風處出現波數增加之現象。重力波最大振幅的波動在高度4 ~ 8 km 傳播，其主
不同。這是由於CI-641 個案在積分計算過程出現不穩定的現象，因此該個案選用
雖然本研究計算之 EDR1/3反映了大氣本身的亂流強度，卻無法反映航空器所
流診斷流程進行全球航路的亂流預報。若想要利用本流程進行亂流預報，或許可 以針對特定航路上的固定小範圍地點進行亂流強度預報 (例如常發生亂流事故的 日本南方外海等地區)，以提供航空界參考使用。
參考文獻
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附錄表
表3-1 ICAO Annex 3 技術文件定義之亂流強度分類 (ICAO 2007) Turbulence Intensity EDR1/3 Index
Severe 0.7 < EDR1/3
表4-2 CI-641 個案人員傷亡統計表 (ASC 2009)
傷亡情況 駕駛員 客艙組員 乘客 其它 小計
死亡 0 0 0 0 0
重傷 0 1 4 0 5
輕傷/無傷 0/2 10/5 25/118 0 35/125
總計 2 16 147 0 165
表4-3 CI-641 個案 WRF 模式之物理參數設定
WRF 參數化選項 參數化方法
mp_physics WSM 6-class graupel scheme ra_lw_physics RRTM scheme
ra_sw_physics Dudhia scheme
sf_sfclay_physics Monin-Obukhov Similarity scheme sf_surface_physics Thermal Diffusion scheme
bl_pbl_physics YSU scheme cu_physics Kain-Fritsch scheme
表4-4 BR-2196 個案航空器基本資料 (ASC 2006)
製造廠商 法國AIRBUS INDUSTRIE 製造日期 民國93 年 4 月 22 日
表4-6 BR-2196 個案 WRF 模式之物理參數設定
WRF 參數化選項 參數化方法
mp_physics WSM 3-class graupel scheme ra_lw_physics RRTM scheme
ra_sw_physics Dudhia scheme
sf_sfclay_physics Monin-Obukhov Similarity scheme sf_surface_physics Thermal Diffusion scheme
bl_pbl_physics YSU scheme cu_physics Kain-Fritsch scheme
附錄圖
圖 1-1 航空器在飛行過程中可能遭遇到之大氣亂流來源 (Lester 1994)。
圖1-2 1972 年 7 月 7 日 T-28 飛機第四次雷暴穿越實驗的垂直剖面與飛行記錄資 料。上圖為垂直剖面，其中等值線 (實線與虛線) 為雷達回波強度 (dB)，
最上方的M 和 S 分別代表嚴重亂流，LICE、MICE 和 SICE 分別表示輕 度、中度與嚴重積冰，另有標示飛行路徑；下圖為飛行記錄資料，標誌 為圓形、方形與三角形分別表示垂直風場速度 (ms-1)、巡航高度 (km) 和 液態水含量 (gm-3)，最下面的線代表 EDR1/3 (cm2/3s-1) (Sand 1976)。
圖 1-3 論文架構以及亂流事故診斷流程圖。
WRF模擬提供 WISCDYMM之初始場
進行降尺度模擬 (第二章)
利用二維波譜分析 定量描述重力波特徵
(3.1節)
利用亂流指數 EDR
1/3計算飛機巡航空層
之亂流空間分佈 (3.2節)
總結與討論 (第五章) 實際晴空亂流個案
第四章
圖 2-1 WISCDYMM 與 WRF 模式結合流程 (左) 及結合示意圖 (右)。黃色方框 為WRF 三巢結構，紅色方框為 WISCDYMM 之模擬範圍。
圖 2-2 WISCOYMM 中的雲微物理過程相互作用途徑 (左) 與變數涵義 (右)。
圖 2-3 WISCDYMM 之初始熱胞擾動示意圖。
20 km + 3 K 4 km
Horizontal resolution : 1km × 1km vertical resolution : 0.2km
Time step : 2 sec
(a)
(b)
圖 3-1 (a) 波譜分析流程 (b) 二維時空剖面示意圖。
2D time-space section
intermediate spectrum
Power spectrum Case CI-641
The w of zonal cross-section at 14 km is stored at 30-s intervals from 45 min to 90 min
2D FFT and get the power
Filtered, smoothed over three adjacent bins, and normalized.
14 km x
2D section
y fixed
圖 3-2 亂流強度空間分佈之計算流程。
Power Spectral Density (PSD)
