第二章 資料分析與研究方法
2.1 使用資料介紹
(1) ERA-Interim
歐洲中長期天氣預報中心( European Centre for Medium-Range Weather
Forecasts; ECMWF)所提供之長期全球再分析資料(ERA-Interim)，其資料起始時間 為 1979 年 1 月 1 日迄今，時間解析度為每六小時一筆資料，空間解析度約為 75km (0.75⁰*0.75⁰)，垂直以壓力座標分為 37 層：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 百帕。本研究使用變數如下：總水氣量(Total Column Water Vapor;TCWV)、相對溼度、溫度、海表面溫度、地面氣壓、總降雨 量等。選取分析時間為 1979 年到 2009 年的 6 至 10 月，大氣溫度資料垂直上使用 1000 至 200hPa，另外降水資料為模式預報，僅取 06, 12 時之第一預報時間資料。
(2) NECP-CFSR
美國國家環境預報中心(National Center for Environmental Prediction; NCEP) 所提供之氣候預報系統再分析全球資料(Climate Forecast System Reanalysis;
CFSR) ，其資料起始時間為 1979 年 1 月至 2010 年 12 月，空間解析度為 30/50km (0.3125⁰/0.5⁰)兩種，垂直共 37 層。本研究使用可降水量(Precipitable Water; PWAT，
與 TCWV 相同)、溫度、表面溫度、地面氣壓等，選用時間為 1979 年到 2009 年的 6 至 10 月，大氣溫度資料垂直上使用 1000 至 200hPa。
(3) TRMM
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美國太空總署所提供之熱帶降雨觀測計畫(Tropical Rainfall Measuring Mission;
TRMM) 之衛星降水資料，為美、日合作之衛星利用微波頻道反演估計三小時累積 降雨，起始時間為 1997 年 11 月 27 日迄今，每三小時一筆，為前後一個小時半之 總累積降雨，空間範圍為南北緯 50 度以內，解析度為 25km(0.25⁰*0.25⁰)。本研究 選用 1998 年到 2009 年的 6 至 10 月，並僅取 06 時的總降水量資料作分析。
(4) JTWC Best Track
熱帶氣旋的路徑採用聯合颱風警報中心(Joint Typhoon Warning Center; JTWC) 所提供的西北太平洋地區，熱帶氣旋最佳路徑分析資料(Best Track)，每六小時一 筆，包含中心位置、一分鐘平均最大風速等等，本研究使用 1979 年 6 月到 2009 年 10 月，最大風速大於 17(m/s)即熱帶風暴(Tropical Storm)等級以上之資料。
2.2 模式資料介紹與颱風偵測選取
(1) MRI-AGCM 模式介紹
以日本氣象廳(Japan Meteorological Agency; JMA)氣象研究所(Meteorological Research Institute; MRI)發展的高解析度大氣全球環流模式(MRI-AGCM)，模擬氣候 推估未來。此模式採用時間切片(time-slicing)的實驗設計，模擬現在(1979-2003 年)、
近未來(2015-2039 年)和 21 世紀末(2075-2099 年)。在模擬未來氣侯時，以大氣海 洋環流耦合模式(CMIP3-AOGCMs)推估未來海溫(A1B)的上升幅度與該段時間內 的線性變化趨勢，再加上現在海溫的年際變異，得到未來(如 2075-2099 年)海溫變 化，再以此合成的海溫驅動高解析度的大氣環流模式，推估未來之氣候變化。
模式每 6 小時提供一筆三維空間資料，包括風場、溫度場、濕度場、重力位
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場等等，空間解析度為 TL 959，約 20km，垂直方向共 60 層。本研究僅取可降水 量(Precipitable Water; PWAT)、溫度場資料，空間範圍為西北太平洋地區(10⁰N-30⁰N, 110⁰E-160⁰E)，溫度場垂直方向僅取四層(surface、850hPa、500hPa、200hPa)，選 用現在(1979-2003 年)與 21 世紀末(2075-2099 年)時間切片的六到十月資料。
(2) 模式熱帶氣旋偵測
(d) 暴風中心 2⁰內，需有(200-1000hPa)高度差之最大值(梯度須>500m per4⁰)。
(e) 熱帶氣旋 6 個小時(1 個 time-step)內不超過 400km 的距離。 風頻繁的季節。主要研究變數是總水氣量(無論是 EC 的 TCWV(Total Column Water
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Vapor)或是 NCEP 的 PWAT(Precipitable Water)，下文都稱作總水氣量)，以及海表 面氣壓到 200hPa 的垂直積分平均溫度場，垂直積分過程考慮大氣質量。。 析度的資料，綜合以上兩點，本研究選擇使用的資料為 EC-interim 與 NCEP-CFSR 的再分析資料(Reanalysis data)。以下為利用前段方法比較兩者資料的討論，並且配
10 討論後，發現這應該是 NCEP-CFSR 在資料同化過程中因為加入微波衛星(AMSRE) 後導致高、中層大氣之總水氣量遽增所致。
由於本研究主要分析溫度場和總水氣量的年際變異，CFSR 總水量資料有明顯 瑕疵不適用，所以本研究採用 EC-interim 作為主要研究資料。
2.4 颱風之總水氣量定義與檢驗
本文選取的 1979 到 2009 年生成於六到十月的颱風資料，並且只考慮西北太 平洋範圍(0-30⁰N, 100-180⁰E)內之颱風(最大風速達到 17 公尺每秒，包含弱颱，亦 即熱帶氣旋)。為了避免陸地對颱風水氣的複雜影響，當暴風中心登陸之後，該颱
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2.6 顯著性檢驗與蒙地卡羅法
(1) Student’s T-Test
迴歸分析之檢定方式利用Student’s T-test。t-value= 𝑆𝑆𝑥(α−α0)
本研究利用蒙地卡羅法 (Monte-Carlo)，給予水氣增加率參考的誤差範圍。此 法乃利用隨機性和大量的重複的計算以推估理想結果。在迴歸分析中，將年際相 減得到的 465 筆差值隨機移除其中約 5%的資料後，計算迴歸係數和水氣增加率，
並重複計算一萬次，最後將一萬筆水氣增加率的值依序排列，取其前後各 2.5%百 分位的數值，作為 95%信賴區間 (2 個標準差範圍)。
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最大風速 17 m/s 以上)，並參考中央氣象局和 Saffir-Simpson Scale，將颱風以不同 強度分類，分別為：弱颱等級(TS，17-32 m/s)、中颱等級(TY(cate. 1+2)，33-50 m/s)、
強颱等級(STY(cate. 3+4+5)，>51m/s)。