一、學術成就(科技基礎研究) (權重_25_%)
本計畫涵蓋 4 項技術發展執行策略之學術研究相關著作,涉及在高 精度防災化氣象指標技術、客觀風險管理指標技術、高風險區氣象觀 測資訊以及落實防災氣象整合資訊實作系統之相關技術等,共有國外 期刊3 篇、國內期刊 5 篇、國外研討會論 2 篇、國內研討會論 9 篇、
研究報告14 篇、製作模式及技術報告 14 件。重要成果說明如下:
(一)
颱風的監測及預警機制對臺灣極為重要,為有效發展相關應用技 術,並落實於預報作業之業務,本局研發之熱帶氣旋追蹤系統(CWB TC Tracker)主要針對 NCEP 全球系集預報系統(NCEP global ensemble forecast system;簡稱 NCEP GEFS)預報資料之西北太平洋區域,進行 熱帶氣旋之客觀偵測。NCEP GEFS 可提供長達 16 天之預報資訊,熱 帶氣旋偵測結果除了提供氣象局內部參考之外,美國國家環境預報中 心(NCEP)之氣候預測中心(Climate Prediction Center)亦採用本系統提 供之 NCEP GEFS 偵測結果,做為每週發布未來兩週全球熱帶災害評 估報告(Global Tropics Benefits/Hazards Assessment)的指引。一般使用 者可透過 http://tafislx2.cwb.gov.tw/NcepGefs/ 直接進入系統網頁檢視 NCEP GEFS 之偵測結果。此成果已撰文(蔡等,100)發表於 100 年 美國Weather and Forecasting 期刊。(二)
本計畫研發之蒙地卡羅方法估算颱風機率,可有效且客觀的估計 颱風路徑預報誤差機率(蔡等,100),並可保留氣象局發布之官方路 徑預報的原始特性,使更具客觀意義。此外,本研究成果業已落實於 現行氣象局發布的颱風侵襲機率,透過網頁http://www.cwb.gov.tw/ →颱風消息→暴風圈侵襲機率 (圖 6.1),呈現出定量的數據,此項災害 性產品可提供使用者風險管理的參考數據。
圖6.1、暴風圈侵襲機率
(三)
本計畫針對空氣污染物及氣象因子對腦血管疾病及缺血性心臟病 罹病風險的量化預測指標,利用健保資料配合環保署空氣汙染物資料 與氣象局測站資料,提出個人罹病風險預測的貝式統計模型,該模型 可合理地將氣象資訊轉換成民眾健康風險之指標,並且研究極端氣溫 對於發病風險的影響(圖 6.2),做為日後氣象局對民眾發布健康警訊或 健康指標的參考,本子計畫完成醫療氣象指標模型研究報告8 篇。圖6.2、2010 和 2012 年氣溫和死亡人數之散佈圖及其迴歸線
(四)
為瞭解民眾對氣象預報的需求、認知、詮釋與偏好,透過深度訪 談與焦點團體,瞭解民眾對於氣象預報產品的使用習性、對不準確與 不確定性的因應與期待、以及民眾對於生活化氣象指標的需求,藉由 了解民眾觀點,弭平氣象專業人員與一般民眾知識和經驗的落差,並 提出改善國內生活化氣象指標與相關預報產品傳播之建議,進一步達 成增進氣象服務品質及創新資訊產品的目的,本子計畫完成研究報告 6 篇。(五)
本計畫繼 100 年度調查國際各作業中心與研發單位之系集預報產 品,並完成「系集預報產品調查與發展規劃」,101 年投入系集預報產 品之發展與製作、校驗分析及改善系集預報系統之預報與作業效能 3 大項作業(洪等,101),102 年主要工作成果分為 2 部分,系集預報 系統的強化與改善及數值模式預報偏差修正方案的發展,103 年除發 展與改善區域系集預報系統與利用系集預報偏差修正方案,發展臺灣 地區地面天氣系集預報產品外,發展系集颱風風速預報技術,建立系 集颱風風速預報系統(ETWind),並已於 2014 年 6 月 30 日上線,共 完成國外期刊 2 篇、國內期刊 2 篇、國際研討會 2 篇及國內研討會 6 篇。二、技術創新(科技整合創新) (權重_35_%)
