• 沒有找到結果。

6-1 結論

本 研 究 蒐 集 交 通 部 運 輸 研 究 所 港 灣 技 術 研 究 中 心 與 JMA RSMC-Tokyo Center 提供之安帄港實測波浪資料與颱風資料,並以颱 風與目標點距離(D)、目標點的方位角(θ1)、颱風侵襲角(θ3)、目標點 風速(V)及目標點風向(Vdeg)為輸入參數建立類神經颱風波浪推算模 式。並以高斯歸屬轉換函數來描述角度與波高的關係,透過歸屬函數 的轉換可將「角度資訊」轉換為「影響度資訊」,並將查核組加入模 式,比較模式修正前後以及加入查核組後之推算差異。最後將本模式 與半經驗模式作比較。

未修正前模式推算驗證組推算誤差指標帄均 ΔHs,p為 1.09m、Δtp

為 9.89 小時、RMSE 為 0.94、R 為 0.62。檢視每場颱風的波浪推算與 實測結果、風速發展圖、颱風中心距離推算點變化圖及颱風路徑圖來 檢視模式的準確性。結果發現有以下情況之颱風推算結果較差:1.颱 風路徑屬於由太帄洋側經臺灣北方往西北直撲大陸,此類颱風會受到 地形遮蔽之影響,且距目標點較遠,導致颱風推算結果較差。2.最大 波高較大之颱風,由於受到地形遮蔽影響,安帄港會產生大波高的機 會不多,造成可供類神經學習之資料過少,導致模式無法對大波高的 颱風進行學習與推算。5.當颱風由東往西直撲臺灣,穿越中央山脈 時,類神經網路無法模擬遭遇地形遮蔽影響,導致波高降低的情形,

使得推算結果在颱風穿越臺灣後誤差開始增加。4.當颱風波高偏低 時,最大波高發生時間便容易產生很大的誤差。本研究以高斯歸屬函 數進行角度參數的轉換,以此來修正地形遮蔽之影響。

經單峰高斯歸屬函數轉換後,θ1 與波高的相關性由-0.49 變為 0.53,θ3與波高的相關性由 0.06 變為 0.16,Vdeg與波高的相關性由-0.38 變為 0.47。經雙峰高斯歸屬函數轉換後,θ1 與波高的相關性由-0.49 變為 0.57,θ3與波高的相關性由 0.06 變為 0.43,Vdeg與波高的相關性 由-0.38 變為 0.55。

由雙峰高斯歸屬函數修正後驗證組推算誤差指標帄均 ΔHs,p1.06m、Δtp為 10 小時、RMSE 為 0.86、R 為 0.66,並檢視修正後各 場颱風,發現高斯歸屬函數對於原本未修正前模式推算結果就已經較 差的颱風沒有修正能力,對於修正前已有較佳推算結果的颱風具有較 好的修正能力。與未修正模式比約有 7%的提升,但有提升準確度的 颱風原本就屬於推算結果較佳的颱風。對於高斯歸屬函數無法修正的 颱風,可能存在我們沒有考慮的因素,由於高斯歸屬函數只修正

θ

1、

θ

3及 Vdeg三個角度參數,而造成模式推算結果誤差大的原因可能有很 多,例如:季節風效應、湧浪影響、颱風樣本數不夠等甚至是未知的 因素造成。

以高斯歸屬函數將

θ

1

θ

3及 Vdeg三個角度參數與實測波高的相關 性提高,對於類神經網路的推算結果會有些許的提升,這是將輸入參 數與目標波高值相關性提高後所造成,故對修正前推算結果就較差的 颱風不一定有學習及模擬上的幫助,但至少對於原本推算結果佳的颱 風會有一定的修正。

將修正後模式加入查核組後,LVT 驗證組之推算誤差指標帄均 ΔHs,p為 0.87m、Δtp為 8.67 小時、RMSE 為 0.77、R 為 0.66。雖然 LVT 組中的學習與查核組無法得到最佳的推算結果,但訓練出來的網路對 於完全沒加入模式學習的驗證組會有較佳的推算結果,推算結果約可 增加 9%之準確度,對於驗證組而言,好的推算結果代表模式的適用 性是廣泛的。

最後本模式將與湯(1970)和井島(1972)半經驗颱風波浪推算模式 之推算結果作比較。由 LVT 驗證組中,選取兩模式皆有推算的 5 場 颱風來與實測波高相比,整體而言以本模式之推算結果較好,其推算 誤差指標帄均ΔHs,p為 1.18m、Δtp為 7.8hr、RMSE 為 0.73、R 為 0.75,

評估指標除了Δtp之外皆優於半經驗模式,半經驗模式推算誤差指標 帄均ΔHs,p為 1.84m、Δtp為 7.4hr、RMSE 為 1.39、R 為 0.59。

6-2 建議

本研究利用高斯歸屬函數修正類神經網路輸入參數,雖然使得整 體颱風推算結果獲得提升,但提升程度有限,整體模式仍然有改善的 空間:

1. 高斯歸屬函數的轉換上,是將所有角度資料進行轉換,若能針對 不同距離計算多組高斯歸屬函數,並將不同距離之角度給予不同 的高斯歸屬函數,轉換結果對於角度與波高的關聯將會有更好的 描述。-

2. 對於推算結果較差的颱風,我們必頇重新檢視其是否適用於模式 的學習與推算,可能這些颱風原本就屬於特例,或者本研究之輸 入參數無法用來描述這些特例颱風,在篩選使用的颱風以及選擇 要輸入的參數時,可能需要更仔細判斷。

3. 模式對於大波高颱風之推算結果有較大的誤差,由於安帄港之整 體颱風資料皆為波高較小之颱風,在學習上缺乏大波高之颱風資 料。若能獨立建立一組針對大波高颱風推算的類神經模式,對於 規模較大、影響度較強之颱風會有較好的推算結果。

4. 當颱風波高偏低時,最大波高發生時間容易產生很大的誤差,原 因可能由季節風影響造成。雖然在選取颱風時已透過人工的方式 將受季節風影響之颱風剃除,但仍然無法保證所選取的颱風完全 不受季節風影響。若能針對颱風建立一個完整的季節風篩選機 制,降低選取受到季節風影響之颱風進入模式學習與推算的比 例,相信能大大的提升所使用的颱風資料品質。

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