第二章 研究工具與方法
2.1 模式介紹
本研究使用之美國國家大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research, NCAR)發展的 Weather Research and Forecasting-Advanced Research Weather (WRF-ARW)全物理大氣模式 3.6.1 版，利用三維可壓縮、非靜力平衡的原始方程，並以 三階 Runge-Kutta scheme 進行時間積分。水平網格為 Arakawa C-grid 之交錯網格，
垂直上使用地勢追隨坐標(eta 坐標)，空間離散法則採用二階或六階 Runge-Kutta scheme。本模式可應用於實際大氣狀態的模擬，有隨渦旋中心移動之多重巢狀網格 Centre for Medium Range Weather Forecasts)之全球再分析場資料進行內插，空間解 析度為 0.25°⨯0.25°，時間解析度為 6 小時，垂直上有 38 層(表面層及 1000、975、
950、925、900、875、850、825、800、775、750、700、650、600、550、500、450、
400、350、300、250、225、200、175、150、125、100、70、50、30、20、10、7、
5、3、2、1 hPa)，以及 4 層土壤層，氣象參數有水平風、溫度、濕度、重力位高度、
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海平面氣壓等。
至於物理過程的設定上，積雲參數化採用 Kain-Fritsch scheme (Kain and Fritsch 1990)，只於 15 公里的最外層網格中使用；雲微物理參數化採用 WSM 6-class graupel scheme (Hong and Lim 2006)，三層網格皆使用；長短波輻射參數化採用 RRTMG (Rapid Radiative Transfer Model scheme for Global Models) scheme (Price et al. 2014)，
三層網格皆使用；邊界層參數化採用 YSU (Yonsei University) scheme (Hong et al., 2006)，三層網格皆使用。除了參數化以外，本研究在模擬開始前，使用數位濾波 法(Digital filter initialization, DFI)進行初始化(Lynch and Huang 1992)，能使模式之 初始場更為平衡，並提升颱風路徑及強度模擬之準確度。
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k 為 von Kármán 常數，Am為可用水氣量(moisture availability)，∆θ、∆q分別為海洋
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表面與模式最低層之間位溫及比濕的差異。公式(2-4)及(2-5)之中的 UST 由公式(2-6)求得，其中Umin為最低層風速及給定上限風速之中的最小值。為了大幅限制海 表熱通量，本研究將給定 1 ms-1之上限風速，此值低於實際颱風之近地面風速 1 – 2 個數量級，幾乎可忽略海洋之能量供給。特別注意的是，模式的風速不受上述人 為限制，只有在計算可感熱通量及潛熱通量才進行限制。
限制熱通量的區域則如圖 2.2 所示。除了控制組實驗(CTRL)以外，共有 7 個 限制不同徑向範圍海表熱通量的敏感性實驗。實驗編號中，IC 為 inner core (颱風 內核)的縮寫，在本研究指的是距離颱風中心 60 公里以內之區域，因為在控制組實 驗當中，快速增強後的颱風在 60 公里以內有較明顯的上升運動(如圖 3.6a)。IC 前 面的數字，除以 10 之後再乘上颱風內核半徑(60 公里)，即為限制區域之內邊界與 颱風中心的距離。舉例來說，15IC 是從 90 公里開始往外做海表熱通量的限制。而 限制區域的外邊界統一設定為 500 公里，因為在控制組實驗中，模擬實驗後期(54 – 102 h)之颱風 30 kt 風圈半徑約為 500 公里左右(如圖 2.3)。敏感性實驗開始於 24 h，並於 78 h 結束，積分時間為 54 小時，實驗結果將於第四章做詳盡的分析。
doi:10.6342/NTU201802028 赤道以北有太平洋高壓南側之東風波移入。聯合颱風警報中心(Joint Typhoon Warning Center, JTWC)於 2015 年 7 月 28 日 0600 UTC (台灣時間當日下午 2 時)認 定此東風波為熱帶擾動，並編號 93W。
颱風路徑及強度變化如圖 3.1 所示，依據中央氣象局(Central Weather Bureau, CWB)最佳路徑資料繪製。在 7 月 30 日凌晨四時(台灣時間)，日本氣象廳(Japan Meteorological Agency, JMA)及 CWB 先後升格其為熱帶性低氣壓，並於同日晚間 再升格為輕度颱風－蘇迪勒。由於中層太平洋高壓勢力穩固，因此位於高壓南緣的