本計畫主要目的在落實災害性天氣預報實作的創新技術。在計畫進 行過程中,一方面著手研究本土化天氣預報研究,並將成果投稿至國 內外期刊以及重要之學術研討會,另一方面也將研發成果具體落實於 實作,建置作業輔助系統,使能產合理適切的天氣預報應用資訊,即 時提供氣象局預報中心預報人員參考使用。重要成果說明如下:
(一)
落實防災氣象整合資訊系統建置 1. 氣象資料交換格式設計為落實研究成果於實作需求,本計畫設計 1 套適用於氣象防災資 訊交換標準 XML 資料交換格式,以滿足小區域氣象資料在各系統交 換需求,降低對資訊認知的落差並減少資料交換時錯誤發生的機率,
並依國際 CAP(Common Alert Protocol)格式,建置氣象局縣市災害 性天氣發布格式,提供災害性天氣APP 所需之颱風消息資料,於原颱 風消息產品產製流程中增加PTA 以及 WSP 之 KML 產品之產製[KML 是基於 XML(可擴展標記語言)語法標準的一種標記語言,被 OGC(開 放地理信息系統協會)宣布為開放地理資訊編碼標準],提供外界(包括 一般公司及民眾)直接介接使用。建置氣象局縣市災害性天氣發布格 式,協助本局提供外單位建置臺灣防災地圖需要的警特報資料,對數 位化災害性天氣訊息傳達效率有正面的影響。
2. 颱風資訊顯示系統(TID)
為增進颱風作業效能,本計畫建置颱風基本相關訊息的編輯及展 示平臺(圖 6.3、圖 6.4),其中展示頁面分成 PC 版及觸控直立螢幕版,
提供氣象局作業人員隨時查詢颱風資訊,像是路徑圖示、發生時間、
警報資訊以及颱風名稱由來等資訊,除颱風名稱及狀態資訊的提供,
還可自動產製提供歷年「北太平洋西部地區颱風概要表」及「中央氣 象局颱風警報發布概況表」資料,藉由系統自動化提供,可節省原本
需要花費的資料彙整及編撰人力。
圖6.3、TID 看板顯示_歷史颱風 圖 6.4、TID 看板顯示_當年颱風總 覽
3. 防災資訊整合網頁系統(PANC)
即時掌控防災資訊是預報作業人員必備的資訊,本計畫開發資訊 整合技術,介接異質資訊收集自氣象局、水利署、水保局及公路總局 的防災資料,並以網頁方式彙整呈現各個單位所提供的防災資訊(圖 5),協助預報員在進行警特報的預報作業時,同時結合其他單位所提 供的河川及道路等資訊,使預報內容除天氣相關資訊提供外,還可附 加提醒民眾因天氣變化而可能造成的災害預警訊息。
圖6.5、 PANC 首頁
(二)
發展高精度防災氣象資訊本計畫繼 100 年度調查國際各作業中心與研發單位之系集預報產
品,並完成「系集預報產品調查與發展規劃」,透過與預報人員共同 研商系集預報產品之需求和應用,以訂定優先發展之產品,其中涵蓋 四大種類:平均、離散度、機率及極端值;101 年投入系集預報產品 之發展與製作、校驗分析及改善系集預報系統之預報與作業效能 3 大項作業(洪等,101),定量降水預報部分針對系集預報產品:
Ensemble Mean、Median Value 和 Probability-Matched Mean(PM),
