第四章、 結果與討論
4.2 模擬案例氣象參數分析
此節將以各個氣象參數與包溫比、潛熱通量和可感熱通量用案例 分析的方式，來討論本研究模擬包溫比之結果，進而評估本研究包溫 比預測方程式之發展趨勢。案例分析將分成三個部分包溫比、潛熱通 量和可感熱通量進行討論。
圖 4.2.1 為 2006 年 1 月 19 日至 1 月 21 日和 7 月 21 日至 7 月 23 日板橋測站模擬期間利用 方程式所求得之日間逐時包溫比、靜輻射 量、可感熱通量和潛熱通量變化情形，上圖中日間包溫比從 19 日開 始在 0.45 至 0.5 之間上下迴盪，20 日隨著日間淨輻射量減少的影響 使包溫比向上攀升 0.51 至 0.58，21 日包溫比介於 0.6 至 0.65 之間；
下圖中為日間包溫比變化在模擬 21 日到 23 日的三天期間內沒有明顯 的變化，數值介於 0.31 至 0.35 之間。而在通量方面上圖模擬期間屬 於冬季(大寒)，太陽直射南半球，日照時間短，在淨輻射量較低的情 況下，分配給可感熱通量和潛熱通量自然就短少，除了在 19 日淨輻 射量還有達到 294(Wm-2)，其他 20、21 日淨輻射量都沒超 80(Wm-2)；
下圖模擬期間屬於夏季(大夏)，太陽直射北半球，日照時間長，再淨 輻射量充足的情況下，可感熱通量和潛熱通量明顯比冬季要來的高，
在這三天期間除了 22 號淨輻射量受到其他天氣因素的影響不足 500 (Wm-2)以外，另外兩天最大淨輻射量皆大於 700(Wm-2)。而在可感熱
通量和潛熱通量的分配，由於台灣屬於海島型氣候，夏季是高溫高濕 的天氣，所以即使是在都市區潛熱通量所佔的比例是相當可觀的，包 溫比也都介於 0.3 至 0.4 之間。
由式【2-11】來看，影響日間可感熱通量最主要的氣象參數是天 空的雲覆量。在日間天空雲覆量的多寡，影響到太陽短波輻射提供能 量至地表，當地表得到的淨輻射量減少相對的能提供給可感熱通量和 潛熱通量的量就減少了；在夜間天空雲覆量的多寡，則影響地表長波 輻射量的反射，當夜間天空雲覆量多時，可以反射地表所散出的長波 輻射能量，讓地表在夜間降溫的速度趨緩。圖 4.2.2 為 2006 年 1 月 19 日至 1 月 21 日和 7 月 21 日至 7 月 23 日板橋測站可感熱通量與天 空雲覆量的關係圖，上圖可以看出 19 日日間的雲覆量在正午時，明 顯比 20 日 21 日日間的雲覆量來的低，使得可感熱通量再 19 日正午 時比 20 日 21 日要來的高；下圖可以看出在 21 日 23 日日間期間雲 覆量從早上 7 點一直到 11 點隨著時間雲覆量漸少，而可感熱通量也 隨之增加越多，到了下午雲覆量開始漸多時，可感熱通量也越趨越 少，在 22 日日間相較於前後兩天正午時間雲覆量較多，因此可感熱 通量的發展受到限制，比前後兩天來的低。
可感熱通量是影響日間混合層高度的主要因素之一，也就是日間 混合層主要由熱力紊流機制影響，當可感熱通量越大，熱力紊流就越
強，因此圖 4.2.3 上圖中看出混合層高度在 19 日相較於其他兩日為 高，可感熱通量也呈現相同的關係；下圖中 21 日 23 日兩日的混合層 高度較 22 日混合層高度高。夜間由於太陽短波輻射不在提供能量來 維持混合層高度，使得夜間混合層不再是由熱力紊流來發展混合層，
