環境場結構分析

a.綜觀環境場與中尺度環境場之耦合

對流系統之所以發展，除了氣流輻合、地形舉升效應及水氣供應 之外，大氣各高度層的綜觀環境場亦對中小尺度天氣系統有所影響，

因此從 CTL 組模擬 925、500、200 hPa 各層重力位高度場、風場及輻 合場(圖 4.19)分析其與臺灣上空的對流系統之關係。模擬 24 h 時(圖 4.19a)，大氣底層(925 hPa)的強烈輻合帶位於臺灣東半部，主要由颱 風外圍的南風、來自太平洋的東風及東北季風會集而成，而在相同位 置之中層(500 hPa)，花蓮、宜蘭一帶仍有輻合現象，有利對流持續向 上發展，而台東地區則轉為輻散，顯示對流發展高度不如臺灣東北半 部；到了高層(200 hPa)，臺灣受一高壓系統籠罩，全區以輻散為主。

此種大氣中低層輻合，高層輻散的環境場組合，極有利於臺灣東岸的 對流系統發展。

在模擬 36 h(圖 4.19b)，臺灣上空大氣底層之強輻合區域略為北移，

分布在臺灣東北半部，此時的中層則無明顯的輻合/散場，但太平洋 副高出現東退且向南延伸的情況，使臺灣東側轉為東風，致使低層輻 合帶北移。高層雖仍有高壓存在，但輻散現象僅在北臺灣較為顯著，

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因此環境場較有利臺灣東北部的對流向上發展。

模擬 48 h(圖 4.19c)，臺灣地區在 925 hPa 的輻合位置僅剩宜蘭、

台北一帶，其餘區域則出現強烈的輻散，此時期的 500 hPa 層仍無顯 著的輻合/散場，太平洋副高更為南伸，持續在臺灣上空提供南風分 量，讓底層對流帶逐漸北移，而在 200 hPa 處，北臺灣上空出現了微 弱的輻合場，與低層對流位置相符，不利垂直方向的發展，是故對流 系統因高層氣流阻塞而開始減弱。

b.臺灣東部海面對流形成機制之時序變化

從前面章節之敘述可發現，進入臺灣地區造成強降水發生之對流 系統，主要生成於臺灣東部海面，因此，此小節將利用 B-B’剖面(圖 4.15)進一步討論有利於對流形成的各種動力及熱力機制的時序變化，

藉以進一步釐清臺灣東部各地對流之成因。

首先由 10 月 2 日 0000 UTC 至 4 日 0000 UTC 觀測之雷達回波(圖 4.16a)與 CTL 組模擬(圖 4.16b)之時序圖相互對照，兩者回波強度及 演化相似，雖然在回波出現的時間及位置有些許落差，但整體而言 CTL 組對於臺灣東岸對流系統的掌握大致良好。

在模擬期間(圖 4.20b)，對流回波的生成及移動可分為三個階段，

初期為 12 h 至 24 h 間，臺灣南端有強度達 50 dBZ 的回波隨著時間

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因。

對照至相對渦度及垂直速度時序圖(圖 4.21c,d)，可發現相對渦 度與垂直速度高值區相似，表示相對渦度增強時該處有明顯的上升氣 流，增加對流強度。此外，值得一提的是，在 40 h 時的臺灣東北外 海(350 km 處)有一相對渦度極大值，此處恰好為第三股北上回波的 停留位置，由來自南風、東風及微弱西風三個方向氣流輻合造成上述 的氣旋式環流，不過該處的上升氣流速度並未因此而較其他位置增加。

推測是因熱力機制未能有效的支持所致。再者，從圖 4.19e 可見到，

模擬 12-24 h 間，100-300 km 處，相當位溫高的暖濕空氣分布位置 與第一股對流回波位置相符，動力及熱力機制皆對於對流系統發展提 供幫助，然而在之後兩波北上的對流生成過程中，空氣的相當位溫降 低，且長期停佇在東北海面上的對流亦無暖濕空氣的支持。另外，從 對流穩定度(圖 4.19f)亦可以看見相似情況，僅在南邊(100-250 km) 有較高的對流不穩定度出現，宜蘭外海(400 km 處)的穩定度則相對 下較高些。由上述推測，北邊的對流系統主要倚靠動力機制形成，熱 力機制則為南側對流提供適合發展的條件。

c.小結

整體而言，在模擬 24-36 h 之間，臺灣東北半部的中尺度對流系

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統疊加在綜觀尺度系統上，在底層氣流輻合及高層氣流輻散的搭配下 產生對於劇烈降水有利的條件。而在 36-48 h 之間，由於低層輻合位 置受中層太平洋副高位置及風向改變的影響逐漸北移，而高層的輻散 場不復見，因此對流系統強度開始減弱。

而在臺灣東部海面對流形成機制之時序變化的分析中得知，在模 擬期間大約有三股對流回波從臺灣南邊北上並停留在宜蘭外海持續 發展，第一股回波主要由東風及南風氣流輻合而成，且所在位置空氣 的相當位溫高、大氣對流不穩定，故回波強度大，而後兩者及宜蘭外 海上的回波成因主要受到動力機制影響，並有微弱的氣旋式環流形成，

增加對流強度。

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