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颱風移除測試

第五章、 敏感度測試與環境因子分析

5.2 颱風移除測試

CTL 之 43.8%,HT 組約 CTL 之 90.7%到 ET 組變成 CTL 之 196%,與累 積雨量的變化一致,顯示地勢高度的增加與對流的增強呈現正相關。

若分析 CSI 得分可發現(圖 4.10),NT 及 HT 組的得分走勢相似,

隨著門檻值的增加而得分降低,Bias 得分亦有此現象,主要原因為 兩者因為地形的改變導致累積雨量減少,雨量雖仍達大雨及豪雨之門 檻(50、100 mm),但在大豪雨及超大豪雨門檻(200、350 mm)之降雨 次數明顯地變少。另外,由於 ET 組降水的分布(圖 5.4)與觀測接近 (圖 2.7b),因此在大豪雨門檻(200 mm)以下皆有不錯的 CSI 得分,

且 Bias 值接近 1,然而因地形提高使降雨區域集中於臺灣東北部,

因此在超大豪雨門檻(350 mm)未報之個案變多,導致 CSI 得分變低,

且 Bias 大增,對於此區域的降水次數明顯高估。

5.2 颱風移除測試

接著進行颱風移除的實驗,藉以討論奈格颱風的存在對於臺灣遭 周環境場及東北部地區的降水造成影響。首先,於降水期間,模擬 0-24 h 及 24-48 h(圖 5.7a,b)的累積降雨量可發現,移除奈格颱風 後臺灣地區降雨量及位置分佈出現改變,前述 CTL 組在 24 h 之模擬 的降位置主要集中在宜蘭至花蓮一帶(圖 4.8a),而移除颱風後,整 個東半部仍有降水出現但累積降雨量明顯下滑,模擬的第二天亦有相

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進行比較分析。

a.綜觀環境場差異分析

由 NTY 組模擬海平面氣壓及 1000 hPa 風場可發現,雖然在模擬 初期於數值模式中執行了颱風的移除,但是至模擬 24 h 時(圖 5.9a) 在南海上再次出現氣旋式的環流,顯示南海上的大氣環境極為不穩定,

適合對流系統的發展,氣旋的中心氣壓(1002 hPa)比奈格颱風(990 hPa)來的高且風場較弱,因此即使低壓存在,但其強度已被大幅減弱,

對後續分析的影響不大。

於模擬 24 h 時(圖 4.4a),大陸高壓勢力較 CTL 南偏許多,東北 風約 25-35 kts 通過臺灣上空,太平洋副高亦較 CTL 組西伸靠近臺灣,

南側東風分佈範圍向南擴大,穩定且持續地朝東部沿岸吹送。到了 10 月 3 日 1200UTC(圖 5.9b),大陸高壓持續北退,但東北季風仍然 籠罩全台,太平洋面上依舊吹著穩定的東風,並與跨過臺灣島的東北 季風輻合於東部沿岸地區,相較於同時間的 CTL 組模擬(圖 4.4c),

東北季風已向北退去,而臺灣東南側外海的風向受奈格颱風外圍環流 影響轉為東南風,與東北風會合於臺灣的東北部地區。

由上述分析可知,颱風的存在與否影響了太平洋副高南側的風向,

當奈格颱風存在時,其東側的南風環流將改變來自太平洋的東風,使

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果(圖 4.12c)強輻合帶聚集到臺灣北部海面恰好相反,且 CTL 組的花 東沿岸一帶之水氣通量幾乎消失,原先來自太平洋向東的水氣通量,

在此時刻已全數北轉至東北角一帶。

根據上述可發現,少了奈格颱風東側南風環流的吹送,NTY 組(圖 5.12)的水氣通量及輻合區域進入臺灣的位置較 CTL 組(圖 4.12)偏南,

水氣通量及輻合帶接會集於南臺灣海面上;而 CTL 之模擬影響範圍則 是沿著臺灣東側逐漸向北移動,最後氣流及輻合帶集中於東北地區造 成宜蘭出現劇烈降水。

c.環境熱力機制差異分析

接著藉由相當位溫場及環境穩定度來分析移 NTY 組是否對臺灣周 遭低層大氣中之暖濕空氣分佈的改變,在 2011 年 10 月 2 日 1200 UTC(圖 5.13a),南海上雖然仍有氣旋式風場存在,但是相當位溫值 較 CTL 組低(圖 4.13a),而大陸高壓與太平洋面上的相當位溫分佈大 致與 CTL 組模擬相似,唯臺灣東南側相當位溫高值區偏南,因此臺灣 上空的相當位溫梯度較 CTL 組小。而在垂直方向上的對流穩定度方面 (圖 5.14a)亦有與相當位溫場類似的現象,不穩定度降低且位置南偏。