而是機械紊流發展，因此夜間混合層高度的影響因子是摩擦風速，圖 4.2.4 可以看出在夜間摩擦風速較大確實使得混合層高度較高。
圖 4.2.1 板橋站案例期間包溫比與熱通量變化關係圖
圖 4.2.2 板橋站案例期間可感熱通量與雲覆量變化關係圖
圖 4.2.3 板橋站案例期間可感熱通量與混合層高度變化關係圖
圖 4.2.4 板橋站案例期間摩擦風速與混合層高度變化關係圖
潛熱通量(蒸發散量)主要由蒸發面附近之各種氣象條件來決 定。蒸發是水轉換為水蒸汽的現象，須要能量的供給才能發生，當地 面及水面受到太陽短波輻射，蒸發會加速。但雲層能阻止部分太陽短 波輻射到達地表面，將減低能量的供給，減緩蒸發過程。圖 4.2.5 為 模擬期間潛熱通量和溫度的變化關係圖，由上圖可以看出潛熱通量值 在冬季 19 日午後 1 點時有最大值，而當時的氣溫也達到 19 日的最高 值，之後隨著氣溫往下降，潛熱通量也開始有向下的趨勢，在 20 和 21 日受到大陸冷氣團南下的影響，氣溫持續的向下探底，潛熱通量 明顯也比 19 日的通量來的少，潛熱通量和氣溫的關係就沒有 19 日來 的明顯，但還是看得出來在溫度低的情況下，潛熱通量在 20 日和 21 日日間發展受到限制；下圖潛熱通量在夏季 21 日、22 日和 23 日中 潛熱通量都隨著早上到正午遞增，正午到下午通量值開始向下遞減，
而溫度除了在 23 日接近 12 點至下午 1 點時有稍微下降外，其他皆有 和潛熱通量一樣的趨勢。
天空雲覆量不僅是影響可感熱通量的氣象參數也是同時影響潛 熱通量的氣象參數。圖 4.2.6 上圖雲覆量在 19 日從早上 10 點開始下 降一直到下午 2 點為止又開始上升，直到下午 5 點為止到 23 日雲覆 量一直最大，因此潛熱通量和可感熱通量一樣受制於太陽短波輻射被 雲層所阻擋無法涉入地表，使得 22 日和 23 日潛熱通量發展較 19 日
為低；下圖 21 日和 23 日雲覆量發展都是由早上至正午雲覆量越趨越 少，正午過後至下午雲覆量越趨越大，而 22 日早上 10 點至下午 2 點 雲覆量較另外兩日為高，因此潛熱通量的發展較另外兩日為低。
風吹過水面上空，可以帶走水面上之水汽，使得蒸發逸出之水汽 含量，難達到飽和。一般相信，風速越大會促進蒸發。圖 4.2.7 上圖 19 日日間風速從早上 7 點開始一直到下午 2 點為止一直上下跳動，
但是有增加的趨勢，到了下午 2 點以後風速開始降低一直到下午 5 點，潛熱通量也有一樣的趨勢，不過因為此趨勢與淨輻射量的提供有 更好的相關性，且 20 日和 21 日受到大陸冷氣團影響，風速開始增強，
但潛熱通量在日間的量受制於淨輻射量的提供減少，沒有因風速的增 強而增加潛熱通量，因此在這邊沒有明顯的相關性；下圖 21 日和 23 日日間風速由 7 點開始增加，到了接近正午時風速開始迅速的下降，
接著到了下午 1 點風速又開始上升，而 22 日風速由早上開始持續增 加，直到下午 2 點達最高值，其後開始下降到傍晚 5 點。由日間逐時 風速變化與潛熱通量的變化關係圖中沒有明顯的顯示出風速影響了 潛熱通量的發展，因此將時間尺度拉長以日間的平均風速與平均潛熱 通量做平均，並以降雨量合起來討論，如圖 4.2.8 上圖為冬季 1 月份，
