第五章 擾動渦度收支結果分析
5.1 移行速度與大尺度風場
圖 5.1a 為 10 天以下 850hpa 擾動渦度標準偏差圖。擾動渦度變異大的 區域位於台灣至日本附近,由中國東南岸經過台灣向東南延伸有明顯的延 伸區(tongue),此延伸區剛好與我們篩選出來的 75 個個案之颱風路徑吻合 (圖 4.3),為擾動傳遞的主要路徑。進一步將擾動渦度於 0-30°N,110-170
°E 區域做 EOF 處理,取 EOF1 分析擾動波列的傳遞與結構。擾動波列呈現明 顯的東南向西北走向的波列(圖 5.1b),波長約為 2600 公里,分布與前人做 夏季綜觀尺度擾動線性迴歸結果類似(Lau and Lau 1990, Sobel and Bretherton 1999),為東南向西北傳遞的波列,與 Lau and Lau(1990)計算 1980-1987 年 JJA 結果 2500 公里相近。
因為所有颱風個案經過 125-130°E 時的位置不同,為了能方便分析颱 風移行方向與速度之間的關係,我們將所有颱風資料進行平移。本研究將 颱風第一次經過 125-130°E 時的時間定義為平移後 0 時,颱風 850hPa 渦度 中心位置為平移後新坐標中心(0,0)。1992 年 7 月 10 日第二快(Fast2)的個 案,平移前及平移後的渦度分布如圖 5.2 所示。原先通過 125-130°E 時,
850hPa 渦度中心位置是(15°N,125°E)(圖 5.2a),我們將此位置平移至新坐 標中心(圖 5.2b),並將所有網格點的資料以此新座標作平移。
為了合成颱風個案,我們將所有颱風平移。圖 5.3 顯示 20 個個案 0 時
及 24 小時後的經緯度位置。較快的個案大多往西北前進(圖 5.3a),角度多 數在 0-45 度以內,平均 24 小時移動至少 2°× 2°個經緯度以上。較慢的個 案,雖然大多仍向西北前進,但有兩個個案角度較大,平均 24 小時移動不 超過 2°× 2°個經緯度,顯示在 125-130°E 區間 24 小時內較快的個案一致 向西北前進,較慢的個案路徑較偏北且不規則,以上現象都與上一章探討 颱風路徑的結果相呼應。
最後我們選取 24 小時後移動方向類似的個案進行合成,如圖 5.3 所 示,較快的個案為深綠色框框的 8 個個案(圖 5.3a),較慢的個案為淺綠色 框框的 8 個個案(圖 5.3b)。
西北太平洋的颱風除了受到季節平均駛流與自身強度的影響外,也可 能受到季內震盪的影響。為了探討颱風移行速度與背景場的關係,我們使 用 1991-2010 年 7-9 月的 850hPa 緯向風場濾波,取出 10-90 天的波段,在 0-30°N,110-170°E 區域做 EOF 處理,並取當中的 EOF1 進行分析。本文定 義其特徵向量大於一個標準偏差為西風相位,共 319 天,小於負一個標準 偏差為東風相位,共 252 天。圖 5.4a,b 顯示 10-90 天的東西風相位風場,
西風相位時在西北太平洋有氣旋式環流(圖 5.4a),氣旋中心位於(20°N,135
°E),東風相位時有反氣旋式環流(圖 5.4b)。疊加季節平均後之 10 天以上 風場如圖 5.4c 和圖 5.4d 所示。西風相位時呈現一個很強的季風槽(圖 5.4c)。東風相位時季風槽減弱西退(圖 5.4d),西北太平洋由副高主導。季
風槽常伴隨強對流,增加中低對流層的相對濕度,減少垂直風切,增強高 層輻散與低層輻合,有利颱風生成(Wu et al. 2012)。此外由於 MJO 西(東) 風相位時,有較大(小)的正壓能量轉換,以及較強(弱)的擾動可用位能轉 換成擾動動能(PAPEPKE),有利(不利)旋生(Maloney and Dickinson 2003;Kim et al. 2008)。
圖 5.5 為颱風移行速度與東西風相位關係圖。圖中顯示無論是慢或快 的個案,很少出現在東風相位,此可能與東風相位背景場不利旋生有關 (Gray 1979, Harr and Elsberry 1995, Holland 1995, Chan 2000, Elsberry 2004),生成的颱風較少,使得較少颱風於東風相位通過 125-130°E。與圖 5.4 的現象一致。較快的個案多發生在 ISO 西風相位時(圖 5.5),從背景場 來看(圖 5.4c),因 ISO 西風相位時,季風槽向東延伸,季風合流區延伸至 140-160°E,使颱風生成位置也向東延伸至 140°E 以東(圖 4.4a),整體風場 也有利颱風西行。較慢的個案則多發生在氣候平均時期,其背景場類似氣 候季節平均(圖 4.1a),顯示颱風較易生成在 125-140°E 附近,風場提供駛 流較弱,可能使颱風移動較慢。
圖 5.6 顯示在颱風 0 天時,10 天以上波段(季節平均+10 到 90 天振 盪)850hPa 風場渦度合成圖。較快與較慢的個案,在大尺度環流分布上有共 同的特徵,季風槽明顯的東伸,颱風中心都位於季風槽內。然而較快的颱 風個案大尺度環流較強(圖 5.6a),季風槽向東延伸,太平洋副高向西延伸,
使得在颱風中心位置,有較強向西北方向的駛流,加速颱風往西北前進,
這樣的結果與圖 4.4a 軌跡一致。較慢的個案,季風槽偏西,其渦度最大值 在颱風中心處,颱風中心大尺度風場風速微弱(圖 5.6b),顯示大尺度風場 主要在增強颱風強度,可能對移行速度貢獻較少。比較較快與較慢的個案,
本研究發現除大尺度風場差異外,颱風所在位置與大尺度環流之關係,也 可能影響颱風移行速度,將於下一節透過擾動渦度方程式診斷大尺度環流 對颱風移行速度的貢獻。