第五章 模式應用與案例說明
5.4 雙氣候因子降尺度氣象合成結果比較
一、 850hPa 渦度及平均海平面壓力之雙氣候因子降尺度合成資料 比較
依據表 5.1-3 之相關係數分析，相關係數最高之前兩個氣候因子 分別為因子 11 與因子 1，其中文名稱分別為「850hPa 渦度」與「平 均海平面壓力」，在此以這兩個因子建立雙氣候因子降尺度模式(以 下簡稱 NPDM-11&1)，以下將跟同為相同雙氣候因子之 SDSM 模式 (以下簡稱 SDSM-11&1)與前述單氣候因子 NPDM 模式(以下簡稱 NPDM-11)進行比較。圖 5.4-1 為三模式在月分群架構下之各月統計特 性分佈圖，在檢定年份中，除了 SDSM-11&1 合成資料之標準偏差在 豐水期有偏低的現象外，其餘各模式皆與歷史資料之特性極相近。在 驗證年份中，NPDM-11 與 SDSM-11&1 資料之特性皆與歷史特性符 合，唯有NPDM-11&1 資料在豐水期時的平均值有低估的現象。
0
表 5.4-1 呈現各模式之降雨發生機率與平均年降雨量之比較，在 降雨發生機率上，三模式於檢定年份均有不錯之表現；然在驗證年份 上 NPDM-11 與 NPDM-11&1 模 式 仍 可 維 持 同 樣 的 水 準 ， 僅 SDSM-11&1 之降雨機率上較差。在平均年降雨量之探討上，三模式 於在檢定年份皆約略高估一成；在驗證年份上，NPDM-11&1 之平均 年降雨量則有明顯偏低之趨勢。
由表5.4-2 與圖 5.4-2 之 WAR 值得知，由單氣候因子提升到雙氣 候因子的時候，NPDM 之合成效果是沒有太大的差異；而 SDSM 之 合成效果則是有明顯的變差現象。且不管於那個情境下，NPDM 的合 成效果皆比SDSM 的合成效果來得好。
圖 5.4-3 至 5.4-6 與圖 5.4-7 至 5.4-10 分別為本模式單氣候因子 (NPDM-11)與雙氣候因子(NPDM-11&1)之散佈圖與降雨量組體圖，其 中分別以一月與九月作為枯水代表月與豐水代表月，以散佈圖來看，
在檢定年份上，兩模式均可掌握歷史資料之分佈特性，在驗證年份 上，豐水月之散佈圖與組體圖差異較大，其原因應是驗證年份與檢定 年份上之歷史資料即有差異，因此合成上較難以符合驗證年份之歷史 資料。
表5.4-1 月分群架構下之降雨機率與平均年降雨量資料表 歷史資料 NPDM 資料
-11
NPDM 資料 -11&1
SDSM 資料 -11&1
降雨機率 51% 51% 51% 50%
檢
定 平均年降雨量 2195(mm/yr) 2336(mm/yr) 2389(mm/yr) 2409(mm/yr)
降雨機率 47% 48% 47% 43%
驗
證 平均年降雨量 2238(mm/yr) 2275(mm/yr) 1790(mm/yr) 2070(mm/yr)
表5.4-2月分群架構下之WAR表
NPDM-11 NPDM-11&1 SDSM-11 SDSM-11&1
情境一 4.31 4.42 5.70 6.29
情境二 3.65 3.92 5.67 6.13
情境三 4.96 4.91 5.73 6.45
0 1 2 3 4 5 6 7
情境一 情境二 情境三
WAR值
NPDM-11 NPDM-11&1 SDSM-11 SDSM-11&1
圖5.4-2 不同情境不同降尺度模式之 WAR 比較圖
0
0
0
NPDM-11 NPDM-11&1 obs
圖 5.4-7 月分群架構下一月份之降雨量組體圖(檢定)
NPDM-11 NPDM-11&1 obs
圖 5.4-8 月分群架構下九月份之降雨量組體圖(檢定)
0
NPDM-11 NPDM-11&1 obs
圖 5.4-9 月分群架構下一月份之降雨量組體圖(驗證)
NPDM-11 NPDM-11&1 obs
圖5.4-10 月分群架構下九月份之降雨量組體圖(驗證)
二、 不同氣候因子之雙氣候因子降尺度合成資料比較
表 5.3-3 為應用相關係數分析挑選之單氣候因子，其中包含五個 氣候因子，如以此五個氣候因子為基礎，兩兩組合可得十組雙氣候因 子，如表5.4-3 所示，以下將以此十組雙氣候因子分別探討 NPDM 及 SDSM 模式之差異。
表5.4-4 與圖 5.4-11 至 5.4-13 呈現十組雙氣候因子之 WAR 數值，
圖上已預先以 NPDM 之 WAR 值作排序，因此最左方之組合即為最 佳組合。如綜合三個情境，從前三名挑選共同之組合，組合1&25 (平 均海平面壓力&表面絕對濕度) 與組合 3&6 (500hPa 緯向風速與 500hPa 風向) 在三種情境中均列於最佳之前三名。在大部分的情境 下，NPDM 模式之 WAR 均較 SDSM 模式為佳。
表5.4-3再分析資料之雙氣候因子組合表
代號 縮寫 英文全名 中文全名
11&1 p8_zas &
mslpas
850 hPa vorticity &
Mean sea level pressure
850 hPa 渦度 &
平均海平面壓力 11&3 p8_zas &
p5_uas
850 hPa vorticity &
500 hPa zonal velocity
850 hPa 渦度 &
500 hPa 緯向風速 11&25 p8_zas &
shumas
850 hPa vorticity &
Surface specific humidity
850 hPa 渦度 &
表面絕對溼度 11&6 p8_zas &
p5thas
850 hPa vorticity &
500 hPa wind direction
850 hPa 渦度 &
500 hPa 風向 1&3 mslpas &
p5_uas
Mean sea level pressure &
500 hPa zonal velocity
平均海平面壓力 &
500 hPa 緯向風速 1&25 mslpas &
shumas
Mean sea level pressure &
Surface specific humidity
平均海平面壓力 &
表面絕對溼度 1&6 mslpas &
p5thas
Mean sea level pressure &
500 hPa wind direction
平均海平面壓力 &
500 hPa 風向 3&25 p5_uas &
shumas
500 hPa zonal velocity &
Surface specific humidity
500 hPa 緯向風速 &
表面絕對溼度 3&6 p5_uas &
p5thas
500 hPa zonal velocity &
500 hPa wind direction
500 hPa 緯向風速 &
500 hPa 風向 25&6 shumas &
p5thas
Surface specific humidity &
500 hPa wind direction
表面絕對溼度 &
500 hPa 風向
表5.4-4雙氣候因子不同降尺度模式之WAR值比較表(月架構)
情境一 情境二 情境三
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1&25 3&6 11&6 11&3 25&6 11&25 3&25 11&1 1&3 1&6 氣候因子編號
WAR值
NPDM SDSM
圖5.4-11 雙氣候因子不同降尺度模式之 WAR 比較圖(月架構)(情境一)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1&25 3&6 11&6 11&25 11&3 3&25 25&6 11&1 1&3 1&6 氣候因子編號
WAR值
NPDM SDSM
圖5.4-12 雙氣候因子不同降尺度模式之 WAR 比較圖(月架構)(情境二)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
3&6 1&25 11&3 11&6 25&6 3&25 11&25 11&1 1&3 1&6 氣候因子編號
WAR值
NPDM SDSM
圖5.4-13 雙氣候因子不同降尺度模式之 WAR 比較圖(月架構)(情境三)