行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
台灣沿海水位波動現象之研究
計畫類別： 個別型計畫 計畫編號： NSC93-2611-M-002-011- 執行期間： 93 年 08 月 01 日至 94 年 07 月 31 日 執行單位： 國立臺灣大學海洋研究所 計畫主持人： 范光龍 計畫參與人員： 林國龍, 鄭金玉 報告類型： 精簡報告 處理方式： 本計畫可公開查詢 中 華 民 國 94 年 12 月 22 日過去兩年，我們利用 HHT 方法研究台灣沿海水位受 El Niño 的影響以及 El Niño 對台灣雨量的影響，其結果分別說明如下： (1) 台灣沿海水位受 El Niño 的影響 在平時由於赤道南北信風的吹送，造成溫水聚集在西太平洋表層，加 上東太平洋沿岸有上升流現象，造成東、西太平洋海面水溫相差達 6∼8 ℃，西太平洋海平面則比東太平洋高 70∼90cm。每經 3∼8 年，當赤道附 近東風減弱時，西太平洋的溫水會往東移動，結果造成西太平洋表面水溫 與海平面都降低，而東太平洋的表面水溫與海平面都上升，這就是所謂 El Niño 現象（范光龍, 1992）。當 El Niño 發生時，花蓮港與富岡港位處西 太平洋邊緣，應有相對應的水位升降現象，利用 HHT 方法研究這種低頻 運動的現象最適合。 我們利用 HHT 方法分析了富岡港 1978-2002 的水位資料，圖 1 是一 年週期的 IMF 分量，可明顯看出每年冬季海面水位較低，夏季則較高， 振幅只有十多公分，推測這應是受氣壓的影響，因為冬季氣壓較高，夏季 較低。圖 1 亦顯示水位極大值的連線有 6 處極值(peak) ，且這些極值都跟 El Niño 的事件相對應，這應是受 El Niño 的影響，換句話說，海平面水位 原有冬低夏高的一年週期變化，在 El Niño 期間，這種變化的幅度會增大。 圖 1. 富岡港水位變化之週期變化
有趣的是，圖 2 是 Huang et al. (2003) 研究每日的時間長短（LOD, Length of day），其變化有一年的週期，極大值連線之極值與 El Niño 的事 件相關，El Niño 期間，每日時間會長一些，約達 2×10-4秒，這是由於太
平洋表面溫水涵蓋更廣大的海域，造成更多空氣紊流，因此遲緩了地球的 自轉(Chao, 1989)，比較圖 1 與圖 2，我們發現有甚多相似之處。
圖 2. 每日長度(length of day)之偏差值有一 IMF 為 1 年的週期
(Huang et al.,2003)
(2) El Niño 對台灣雨量的影響
此外，我們在研究 El Niño 對台灣沿海水位的影響時，發現它還可能 造成台灣的乾旱現象。Philander (1990)的研究指出，El Niño 發生時，太平 洋地區的雨量會受影響，較顯著的是西太平洋雨量減少，中太平洋則增 加。El Niño 發生時，西太平洋的暖水團會往東移(圖 3) ，一整年產生的 颱風次數不變，但對台灣雨量會有影響，因為產生颱風的海域離台灣較 遠，因此直接侵襲台灣的機率降低了，可能使台灣的年雨量減少，但研究 的結果發現，El Niño 不一定會對台灣雨量造成影響，原來 El Niño 期間， 西太平洋天氣系統結構的改變有助於加強台灣附近海域的西南氣流(圖 4) ，因而會增加台灣雨量(Jiang et al., 2003)，因此台灣雨量是否會減少， 端視颱風東移與加強西南氣流的影響何者為大，換句話說除非侵台的颱風
-減少很多，雨量才會明顯減少，否則在 El Niño 期間，西太平洋的天氣系 統改變了，雖然侵台的颱風減少使雨量減少一些，但其他因素如風向改變 等，也可能補足減少的雨量(林國龍, 2004)。 圖 3. El Niño 期間西太平洋的溫水會往東移動 圖 4. El Niño 期間西北太平洋的氣象有助於加強台灣的西南氣流 (Jiang et al.,2003) 每年有 5~8 次的颱風影響台灣的雨量，圖 5∼7 是 2001∼2003 三年間 影響台灣的颱風路徑。這三年的颱風個數分別為 9、3 及 7 次，可見 2002 年受 El Niño 影響，路經台灣附近的颱風只有 3 次而已。因台灣的夏季雨 量主要是靠颱風帶來的，如果侵台颱風減少很多，當年雨量必然減少，表
量資料，表中明顯看出在 2002 年的雨量分別為 1,346 mm 及 1,038 mm， 還不到前一年雨量的一半，在隔年雨季來臨前，必然受缺水之苦（范光龍, 2003；Fan et al.,2003）。 圖 5. 2001 年路經台灣附近的颱風路徑圖 圖 6.2002 年路經台灣附近的颱風路徑圖 4
圖 7.2003 年路經台灣附近的颱風路徑圖 表 1 台北及高雄之雨量(mm) 年度 地點 2001 2002 平均 (1969~2002) 台北 2,862 1,346 2,320 高雄 2,556 1,038 1,758
參考文獻
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Fan, K.L., K.L. Lin, and Y.Y. Chang (2003) El Niño in 2002-2003 vs rainfall in Taiwan. The Proceedings of PACON, The Sixth Regional Symposium. Kaohsiung Taiwan.
Huang, N.E., M-L C.Wu, S.R. Long, S.S.P. Shen, W. Qu, P. Gloersen, and K.L. Fan (2003) A confidence limit for the empirical mode decomposition and Hilbert spectral analysis. Proc. Royal Soc. Lond. A (2003) 459, 2317-2345.
Jiang, Z., G. T,-J. Chen and M. C. Wu (2003) Large-scale circulation patterns associated with heavy spring rain events over Taiwan in strong ENSO and Non-ENSO years. Mon. Wea. Rev. 131, 1769-1782.
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范光龍﹙1992﹚海洋災難—艾爾寧諾。大眾科學講座專輯 12：199-202。
范光龍﹙2003﹚聖嬰現象與乾旱。農業世界 237：54-57。
林國龍﹙2004﹚「聖嬰－南方震盪」對台灣地區降雨和沿海水位變化之影
