全球暖化對颱風活動造成的影響是現今重要的議題，我們需要仰賴數值模擬的結果以得到 未來熱帶氣旋活動特徵，在此之前必須先評估模式對現今氣候的模擬是否掌握現今氣候特徵，
低解析度模式在模擬颱風的強度上受到限制，但模擬大尺度環境場的表現較佳，因此本章首節 將評估 CMIP5 模式模擬大尺度環境場之結果，次節評估模式系集之生成指數是否能掌握實際颱 風生成數目之特徵。
5.1 大尺度環境場之模式評估
本研究中採用與 Emanuel(2013)相同的模式，分別為 CCSM4、CM3、HADGEM2-ES、MPI-ESM-MR、
MIROC5、MRI-CGCM3 共六個模式系集之結果，與觀測之結果(NCEP-R1 資料、ERAITM 資料)作比 較。圖 5.1 為觀測資料與模式系集之環境參數的氣候平均圖，圖 5.1 a 與圖 5.1 b 分別為觀 測資料與模式系集之海表面溫度的氣候空間分佈，如圖所示，模式系集之海溫較 Hadley 與 ERA-Interim 觀測的海溫為高，且在 10°N 以南有一大值區高於 29℃，颱風潛在強度(PI)之空 間分佈與海表面溫度相似，模式結果掌握觀測之分佈特性，模式系集之結果(圖 5.1 d)也較觀 測結果(圖 5.1 c)大，圖 5.1 e 與圖 5.1 f 則為觀測資料與模式系集之 600 百帕相對濕度，如 圖所示，模式對 600 百帕相對濕度的分佈亦有良好掌握，模式結果在高相對濕度區域其值較觀 測高，而在絕對渦度的部分(圖 5.2 a 與圖 5.2 b)，模式之氣候分佈也與觀測結果相似，然而 模式系集之相對渦度(圖 5.2 d)正值區位置較觀測資料(圖 5.2 c)偏北，在觀測上正渦度大值 區由西太平洋延伸至中太平洋，而在模式上主要大值區則僅止於西太平洋， 在絕對渦度項並
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未發現此差異，乃因絕對渦度主要受到科氏效應主導，因此在颱風生成指數計算上，使用絕對 渦度項還是相對渦度項即可能產生不同結果，而在 850 與 200 百帕間的垂直風切項中，可發現 模式集合(圖 5.2 f)與觀測結果(圖 5.2 e)之空間分佈相似，且風切大小也並未有明顯差異，
可見風切項的模擬良好。
在χGPI 中用以取代 600 百帕相對濕度的χ項，其模式系集之分佈(圖 5.3 b)也與觀測結 果(圖 5.3 a)相似，皆隨緯度增加而遞增，但模式系集中χ的小值區較觀測偏北一些，亦即模 式中低緯度區中層最潮濕的區域偏北，而在 1000 百帕飽和熵中，觀測與模式系集(圖 5.3 c 與圖 5.3 d)並未有明顯差異，但在 600 百帕飽和熵中，模式系集(圖 5.3 f)中最大值區域的範 圍較觀測(圖 5.3 e)小，且模式中該最大值區域在 15°N 以北，600 百帕熵中，模式系集(圖 5.3 h)與觀測結果(圖 5.3 g)兩者的分佈與量值相似，但模式中最大值區域一路延伸至 180°，較觀 測結果往東延伸，綜合 600 百帕飽和熵與 600 百帕熵之結果，可發現模式中χ的分子項(式 2.4) 的小值會較偏北且往東延伸，即模式中較潮濕區域偏北且延伸至 180°，此結果則反應在χ中。
綜合以上敘述，模式系集結果對各變數場之空間分佈皆有不錯掌握，唯海表面溫度、颱風 潛在強度、600 百帕相對濕度稍有高估情形，而相對渦度中，正渦度區域與χ的小值區位置皆 較偏北，亦即有利於氣旋發展的正渦度與中層潮濕之條件皆較觀測偏北。
5.2 颱風生成指數之模式評估
由上節中可知模式對各變數場的模擬良好，本節中將評估由不同變數計算所得之颱風生成 指數是否能掌握實際颱風生成。圖 5.4 為 1979-2005 年颱風季模式系集之各生成指數的氣候分
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佈圖，圖 5.4 a 為模式系集之 GPI，黑色實線為平均颱風生成數，如圖所示，模式系集之 GPI 與颱風生成數目的空間相關係數為 0.66，模式雖掌握颱風生成的大致位置，但 GPI 大值區較 颱風生成大值區偏北，在 GPI 的計算中模式模擬之颱風潛在強度、相對濕度與垂直風切等項利 於颱風生成之區域皆較觀測偏南，因此造成模式模擬之 GPI 大值偏北的原因可能來自絕對渦度，
