正壓能量轉換各項貢獻

先前提到正壓能量轉換來自於兩項的貢獻，一為CK^M項，即平均 流動能和綜觀尺度擾動動能的轉換，另一項CK^W為低頻振盪擾動動能 和綜觀尺度擾動動能的轉換，在此我們繼續分析此兩項能量的分布。

圖 6.4 為垂直積分後的CK^M項與CK^W項和秋強颱生成位置的疊加圖。

CK^M項在非活躍期的時候(圖 6.4a)，熱帶地區 160°E以西有正值的貢 獻，大值區主要在 5°~15°N，140°~160°E。CK^W項和CK^M項類似(圖 6.4d)，

在 160°E以西有較明顯的正值貢獻，大值區主要在 5°~15°N，140°~160°

E，即平均流和低頻振盪擾動均轉換能量給綜觀尺度的擾動。CK^M項 在副熱帶中緯度地區主要是綜觀尺度擾動轉換能量給平均流，CK^W 項在西太平洋副熱帶中緯度地區則是低頻振盪擾動轉換能量給綜觀 尺度的擾動成長發展。

在 活躍期的時候，CK^M項(圖 6.4b)的正值區往東延伸至 170°E，大值 的區域往西移動延伸。CK^W項(圖 6.4e)的大值區在熱帶地區往東西方 向延伸，約在 120°~140°E和 160°E~170°W。比較CK^M項和CK^W項，可以 發現在中太平洋 170°E~170°W的區域，主要的貢獻來自於CK^W項，顯 示在此區域主要是低頻振盪轉換能量給綜觀尺度的擾動成長發展。

西太平洋副熱帶中緯度地區，則和非活躍期相似，CK^M項有負的貢 獻，CK^W項有正的貢獻。分析活躍期減非活躍期的結果顯示，CK^M項(圖

6.4c)在熱帶地區 160°E~180°，能量轉換增加，和西風異常的區域相符 合，120°~140°E的地區也有能量轉換增加，和上述低壓增強的位置相 近，而 140°~160°E低緯度地區則有減少的現象。CK^W項(圖 6.4f)和CK^M 項相似，在熱帶地區 160°E~180°和 120°~140°E有增強的現象，140°~160

°E有減弱的情形，此結果和秋強颱生成位置往東西方向延伸相對應，

顯示平均流和低頻振盪動能與綜觀尺度擾動動能的轉換，可能對秋颱 生成的年代際變化，具有相當的重要性。當颱風往副熱帶中緯度移動 的時候，不論在非活躍期還是活躍期，平均流都是不利於颱風的發 展，非活躍期綜觀尺度擾動轉給平均流的能量較多。

活躍期的秋強颱生成位置比非活躍期偏東(160°E~180°)，在西太平 洋的生成個數較非活躍期多(120°~140°E)，平均流和低頻振盪轉給綜觀 尺度擾動動能的成長發展，其中差異也是活躍期比非活躍期高，在此 我們進一步探討兩地區CK^M項和CK^W項能量轉換的大小。圖 6.5 為這 兩個地區，CK^M和CK^W垂直積分後的區域面積平均能量。在中太平洋 地區(圖 6.5a)，平均流方面的貢獻，在非活躍期的時候是負值，即綜 觀尺度擾動轉換能量給平均流，不利成長發展，低頻振盪擾動則皆呈 現正的貢獻，其非活躍期和活躍期的值都比平均流高，顯示在此區域 主要貢獻為低頻振盪的能量轉換。活躍期減非活躍期後，兩項對年代 際變化的貢獻是同等重要的。在西太平洋地區(圖 6.5b)，不論非活躍

期還是活躍期，平均流和低頻振盪擾動的能量都是轉換給綜觀尺度擾 動。比較兩地區的結果顯示，不論CK^M項還是CK^W項，在西太平洋地 區的能量轉換貢獻都比中太平洋多，即西太平洋地區的平均流和季內 振盪皆轉換較多能量給綜觀尺度擾動成長發展。活躍期減非活躍期 後，兩者年代際變化的貢獻也是同樣重要，不能忽視的。