EDR
Case CI-641
1. The w at 12.2 km is stored at 2-s intervals from 55th min to 60th min at every grid.
2. Calculating the PSD.
1. Calculate mean velocity 2. Taylor’s hypothesis
2/3 5/3
( )
1E
uκ = α ε κ
−(a)
(b)
(c)
圖 4-1 CI-641 個案之飛行路徑 (粉紅實線) 與事故位置 (星點) (ASC 2009)。
圖 4-2 CI-641 個案航空器遭遇亂流之示意圖。其中 Cb 為積雨雲，飛行路徑 (藍 色箭頭) 與事故位置 (星點)，積雨雲約在航空器右後方 20 到 30 km 處。
(a)
(b)
圖 4-3 (a) 2008 年 10 月 2 日 00:00 UTC 之地面天氣圖。
(b) 同時間之 500 hPa 高空圖。
(a)
(b)
圖 4-4 (a) 2008 年 10 月 2 日 05:30 UTC 紅外線衛星雲圖。
(b) 同時間之可見光衛星雲圖。
圖 4-5 CI-641 個案之 WRF 模擬範圍及三巢設定圖。
(a)
(b)
圖 4-6 CI-641 個案之 WRF 模式 D1 輸出場 (2008 年 10 月 2 日 00:00 UTC) (a) 海平面氣壓圖。(b) 500 hPa 重力位高度圖。
圖 4-7 CI-641 個案，WISCDYMM 模式初始環境場之垂直剖面。
圖 4-8 CI-641 個案，WISCDYMM 之水相和冰相粒子總合之三維空間分佈圖，
等值面為qc + qi + qs = 0.05 gkg-1，模擬時間為3480 秒。
(a)
(b)
圖 4-9 CI-641 個案，WISCDYMM 在 3480 秒之緯向剖面圖 (Y = 28 km 之東西 切面)。等值線代表位溫，等值線間距 2 K；彩色部分代表垂直速度場；(a) 粗黑線為qc + qi + qs = 0.05 gkg-1，(b) 粗黑線為 qc + qi + qs + qr + qh = 0.05 gkg-1。
(a)
(b)
圖 4-10 CI-641 個案，WISCDYMM 在 (a) 3000 秒以及 (b) 3600 秒之緯向剖面圖 (Y = 28 km 之東西切面)。
(a)
(b)
圖 4-11 CI-641 個案，WISCDYMM 在 (a) 3000 秒以及 (b) 3600 秒之經向剖面圖 (X = 28 km 之南北切面)。
(a)
(b)
圖 4-12 CI-641 個案，WISCDYMM 在 (a) 3000 秒以及 (b) 3600 秒之水平剖面圖 (Z = 17 km 之水平切面)。
(a)
(b)
圖 4-13 CI-641 個案在 14 km 高度之 (a) 緯向以及 (b) 經向之垂直速度波譜。彩 色代表波譜，為了突顯波譜特徵，繪圖結果僅顯示最大2 因次數量級以 內的量值 (10-2 ~ 1 之 10 條等值線)。黑線代表水平相位速 (phase velocity)，
等值線間距5 ms-1。
圖 4-14 CI-641 個案，巡航空層 (12.2 km) EDR1/3之空間分佈圖。
圖 4-15 BR-2196 個案之航空器飛行路徑 (黑色實線) 與事故位置 (圓點) (ASC 2006)。
圖 4-16 BR-2196個案航空器遭遇亂流之示意圖。圖中標示飛行路徑 (藍色箭頭)、
事故位置 (星點) 以及雲系，航空器在雲系上空約 2 km 處。
(a)
(b)
圖 4-17 日本氣象廳 2005 年 3 月 28 日 (a) 06:00 UTC 以及 (b) 12:00 UTC 之地面天氣圖。
圖 4-18 日本氣象廳 2005 年 3 月 28 日 09:00 UTC 廣域雲層分析圖。
圖 4-19 日本氣象廳 2005 年 3 月 28 日 12:00 500 hPa 高空天氣圖。
圖 4-20 日本氣象廳 2005 年 3 月 28 日 12:00 300 hPa 高空天氣圖。
圖 4-21 日本氣象廳 2005 年 3 月 28 日 12:00 140° E 之經向剖面分析圖。
圖 4-22 BR-2196 個案之 WRF 模擬範圍及三巢設定圖。
圖 4-23 BR-2196 個案，WRF 模式 D1 輸出場 (2005 年 3 月 28 日 06:00 UTC)，其 中實線為海平面氣壓，彩色部分為6 小時累積雨量。
圖 4-24 BR-2196 個案，WRF 模擬 D1 之 500 hPa 高空圖。(2005 年 3 月 28 日 06:00 UTC)，其中等值線為重力位高度，箭頭代表風場向量。
圖 4-25 BR-2196 個案，WRF 模擬 D1 之 300 hPa 高空圖。(2005 年 3 月 28 日 06:00 UTC)，其中彩色部分為風速，箭頭代表風場向量。
圖 4-26 BR-2196 個案，WISCDYMM 模式初始環境場之垂直剖面。
圖 4-27 BR-2196 個案，WISCDYMM 之水相和冰相粒子總合之三維空間分佈圖，
等值面為q + q + q = 0.1 gkg-1，模擬時間為3750 秒。
圖 4-28 BR-2196 個案，WISCDYMM 在 3750 秒之緯向剖面圖 (Y = 28 km 之東西 切面)。等值線代表位溫，區等值線間距 2 K；彩色部分代表垂直速度場；
粗黑線為qc + qi + qs = 0.1 gkg-1，代表對流系統之外型。
(a)
(b)
圖 4-29 BR-2196 個案，WISCDYMM 在 (a) 3600 秒以及 (b) 3900 秒之緯向剖面 圖 (Y = 28 km 之東西切面)。
(a)
(b)
圖 4-30 BR-2196 個案，WISCDYMM 在 (a) 3600 秒以及 (b) 3900 秒之經向剖面 圖 (X = 28 km 之南北切面)。
(a)
(b)
圖 4-31 BR-2196 個案，WISCDYMM 在 (a) 3600 秒以及 (b) 3900 秒之水平剖面 圖 (Z = 6 km 之水平切面)。
(a)
(b)
圖 4-32 BR-2196 個案在 6 km 高度之 (a) 緯向以及 (b) 經向之垂直速度波譜。彩 色代表波譜，為了突顯波譜特徵，繪圖結果僅顯示最大2 因次數量級以 內的量值 (10-2 ~ 1 之 10 條等值線)。黑線代表水平相位速 (phase velocity)，
等值線區間5 ms-1。
(a)
(b)
圖 4-33 BR-2196 個案 EDR1/3之空間分佈圖。(a) 高度 10.3 km，計算時間從 3600 秒至3900 秒；(b) 高度 9 km 計算時間從 3780 秒至 4080 秒。
圖5-1 WISCDYMM 之水平解析度與最大 EDR1/3關係圖 (黑點)。紅色實線為 7 次多項式近似曲線，紅色表為此7 次多項式之方程式。