而模式系集之χGPI(圖 5.4 b)的大值區也較實際颱風生成位置偏北，模式系集之χGPI 與颱風 生成數目的空間相關係數為 0.52，在χGPI 的計算中模式模擬之颱風潛在強度與垂直風切利於 颱風生成之區域皆較觀測偏南，模式模擬之χ則較觀測偏北，造成模式模擬χGPI 較觀測偏北 的原因可能來自絕對渦度與χ的貢獻。經過渦度修正後的 modified-GPI(圖 5.4 c)、modified-χGPI(圖 5.4 d) 與颱風生成數目的空間相關係數分別為 0.55 和 0.60，颱風潛在強度、相對 渦度、600 百帕相對濕度與垂直風切等因素在西北太平洋東南區域恰好皆利於颱風生成，造成 modified-GPI 在西北太平洋東南區域有大值區，較觀測的主要颱風生成位置偏東，使得 modified-GPI 與颱風生成數之空間相關係數較 GPI 低。modified-GPI 與 modified-χGPI 兩者 的大值區域皆較往南偏，較符合颱風主要生成區域與觀測結果，由此可知，以相對渦度取代絕 對渦度後，所有變數之大值區皆較偏南，與颱風生成的位置較相似，因此使得修正的生成指數 較符合實際颱風生成位置。
除了空間分佈外，本節也將評估模式生成指數之變化特徵，圖 5.5 a 為 1979-2013 年颱風 季每年颱風生成數的距平值，如前章所述，在 1994 年前後，颱風生成數呈現兩個階段，前期 的颱風生成數目較多，而後期則有減少趨勢，圖 5.5 b 與圖 5.5 c 分別為模式系集之 GPI 與χ GPI 距平值，如圖所示，兩者並未展現出前期較多且後期較少之特性，並未反應出颱風生成數
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目在 1990 年代突變的現象。前述提到，經修正後的指數皆較符合颱風生成之空間分佈，然而 modified-GPI(圖 5.5 d)也同樣反應不出後期颱風數目明顯減少的現象，而 modified-χGPI(圖 5.5 e)則可明顯看到後期有減少趨勢。因此，無論是對颱風生成數的空間分佈或兩階段生成數 之變化，模式系集的 modified-χGPI 皆有較好表現。
由前述已知 modified-χGPI 在兩階段颱風生成總數的模擬良好，因此將評估其在兩階段 空間分佈的模擬，如前章提到兩階段中，前期的颱風生成位置較為偏東(圖 4.4)且生成數目較 多，而後期大部分的颱風生成侷限在菲律賓東側一帶，圖 5.6 a 與圖 5.6 b 分別為 1979-1993 年(前期)與 1994-2005 年(後期)模式系集之 modified-χGPI 氣候空間分佈，如圖所示，前期 的大值區域明顯較為往東延伸，因此 modified-χGPI 也掌握了兩階段實際颱風生成的空間分 佈。
由前章的結果可知，觀測資料的 modified-GPI 與 modified-χGPI 皆可掌握兩階段颱風生 成數目的變化，但模式系集的結果僅 modified-χGPI 能掌握兩階段颱風生成數目的變化，因 此比較觀測資料(圖 4.8)與模式系集的各變數場兩階段相減圖(圖 5.7)，如圖所示，模式系集 之大部分區域的海表面溫度皆為正值(圖 5.7 a)，即後期海溫較前期高，而兩階段的 PI 則沒 有明顯差異(圖 5.7 b)，與觀測的海溫與 PI 結果一致，因此海溫與 PI 並非造成模式系集之 modified-GPI 未能掌握颱風數目變化的關鍵因素。
圖 5.7 c 為模式系集的兩階段 600 百帕相對濕度之差異，如圖所示，在熱帶氣旋主要的生 成區域，呈現後期相對濕度較高的情況，與觀測之相對濕度結果相同。由兩階段的高低層垂直
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風切來看(圖 5.7 d)並未有明顯差異，與觀測資料的兩階段垂直風切結果一致。圖 5.7 e 為模 式系集之兩階段相對渦度差異，如圖所示，在颱風主要生成區域皆呈負值區，即該區域的後期 渦度小於前期，與觀測中兩階段相對渦度的結果一致，但模式系集之後期相對渦度的變異量較 觀測小。
圖 5.7 f 為模式系集兩階段χ之差異，如圖所示，在颱風生成的部分區域呈現正值，即後 期之中對流層較不接近飽和，不利於後期颱風生成，與觀測中兩階段χ的結果相反。由以上結 果可知，模式的 modified-GPI 未能減少的原因可能來自 600 百帕相對濕度以及相對渦度，此 外，模式系集中兩階段χ的變化與颱風生成數目的變化相同，因此使得 modified-χGPI 更能 反應兩階段颱風生成數目之變化。
綜合以上敘述，無論是颱風生成數的氣候分佈、兩階段的生成數變化或是兩階段的空間分 佈，模式系集之 modified-χGPI 相較於另外三者皆有較佳表現，並可反應實際颱風生成之特 徵與 1990 年代的突變現象。
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