分析正壓能量轉換的CK^M和CK^W兩項垂直剖面(圖 6.6)，發現CK^M 項的訊號主要是在中、低層，極大值在低層，非活躍期和活躍期都有 正的能量轉換，高層有負的能量轉換(圖 6.6a和 6.6b)，顯示在中、低 層平均流轉換能量給綜觀尺度擾動發展，高層則是綜觀尺度擾動轉換 能量給平均流，不利擾動發展。而CK^W方面(圖 6.6d和 6.6e)，非活躍 期和活躍期在高層有較明顯的正能量轉換，在中太平洋低層的訊號則 不明顯，顯示在中太平洋低頻振盪轉換能量給綜觀尺度擾動，主要來 自於高層。而在西太平洋地區(120°~140°E)，垂直整層都有正的能量轉 換，顯示低頻振盪均把能量轉換給綜觀尺度擾動發展成長。分析活躍 期減非活躍期的結果顯示，在中太平洋地區(160°E~180°)，CK^M項(圖 6.6c)在中、低層有增強的現象，CK^W項(圖 6.6f)在高層也有很明顯的增 強現象，表示在此地區平均流和低頻振盪擾動都轉換更多能量給綜觀 尺度擾動，皆有利擾動發展成長。在西太平洋地區，CK^M項在低層主 要有增強的情形，平均流轉換更多能量給綜觀尺度擾動發展。CK^W

項在中低層有增強的現象，顯示在中低層轉換更多能量給綜觀尺度擾 動發展成長，中太平洋(160°E~180°)和西太平洋(120°~140°E)兩區域CK^W 的垂直分佈不盡相同。

為了探討正壓能量轉換的各項擾動動量傳送，我們將其六項分開 來看。首先是探討平均流和綜觀尺度擾動動能之間轉換的部份(CK^M 項)。上述提到平均流轉給綜觀尺度擾動的能量主要來自於低層(圖 6.6)，在此我們分析 850mb的風場與各項能量轉換的關係，發現主要

以

x

擾動的成長經由wave accumulation的理論相符合(Sobel and Bret

1999；Kuo et al., 2001；Hsu et al., 2009)。此項主要和東西方向風的輻 合有關(

herton,

x

限於 130°~150°E的地方，正的能量轉換的大值區亦侷限於此地區。活

躍期的時候，除了

u

^u

 u

v

 ^u

 v

 ^v

帶太平洋地區，往東西方向延伸(圖 6.7d、6.7e和 6.7f)。前兩項與西風

accumulation 相關(圖 6.8a)。在活躍期的時候，10°N 西風增強向東延伸，

提供較有利的環境使綜觀尺度擾動發展成長。

換(CK^W項)。CK^W包含CK^W1和CK^W2兩項，前者和CK^M項相似，僅將綜

與綜觀尺度擾動( >0)的相位配置，有利於低頻振盪轉換能量給綜

較為顯著(圖 6.9a、6.9b、6.9d、6.9e、6.9f 和 6.9h)，表示此地區不論在 水平還是垂直方面，東西方向風場梯度的影響較為重要。此三項不論

量給颱風成長發展。

七、結論與討論

本文使用 JTWC 提供的西北太平洋地區颱風的最佳路徑資料，將 過去 63 年的秋颱做統計分析，其生成個數資料經過 11 年滑動平均，

濾除高頻率的雜訊後，發現秋強颱具有明顯的年代際變化，在此界定 出秋強颱非活躍期在 1973~1982 年，秋強颱活躍期在 1987~1996 年。

進一步分析兩時期颱風的生成位置、生命史和通過頻率，發現秋強颱 在非活躍期的時候，生成位置主要集中在 140~160°E 的地區，活躍期 的生成位置則往東西方向延伸，平均生命史較非活躍期長，兩時期的 生成幾乎都在 20°N 以南。而颱風移動通過頻率，在活躍期往東延伸 之外，也有較多往北、東北方向轉向的情形發生。

