第四章 高雄港颱風波浪推算
4.4 模式推算能力比較
4.4.2 各模式推算結果
本 計 畫 採 用 3 種 颱 風 波 浪 推 算 方 式 分 別 為 湯(1970)和 井 島 (1972)、MIKE 21 SW與聯合 MIKE 21 SW及類神經網路，為瞭解各 模式推算值與觀測值的吻合程度，將採用4個指標來評估各模式推算 結果的優劣，分別為相關係數(R, correlation coefficient)、均方根誤差 (RMSE, root mean squared error)、颱風波浪最大波高誤差ΔHs,p及最 大波高發生時間誤差Δtp。
obs p num p
p t t
t = , − ,
Δ (4.4-4)
其中Hs,num為模式推算颱風波浪示性波高；Hs,obs為測站實測颱風波浪
示性波高；tp,num為模式推算颱風波浪示性波高最大值發生時間；tp,obs 為測站實測颱風波浪示性波高最大值發生時間。由式(4.4-3)可知，若 ΔHs,p為正值，表示模式推算的示性波高過於高估，若為負值則表示 低估，由式(4.4-4)可知，若Δtp為正值，表示模式推算的示性波高最 大值發生時間較實測晚，若為負值則表示較實測早。
2.示性波高的時序列比較
圖 4.4-2 為表 4.4-2 中測試資料的 6場颱風時序列比較圖，圖中
實心圓點為觀測值，細實線為MIKE 21 SW採用NCEP風場的推算 結果，粗實線為聯合MIKE 21 SW及類神經網路的推算結果，細虛 線為湯(1970)和井島(1972)的推算結果，由圖中可知，湯(1970)和井島
(1972)的推算模式有 2 場颱風無法推算，分別為 2008_Kalmaegi 和
2002_Nakri，而其餘 4場颱風的推算結果並無法完整描述颱風從生成
至結束後的狀況。MIKE 21 SW採用 NCEP風場與聯合 MIKE 21 SW 及類神經網路的推算結果在颱風尚未接近臺灣及遠離臺灣時，趨勢和 觀測值非常一致，然在颱風接近臺灣時，聯合MIKE 21 SW及類神 經網路的推算結果則較接近於觀測值。
圖 4.4-2 示性波高時序列比較
圖 4.4-2 示性波高時序列比較(續 1)
圖 4.4-2 示性波高時序列比較(續 2)
3.示性波高的最大值比較
表4.4-3為各模式推算結果的比較，表中 I、S及SA分別表示湯
(1970)和井島(1972)、MIKE 21 SW使用NCEP風場與聯合 MIKE 21 SW 及類神經網路的颱風波浪推算方式。由相關係數的比較可知，
MIKE 21 SW使用NCEP風場與聯合MIKE 21 SW及類神經網路的推 算結果與觀測值的相關性最高，相關係數皆高於 0.7。由整場颱風 RMSE的比較可知，聯合MIKE 21 SW及類神經網路的推算結果，
RMSE 介於 0.34~0.53m 之間，與觀測值的誤差最小。由颱風波浪最
大波高誤差的比較可知，湯(1970)和井島(1972)、 MIKE 21 SW使用 NCEP風場、聯合 MIKE 21 SW及類神經網路的推算結果中，最大波 高平均誤差分別為2.14、0.69及0.36m，因此，聯合 MIKE 21 SW及 類神經網路的推算結果在最大波高部分的誤差最小。由最大波高發生 時間誤差的比較可知，湯(1970)和井島(1972)、 MIKE 21 SW 使用 NCEP風場、聯合 MIKE 21 SW及類神經網路的推算結果中，最大波 高發生時間平均誤差分別為14、6及10小時，因此，MIKE 21 SW 使用 NCEP 風場的推算結果在最大波高發生時間部分的誤差最小。
綜合4個指標的比較可知，MIKE 21 SW使用NCEP風場和聯合MIKE
21 SW 及類神經網路的颱風波浪推算方式皆可獲得不錯的推算成
果，然因颱風波浪推算最後要進行設計波高的主要考慮為最大波高的 誤差，故聯合MIKE 21 SW及類神經網路的颱風波浪推算方式可獲 得最佳的推算結果。
表 4.4-3 各模式推算結果比較
年份 2008 2007 2005 2004 2002
颱風名稱 鳳凰 卡玫基 柯羅莎 泰利 敏督利 娜克莉
觀測最大波高(m) 5.27 3.05 4.18 4.94 4.94 3.74 I -0.86 - 0.57 0.78 0.06 - S 0.95 0.88 0.74 0.92 0.88 0.74 R
SA 0.96 0.85 0.89 0.92 0.89 0.73
I 1.48 - 1.21 1.59 1.65 -
S 0.48 0.38 0.82 0.53 0.52 0.53 RMSE(m)
SA 0.53 0.34 0.43 0.50 0.46 0.44
I -3.30 - -0.69 -1.51 -3.04 -
S -0.08 -0.52 0.51 -0.70 -1.09 -1.26 ΔHs,p(m)
SA -0.34 -0.60 -0.04 0 -0.67 -0.50 I -26 - -2 -3 -23 - S -9 1 5 6 -6 11 Δtp(hr)
SA -14 9 -4 6 20 9
第五章 高雄港颱風波浪推算模式視窗化介面的初步建 構
5.1 圖形化使用者介面之介紹
對於一般使用者而言，在完全沒有程式開發基礎的情況下，想要 使用一套工程或研究人員所開發的程式或是模式來說，是一項非常大 的挑戰。所以在本計畫工作項目中提出建構颱風波浪預測模式的圖形 化使用者介面(Graphical User Interface)的目標(亦稱視窗化)。此介面基 本上是以高雄港颱風波浪預測模式為核心計算模組，加上人性化的操 控介面整合而成。此外本介面融合許多外部的資料處理步驟，省去大 量操控程序，縮短整體操作上的時間與流程。在介面外觀方面，採用 類似一般使用者常接觸的 Windows介面樣式來作設計，圖形化的表現 能提升本介面與使用者之間的互動。而此介面的建立與整合，可視為 未來發展全自動監測預報系統的前置研究。
本研究初步構想的圖形化使用者介面有四個主要目標，詳述於下：
1.擴展使用者族群
近年來在專業領域中的應用程式開發，不論是在任何一種作業平 台上，都開始趨向於採用對於使用者較為友善的圖形化介面。其目的 除了介面視覺上的美觀之外，還能由圖示選項來代替原本程式操作所 需要用的指令。如此一來可使原本颱風波浪預報模式的使用者，由原 本所需要的富有程式操控能力且有颱風波浪相關知識的工作人員，擴 展到擁有颱風波浪相關知識的工作人員，示如圖5.1-1。