並與氣象局之決定性預報(M00)進行比較,發現各產品針對不同降 雨情形各有優缺,而在颱風路徑預報方面,調整物理參數法之選擇 後,共產生 24 個系集成員,但離散度表現卻不如預期,指出可能成 員間預報相似的問題;102 年強化及改善系集預報系統與發展數值模 式預報偏差修正方案,進行區域系集預報系統之更新,系統版本變更 為WEPS1.2,並於 102 年 5 月 29 日正式上線作業,而在修正數值模 式預報偏差方面,使用decaying average 方法來計算模式的系統性誤 差,優點在於不需花費多餘的時間及空間來計算龐大的誤差資料量,
也能控制誤差影響程度,由測試結果顯示,確實可修正模式的系統性 誤差,較大的權重對RMSE 及 Mean error 也有較明顯的改善;103 年 持續強化及改善區域系集預報系統,利用系集預報偏差修正方案,發 展臺灣地區地面天氣系集預報產品,結果顯示在低溫預報上,可有效 改善逐三小時地面溫度預報過高的情形,在高溫預報上,也可有效改 善在日間地面溫度預報過低及入夜後的預報過高的情況。並發展系集 颱風風速預報技術,以系集颱風定量降水預報(ETQPF)的架構(圖 6.6)為基礎建立系集颱風風速預報系統(ETWind),此系統可透過 給定之路徑及篩選條件產生ETWind 風速產品,此系統已於 103 年 6 月30 日上線,提供防災單位水平尺度 5 公里的網格風力預報資訊。
圖6.6、針對系集預報(e)使用預報路徑(d,黑色)和實際路徑(d,紅色)
所得到之ETQPF 雨量(c 和 b),a 為實際觀測。
(三)
落實防災資訊傳遞機制本計畫發展TDFD ( Taiwan Digital Forecast Database)資料庫,提供精 緻化預報成果之客製化資訊服務,其主要服務領域可分為空間展示、
預報回饋與資料供應三個類別,分別由與之對應的四個子系統所控 制。其領域分類與子系統之組成關係(圖 6.7)。
圖6.7、TDFD 計畫架構圖
1. 天氣資訊空間展示服務系統與鄉鎮預報品質回饋服務系統
本計畫建置天氣資訊空間展示服務系統(圖 6.8),提供 11 項因子
(最高溫觀測、最高溫預報、最高溫誤差、最低溫觀測、最低溫預報、
最低溫誤差、最大風力觀測、最大風力預報、最大風力誤差、降雨機 率預報、累積雨量觀測),以檢視特定點或比對面化圖形的方式呈現資 料,以利本局氣象站同仁撰寫縣市天氣小幫手(在地天氣報馬仔)並快 速掌握在地天氣現況與未來趨勢,提昇在地化、精緻化的天氣預報服 務品質;開發鄉鎮預報品質回饋服務系統(圖 6.9),氣象站人員可依照 所屬地區選擇欲檢視的特定點位進行比對,可將這些點位加入關注 點,將這些關注點位資訊匯出表格,進行統計分析。亦可開啟空間化 資料,以面化方式進行圖形比對,檢視整體性的誤差,輔助氣象站同 仁進行歷史預報與觀測的校驗、討論並回覆,藉由外站對地方天氣的
最低溫誤差、最大風力觀測、最大風力預報、最大風力誤差、降雨機 率預報、累積雨量觀測),以檢視特定點或比對面化圖形的方式呈現資 料,以利本局氣象站同仁撰寫縣市天氣小幫手(在地天氣報馬仔)並快 速掌握在地天氣現況與未來趨勢,提昇在地化、精緻化的天氣預報服 務品質;開發鄉鎮預報品質回饋服務系統(圖 6.9),氣象站人員可依照 所屬地區選擇欲檢視的特定點位進行比對,可將這些點位加入關注 點,將這些關注點位資訊匯出表格,進行統計分析。亦可開啟空間化 資料,以面化方式進行圖形比對,檢視整體性的誤差,輔助氣象站同 仁進行歷史預報與觀測的校驗、討論並回覆,藉由外站對地方天氣的