非活躍期和活躍期的環境場差異方面，活躍期在太平洋熱帶地 區，SST 大致都有增暖的現象，其中以中太平洋和東太平洋最明顯，

為高海溫異常區。在中太平洋副熱帶地區有降溫的現象，整體有南北 方向的 SST 年代際變化。環境水氣含量和海溫類似，在活躍期的時候 有較高的水氣含量，較暖海溫伴隨較多的水氣對颱風形成發展提供有 利的條件。兩時期低對流層風場型態差異不大，活躍期的東西方向風 場輻合區往東延伸。活躍期減非活躍期的結果顯示，太平洋高壓減 弱，相對渦度增加，氣旋式異常環流有助於水氣輻合，對於颱風的形 成發展更為有利。高層上升運動方面，活躍期的最大上升運動區有東

移的現象，可能和活躍期秋強颱生成位置偏東有關。在近赤道區，西 太平洋上升區增強，東太平洋下沉運動也增強，此年代際變化的東西 方向沃克環流和 ENSO 有極大的差異。

從能量的角度來看，秋強颱活躍期，颱風生成位置往東西方向延 伸趨勢，低層的大尺度氣旋式異常環流和西風異常，以及海溫的增暖 使綜觀尺度擾動正壓能量轉換和擾動斜壓能量轉換增強並向東延 伸，有利於綜觀尺度擾動的成長(包含颱風)的生成與發展。此外，颱 風的生成位置往東延伸，較長的時間位於海面上，沿著颱風移動的路 徑上有較多的機會獲得能量，可能形成強颱的機會較高。當颱風往副 熱帶中緯度地區移動的時候，正壓能量轉換為負值，不利綜觀尺度擾 動成長，斜壓能量轉換在副熱帶中緯度地區則是正值，顯示當颱風在 西太平洋上，往北方移動到副熱帶中緯度地區的時候，正壓能量轉換 也許是造成颱風強度減弱的原因，此時的斜壓能量轉換則扮演著維持 擾動成長的重要角色。

斜壓能量轉換極大值出現在高層，即潛熱釋放使高層的綜觀尺度 擾動增強。正壓能量轉換包含綜觀尺度擾動和平均流之間的能量轉換 (CK^M)以及綜觀尺度擾動和低頻振盪之間的能量轉換(CK^W)兩項。CK^M 項的訊號主要是在中、低層，和過往的研究所提到的情形相似。CK^W 項的訊號則主要是在高層，之前甚少有文獻探討。在中太平洋地區，

不論活躍期還是非活躍期，CK^W項的貢獻比CK^M大，即低頻振盪比平 均流轉換較多動能給綜觀尺度擾動發展成長。由於高層的CK^W和低層 的CK^M能量轉換在活躍期的時候均增強，使此地區綜觀尺度擾動(包含 熱帶氣旋)的發展環境更有利，生成位置的東移，生命期較長，間接 使颱風發展成強颱的機會提高(Wang and Chan, 2002；Chan and Liu, 2004；Camargo and Sobel, 2005)。

貢獻為主。第一項和wave accumulation有關(Sobel and Bretherton, 19 Kuo et al., 2001；Hsu et al., 2009)，在活躍期的時候，西風異常與氣旋

式異常環流的向東延伸，使

發展成長。

地區綜觀尺度擾動發展的重要因素。另外，活躍期此地區整體CK^W 項的能量轉換增強，並向下延伸至中、低層，可能是除海溫增暖，斜 壓能量轉換增強外，影響熱帶氣旋的生成位置往西延伸的重要因素之 一，有待進一步討論與分析。

參考文獻

Camargo, S. J., and A. H. Sobel, 2005: Western North Pacific tropical cyclone intensity and ENSO. J. Climate, 18, 2996–3006.

Chan, J. C. L., and Shi J, 1996: Long-term trends and interannual variability in tropical cyclone activity over the western North Pacific. Geophys Res Lett 23, 2765–2767.

Chan, J. C. L., 2000: Tropical cyclone activity over the Western North Pacific Associated with La Nina event. J. Climate., 13, 2960-2972.

Chan, J. C. L., 2000: Tropical cyclone activity over the Western North Pacific Associated with La Nina event. J. Climate., 13, 2960-2972.