降雨預報產品調整機制建置

考量防災單位水文水理模式之應用，建置以集水區為主的降雨 預報產品調整機制。調整目標係以氣象局所提供之6小時累積QPF6hr 官方產品為主，並同時在QPF6hr被拆解分配成為應用所需的逐時預 報之後，依據逐時所取得的觀測資料，調整小時預報資料。

一、雨量資料說明

以 下 將 利 用 QPESUMS 獲 得 的 未 來 1 小 時 降 雨 預 報 稱 為 RADQPF。一般而言，QPF6hr為每日02、08、14、20時取得，RADQPE 及RADQPF為每小時約10~17分之間時取得。並如圖5-2所示，首先 說明目前防汛應用上主要使用的QPESUMSQPF資料的產製方式。

圖 5-2 QPESUMSQPF 時間軸圖

由於QPF6hr為6小時累積產品，應用上必須拆解分配成為小時 資料方能提供下游使用單位進行逐時應用，目前將QPF6hr拆解分配 成為逐時資料的方式，係參考同時間所能取得CWBWRF_M04產品 最接近目前時間的預報，並由參考擷取該產品中對應時間段的雨

型，做為QPF6hr的分配依據。以圖5-2而言，若目前取得QPF6hr@02 的預報資料時，意思是取得03~08、09~14、15~20、21~02等四筆累 積六小時的預報降雨資料，在配合CWBWRF_M04可取得最新預報 的 對 應 時 間 的 雨 型 分 佈 後 ， 可 將 QPF6hr@02 拆 解 成 QPFHourly@02，並進行時間平移，取用其第2筆～第24筆預報雨 量，組成QPFHourly@03、QPFHourly@04～QPFHourly@07，其長 度分別為23、22～19小時。

最後，由於每小時可取得RADQPF資料，且目前此資料為短期 預報(一小時)中可信度最高的產品，因此將QPFHourly產品的第一 小時預報，以對應時間的RADQPF進行置換，產製目前下游使用的 QPESUMSQPF@02～QPESUMSQPF@07逐時預報產品。若以流程 圖表示，QPESUMSQPF的產製流程可如圖5-3所示。

圖 5-3 QPESUMSQPF 產製流程圖 二、集水區說明

以集水區為主的調整方式，係將所使用到的觀測或是預報網格 雨量產品，基於集水區的劃分，進行集水區面積平均雨量的計算。

集水區劃分的依據，為參考各河川局洪水預報系統中針對各中央管 河川流域所建置之集水區為主，如圖5-4所示。

圖 5-4 集水區分佈圖 三、預報雨量調整機制說明

由雨量資料說明可知，實務應用上所使用到的降雨預報產品主 要為QPF6hr與RADQPF，調整機制配合QPESUMSQPF的產製方式 設計為三階段，分別為QPF6hr、QPFHourly以及RADQPF調整，調 整的主要原則是參考各預報產品過去預報資料與事後觀測的比 較，找尋其差異關係進行未來預報資料的調整。調整進行時所使用 的雨量資料，係經過如圖5-4集水區劃分後，所計算之集水區平均 雨量為主，以下不另外說明。

(一)RADQPF 調整

參考圖5-5，對於初始時間T而言，已可獲得T時刻預報之雨 量 RADQPF ＠ (T)+1 以 及 過 去 一 小 時 取 得 的 觀 測 雨 量 RADQPE@(T) 與 預 報 雨 量 RADQPF@(T-1)+1 ， 在 時 間 軸 上 ， RADQPE@(T) 及 RADQPF@(T-1)+1 應 該 相 互 匹 配 。 以 圖 5-5 為 例 ， 目 標 即 是 利 用 到 時 間 T 為 止 能 取 得 的 資 料 ， 調 整 RADQPF@(T)+1的數值。

圖 5-5 RADQPE、RADQPF 時間軸圖

選用T時刻之前一段時間的逐時RADQPE及RADQPF，計算 集水區的逐時觀測與預報雨量，建立其線性關係式，並計算線性 關係式的斜率(m)及截距(b)，以建立RADQPF的估計式如下式

b m

RADQPF = + RADQPF

也就是對於RADQPF@(T)+1而言，透過以上關係式重新估計 集水區平均數值，並計算調整後與原始預報之比例(r)如下式，

r RADQPF RADQPF 5. 若網格調整預報雨量>120mm，設定其為120mm 6. 採用過去六小時資料建立線性關係式

上述調整策略係為避免小雨量值的調整工作，主要是當雨量 小時較非防災預警的關注資料，同時也能避免利用過去數據所建 立出來的倍數過大造成不適當的調整情況。要注意的是，在調整 策略中所使用的參數皆僅為目前的設定值。