潛熱通量在 5 日至 9 日和 20 日至 27 日這兩段期間潛熱通量發展一直 低迷，其原因在 5 日至 9 日期間，受鋒面伴隨大陸冷氣團南下的影響，
使得氣溫下降，在北部有降雨的天氣，使得潛熱通量的發展受到限 制。20 日至 23 日受到另一波大陸冷氣團影響，24 日至 29 日雖然冷 氣團減弱，但仍有不少降雨如圖 4.2.9 上圖，使得潛熱通量處於低處。
在其他沒受到冷氣團及降雨影響期間 1 日至 3 日和 13 日至 15 日中，
風速在 2 日潛熱通量較小的時候風速較大，反而在 1 日和 3 日潛熱通 量較大時風速較小，在 13 日至 15 日這段期間風速就與潛熱通量有一 致性的趨勢。圖 4.2.8 下圖為夏季 7 月份，是颱風侵台的季節，這月 分發生三次颱風入境，分別在 8 日至 9 日、12 日至 14 日和 24 日至 25 日，在這幾段時間日間的潛熱通量受到颱風帶來豪雨和淨輻射量 受的限制的影響，使得潛熱通量發展也跟著受到限制，而颱風前後受 到外圍西南氣流之影響，也有陣雨發生。在 1 日至 6 日、28 日至 29 日，潛熱通量有向上發展的趨勢，而風速也有增強的趨勢，而 17 日 至 22 日之間，風速和潛熱通量較沒明顯的起伏。降雨量部分如圖 4.2.9 下圖，在 8 日至 10 日、12 日至 16 日和 24 日至 27 日有降雨量的時 段，潛熱通量隨著降雨量的增加受到限制，在其後沒有降雨量的時段 潛熱通量，在有足夠水分、淨輻射量充足的情況下，蒸發機會多，潛 熱通量向上發展。
氣壓與分子的密度有關，當氣壓增高，顯示空氣分子密集，在密 集分子之空氣中，水分子想蒸發進入空氣中，較為困難。故當氣壓增
加時蒸發將隨之而減低，如圖 4.2.10 上圖 19 日上午 7 點潛熱通量隨 著氣壓的降低，而逐漸的升高，到了下午 2 點氣壓達到最低
100.83(kpa)，隨後潛熱通量開始越趨越少，而氣壓族越來越高。到了 20 日至 21 日氣壓值開始持續向上攀升，而潛熱通量相較於 19 日的 發展低了許多。圖 4.2.10 下圖 21 日至 23 日，氣壓皆於上午 8 點時開 始向下的遞減，約在下午 2 至 3 點時達到最低值，之後再向上攀升，
潛熱通量也有類似的趨勢。
當空氣相對濕度升高時，由於空氣中的水汽增加了，使得空氣中 能夠接納的水汽量相對就減少了，因此當相對濕度增加，則蒸發量就 會減緩，如圖 4.2.11 上圖 19 日日間，相對濕度伴隨著潛熱通量的增 加而減少，在 20 日至 21 日日間相對濕度明顯比 19 日間來的高，維 持在 88%至 98%之間，空氣中的含水量高，使得蒸發不易，潛熱通 量自然發展的比 19 日來的低。圖 4.2.11 下圖 21 日至 23 日，這三天 的相對濕度都在早上 7 點開始下降，直到午後 3 點至 4 點相對濕度開 始增加，而潛熱通量也隨著相對濕度的增加而減少。
圖 4.2.5 板橋站案例期間潛熱通量與溫度變化關係圖
圖 4.2.6 板橋站案例期間潛熱通量與雲覆量變化關係圖
圖 4.2.7 板橋站案例期間潛熱通量與風速變化關係圖
圖 4.2.8 板橋站案例期間日平均潛熱通量與日平均風速變化關係圖
圖 4.2.9 板橋站案例期間日平均潛熱通量與日累積降雨量變化關係圖
圖 4.2.10 板橋站案例期間潛熱通量與氣壓變化關係圖
圖 4.2.11 板橋站案例期間潛熱通量與相對濕度變化關係圖