到了模擬 48 h(圖 5.13b),南海上暖濕水氣明顯地增加,相對下宜蘭 地區之模擬結果則顯得較為乾燥與 CTL 組 (圖 4.13e)有顯著的差異

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不同。此時期臺灣東南半部外海仍呈現一不穩定的狀態(圖 5.14c),

然而其值卻已較前一時間及 CTL 組(圖 4.14c)減弱。另外,從低層總 水體平均分佈的情況來看,NTY 組中(圖 5.14b),臺灣周遭的水氣含 量明顯的減少許多,且分佈位置與 CTL 組有所不同(圖 4.14b),主要 在花蓮、台東外海有零散的高值區,但整體含量較 CTL 組少,到了模 擬 48 h(圖 5.14d)更可以看出與 CTL 組的差異(圖 4.14f),水氣主要 分佈在臺灣的南部及東南部外海區域,不如 CTL 組在台灣東部沿岸皆 有大量的水氣及不穩定度出現。

綜合上述可見,在移除颱風後,相當位溫高值區域始終停留在臺 灣東南方外海且不像 CTL 組有隨著時間向北擴張的跡象,而在對流不 穩定度方面,同樣停留在臺灣東南方外海,因此北臺灣的大氣環境不 像 CTL 組般,容易產生劇烈對流,累積雨量亦較少。而底層的氣流輻 合及環境的熱力條件讓花台東外海一帶的對流發展地較其他區域旺 盛,不同於 CTL 組在整個東部沿岸都有暖濕之水氣分布。

d.降水物理機制差異分析

上述模擬分析結果顯示,適合對流形成與發展的環境主要集中在 臺灣東南外海,然而在東北部的宜蘭在 NTY 組的模擬中仍然累積了 不少的雨量,因此與 CTL 組比較強降水時期(圖 4.16d),臺灣東北部

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海面上之氣流輻合輸送有何差異,從圖 5.15 可發現,而宜蘭地區最 大降水出現在西南方,累積雨量較 CTL 組少但位置相似,從底層(1000 hPa)氣流線得知該處純粹受東北季風影響,氣流進入宜蘭的地形後輻 合於南澳一帶,同時由 A-A'的總降水混合比剖面(圖 5.16a-c)可見,除 了底層氣流的輻合,迎風面氣流上升速度的增加,使對流在此處受到 增強,但由於對流的相對位溫較低,不如 CTL 組般有南來的暖濕氣 流輻合加成,因此累積雨量較小。

e.小結

從 NTY 組的實驗中得知,將奈格颱風移除後,南海上的氣象條件 仍適合氣旋的發展,因此出現一強度及風速都較奈格颱風弱的氣旋式 環流,但整體的環境場已跟 CTL 組有所不同。少了奈格颱風外圍環流 的影響,降水主要分布於臺灣東半部地區(圖 5.1)與 CTL 組(圖 4.8) 逐漸往東北部集中有所差異;另外在動力條件方面,由於南海上颱風 的移除,使得大陸高壓向南擴張,東北季風與來自太平洋的東風輻合 區域位置整體南偏,且因南海上氣旋東側的南風較奈格颱風弱,無法 有效地將輻合區的對流向北推送。在熱力場方面,同樣因為缺少南風 將低緯度暖濕空氣北送,臺灣東側海面上的水氣含量減少,對流穩定 度較高,對流不容易生成成。

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在分析區域 R 平均(圖 4.13)之時序圖後得知,宜蘭地區 NTY 組的 相當位溫(圖 5.8a)較 Con 組明顯地降低許多,不過隨著南海上氣旋 的發展,將暖濕水氣北送而有慢慢增加的趨勢。該區域少了南來的氣 流僅地形處仍受東北季風影響,故氣流垂直上升速度平均(圖 5.8d) 剩 CTL 組之 33.1%,且因為東北季風與東風氣流輻合位置南偏,幾乎 無輻合現象(圖 5.8c),因此不易出現降雨。

從 CSI 分析發現(圖 4.10),NTY 組在 50 mm 門檻表現不錯,Bias 亦接近於 1,表示在颱風移除後,臺灣東半部各地仍有大雨出現,但 隨著雨量門檻變高而 NTY 模擬之雨量不如觀測豐沛,誤報的個案數增 加,因此 CSI 及 Bias 之得分快速降低,說明在颱風移除後,臺灣地 區之降雨次數及累積降雨量較 CTL 組少許多。

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