經過上述策略調整的產品，以下稱為mRADQPF。若以流程 圖表示，mRADQPF的產製流程可如圖5-6所示。

圖 5-6 mRADQPF 產製流程圖 (二)QPF6hr 調整

QPF6hr的調整方式，與RADQPF類似，差異在於配合QPF6hr 預報資料每次提供6小時累積雨量，預報未來四個時段，因此針 對其每一時段進行相同時間的匹配調整，如圖5-7所示。

圖 5-7 RADQPE、QPF6hr 時間軸圖

以圖5-7為例，調整目標為下方紅色虛線框QPF6hr@20+6，

所使用的資料為前一個六小時(14時～20時)的RADQPE累積雨量 以及QPF6hr@14+6，前兩個六小時(08時～14時)的RADQPE累積 雨量以及QPF6hr@08+6等等，於此類推，也就是說當調整目標為 QPF6hr的第一段六小時資料時，用以建立線性關係式的資料同樣 為過去每一個QPF6hr的第一段六小時預報雨量及其對應時段的 RADQPE六小時累積觀測雨量。同樣的，當想建立QPF6hr@20+12 的調整線性關係式時，需要採用過去每一個QPF6hr的第二段六小 時預報雨量及其對應時段的RADQPE六小時累積觀測雨量。因

此，每次可建立四條線性關係式，分別應用於QPF6hr@20+6、

QPF6hr@20+12、QPF6hr@20+18、QPF6hr@20+24。

同樣計算以集水區為調整目標之線性關係式的斜率(m)及截 序。若以流程圖表示，mQPFHourly的產製流程可如圖5-8所示。

圖 5-8 mQPFHourly 產製流程圖

(三)mQPFHourly 調整

mQPFHourly為mQPF的拆解分配結果，以mQPF@02而言，

可 以 拆 解 分 配 獲 得 mQPFHourly@02 、 mQPFHourly@03 、 mQPFHourly@04 、 mQPFHourly@05 、 mQPFHourly@06 、 mQPFHourly@07共六個逐時預報資料。

由於mQPFHourly的雨型分配是參考CWBWRF_M04進行，但 所使用的CWBWRF_M04可能已經是兩次預報之前的資料，因此 在逐時資料上進一步考慮逐時取得RADQPE觀測資料後的調整 方式，而此調整方式應用的時間長度僅於mQPF的第一段六小時 資料，因此參考圖5-9，在以mQPF@02所產製的各次mQPFHourly 資料中，淺橘色範圍為此調整機制所應用的範圍。在時間08時之 後，則重複QPF6hr調整為mQPF、mQPF分配為mQPFHourly的過 程，並將調整機制應用於相同的對應時間段。

圖 5-9 mQPFHourly 調整機制應用範圍

對於mQPFHourly@02而言，由於資料為剛取得的最新預 報，對於過去而言並無逐時的參考資料可檢視拆解分配的好壞，

因此無法針對此時間進行小時資料調整。對於mQPFHourly@03 而言，原則上已取得RADQPE@03，因此可比較RADQPE@03及 mQPFHourly@02+1的量值。同樣的，對於mQPFHourly@05而言，

應已取得RADQPE@03、RADQPE@04、RADQPE@05，因此可 比 較 mQPFHourly@02+1 、 mQPFHourly@02+2 、 mQPFHourly@02+3的量值。以mQPFHourly@05為例，參考圖5-10 說明。

圖5-10中，fn表示第n小時的預報資料，Fn表示累加至第n小 時的預報資料。同樣的on表示第n小時的觀測資料，On表示累加 至第n小時的觀測資料。對於mQPFHourly@05而言，即是參考 mQPF@02 經 分 配 後 的 第 三 小 時 ， 此 時 仍 有 效 的 預 報 資 料 為 f4~f6(f1~f3為過去時間)，能取得的觀測資料為o1~o3，因此此時 調整重點為f4~f6三筆預報數據。

調整的主要原則為參考過去的預報總量與實際的發生總 量，因此計算F3及O3，並比較絕對差值比例如右側式(1)，當絕 對差值比例小於等於0.3時，表示累積預報數值與累積觀測雨量誤 差不大於30%，此時仍採用原始預報雨量；若誤差大於30%，如 式(2)，計算觀測與預報的比值，做為後續使用的調整比例r，唯 此處設定比例係介於0.75~2.0之間。

圖 5-10 mQPFHourly 調整機制

當集水區平均雨量所計算的On或Fn高於設定的門檻值時，即 進行比例調整。調整機制應用於後續的預報時間，以所舉案例而

言，若該集水區需進行比例調整，f4~f6將乘上r的倍數，也就是

。此外，調整雨量則必須大於等於0。

最後，仿照產製QPESUMSQPF的做法，將第一小時預報替換 為mRADQPF，以產出最後調整產品mQPFmHourly。整體雨量資料 使用的流程如圖5-11所示。

圖 5-11 mQPFmHourly 產製流程圖