。南海以及菲律賓 海大範圍的暖池區域有正渦度以及降水中心，如此的環境分布將有利 於對流發展，充足的水氣提供對流必須的潛熱，背景的正渦度環流也 有利於該區域對流以及颱風的生成，甚至影響颱風的移動速度以及方 向。同時，西風相位時期的季風槽區也變得更加的活耀。在 10˚N 以 南至赤道一帶則是負渦度以及較乾燥的區域，對流活動以及降水相對 較少。與其恰恰相反，圖 4.5(d)為東風相位時期的分布狀況，無論 空間分布還是訊號強度都與西風相位相當類似，唯兩者之渦度與降水 正、負符號相反。南海與西北太平洋區域較乾燥且負渦度中心盤據，

此相位時期的對流受到抑制較不易發展，颱風生成的機會也相對較 低。

AGCM 與 CGCM 系集平均無論在東風相位時期或西風相位時期皆有

相當良好的模擬，降水與渦度場極值區位在孟加拉灣、南海以及西北 太平洋，10˚N 以南則為較為乾燥的負渦度地區，東風相位則相反。

整體模擬與觀測資料相當接近。值得注意在菲律賓海一帶，AGCM 系 集模擬的降水以及渦度訊號多半過於偏北以及向東延伸，無論在東風、

西風相位皆如此。CGCM 模擬能夠獲得明顯改善，結構與觀測更為相 近。前述 EOF 所提到的渦度與降水空間配置在東、西風相位模擬也能 夠清楚的看到，正渦度中心位於降水對流區中心的西北方約 5˚的距 離，而東風相位時期則是負渦度中心在乾燥區中心的西北方，與觀測 所見分佈一致。此種空間配置有利於對流向西北方向發展及傳遞(Hsu et.al.2001)。此北向、西北向的傳遞現象將在下一小節 Lag re-gression 分析中詳細的描述以及討論。

圖 4.6 與 4.7 為個別模式之西風相位平均與東風相位平均模擬情 形。無論在 AGCM 或 CGCM 模擬中，CMIP-5 的中、高解析度模式大多 數都能夠掌握西風相位時期訊號集中在菲律賓海、南海地區，形成一 大範圍有利對流以及颱風發展的區塊。西風相位的降水場和渦度場無 論在 AGCM 或 CGCM 的中、高解析度模式，訊號普遍都高於觀測資料，

明顯高估。但是在 CGCM 的模擬中改善了 AGCM 訊號過度向東延伸的問 題，讓模擬更接近觀測。低解析度的模式 IPSL 與 GFDL 與先前的分析 類似，低估訊號，僅 IPSL 在 CGCM 中有明顯的改善。同樣的，在圖

4.7 東風相位時期的模擬結果與上述相當類似，無論模擬強度與位置、

結構、CGCM 的改善都與西風相位的結果一致，僅降水與渦度場的相 位、正負號相反。東風相位時期西北太平洋為較乾燥、負渦度盤據不 利於對流發展的情形，在模式中也普遍能夠掌握。

在圖 4.8 中將模式的東、西風相位時期渦度場、降水場與觀測資 料做比較，計算其空間相關係數與 RMSE，4.8(a)與 4.8(b)為西風相 位與東風相位的降水場關係，4.8(c)與 4.8(d)則為渦度場。同樣的 可以看到系集平均的結果較好，且 AGCM 與 CGCM 系集平均差異不大。

各別模式方面，CGCM 仍然是較 AGCM 模擬來的好，較偏向圖表的右下 方。降水的西風相位模擬較東風相位好，渦度的東風相位模擬則比西 風相位好。而渦度場的模擬與過去相似，仍然優於降水的模擬。