104
MOTC-IOT-103-H3DB001
整合臺灣海岸及港灣海氣地象 模擬技術之研究(4/4)
交 通 部 運 輸 研 究 所
中 華 民 國 104 年 1 月
104
MOTC-IOT-103-H3DB001
整合臺灣海岸及港灣海氣地象 模擬技術之研究(4/4)
著 者: 邱永芳、蘇青和、李俊穎、劉正琪 李兆芳、陳冠宇、陳明宗、單誠基
交 通 部 運 輸 研 究 所
中 華 民 國 104 年 1 月
104
整合臺灣海岸及港灣海氣地象模擬技術之研究
(4/4)
交通部運輸研究所
交通部運輸研究所合作研究計畫出版品摘要表
出版品名稱：整合臺灣海岸及港灣海氣地象模擬技術之研究(4/4) 國際標準書號（或叢刊號）
ISBN - - - - (平裝)
政府出版品統一編號
運輸研究所出版品編號 -
計畫編號 103-H3DB001 本所主辦單位：港灣技術研究中心
主管：邱永芳 計畫主持人：邱永芳
共同主持人：蘇青和、李俊穎
研究人員：陳明宗、單誠基、鄭博今、
劉清松、林珂如
參與人員：錢爾潔、陳正義、馬維倫 聯絡電話：04-26587175
傳真號碼：04-26564415
合作研究/共同研究單位：成功大學、中山大學 計畫主持人：李兆芳、劉正琪、陳冠宇
研究人員：陳陽益、涂力夫、謝佳紘、姚建中
、劉俊志
地址：臺南市大學路一號;高雄市蓮海路 70 號 聯絡電話：06-2757575; 07-5255000
研究期間 自 103 年 01 月 至 103 年 12 月
關鍵詞：預警系統、風浪預報、暴潮預報、流場預報、海嘯
本計畫目的為整合”提昇海岸及港灣海域海象模擬技術之研究”及”海嘯對港區及跨河橋梁之影響風險 評估研究”。提供國內航運及各主要港口海域安全之風浪、暴潮及海嘯等預警資訊。
本年度具體研究成果包括：(1)針對各主要商港海象觀測資料完成波浪、潮位、海流等資料特性分析
，瞭解各港口海象之特性；(2)完成海象預報系統風壓場資料更新工作，以中央氣象局第四代天氣預報模 式(WRF)模擬預報資料執行海象預報系統相關海象模擬，提昇臺灣周圍海域風浪、水位及海流模擬之精確 性；(3)完成中尺度臺灣周圍海域暴潮模式之建置與驗證，並依據歷年(1980~)侵臺颱風暴潮偏差模擬結果
，以極端值回歸分析方法推算主要商港50年復現期之暴潮位分別為：基隆港1.25 m、臺北港1.26 m、臺中 港1.44 m、高雄港1.20 m、蘇澳港1.22 m、花蓮港0.85 m、安平港1.03 m、及布袋港0.97m；(4)針對本年度 計畫研究對象花蓮港區及蘇澳港區，分別完成小尺度近岸港區風浪模組、細尺度港域波浪模組及小尺度水 動力模組之更新，以及相關模擬結果之改善研究；(5)以主要商港細尺度港域波浪模組分別完成各種波浪 週期港域波高放大率模擬，並依據數值模擬結果分析各港口港池共振之特性；(6)完成本年度計畫海象作 業化預報成果評估與報告，達成本年度海象預報系統作業化維運目標。
本計畫不僅達到海象預報系統作業化維運目的，其成果可延伸至實際的應用，達到防救災的目的。此 外，本計畫結合「港灣環境資訊系統」具有平時提供各港務單位及港口使用保障船舶交通航運安全，面臨 緊急海難或各種海岸災害防救時可迅速提供救災必要資訊等應用效益。
海嘯會在沿海地區的引起巨大的破壞，而一個實用的海嘯預警系統的實施，將可減輕這毀滅性的災難
。在2004 年印度洋海嘯後，在印度洋周邊的國家已經建立海嘯預警系統。然而，最近發生的海嘯事件，
如2009 年美屬薩摩亞海嘯和2010 年印尼海嘯及2011年東日本海嘯之案例也曝露一些問題存在於目前海 嘯預警系統。此外，臺灣、呂宋島、馬尼拉海溝、琉球群島和東太平洋的周邊地區地震頻繁，因此建構適 用的海嘯預警系統是對臺灣特別重要的意義。
本研究建構海嘯速報系統以及蘇澳、花蓮兩港之子系統，使能自動擷取USGS (United States Geological Survey)網站來更新，再自動進行海嘯模擬。另一方面，本計劃利用機率之概念評估蘇澳港及花蓮港在未 來50 年及100 年所可能遭受之海嘯風險，以及建立跨河橋梁之海嘯模式，以模擬海嘯受淺化效應溯升對 其跨河橋梁影響，其結果將對現有港灣結構物設計準則有所幫助。
出版日期 頁數 定價 本 出 版 品 取 得 方 式
104 年 1 月 680
凡屬機密性出版品均不對外公開。普通性出版品，公營、公益 機關團體及學校可函洽本所免費贈閱；私人及私營機關團體可 按定價價購。
機密等級：
□密 □機密 □極機密 □絕對機密
（解密條件：□ 年 月 日解密，□公布後解密，□附件抽存後解密，
□工作完成或會議終了時解密，□另行檢討後辦理解密）
▓普通
備註：本研究之結論與建議不代表交通部之意見。
PUBLICATION ABSTRACTS OF RESEARCH PROJECTS INSTITUTE OF TRANSPORTATION
MINISTRY OF TRANSPORTATION AND COMMUNICATIONS
TITLE: Integration of Taiwan coastal and harbor's oceanographic modeling systems (4/4)
ISBN(OR ISSN) ISBN (pbk)
GOVERNMENT PUBLICATIONS NUMBER IOT SERIAL NUMBER
- -
PROJECT NUMBER
103-H3DB001
DIVISION: Harbor & Marine Technology Center DIVISION DIRECTOR: Chiu Yung-Fang
PRINCIPAL INVESTIGATOR: Chiu Yung-Fang, Su Chin-Ho
PROJECT STAFF: Lee Chun-Ying, Chen Ming-Tzong, Shan Chen-Chi, Cheng Po-Chin, LiuChing-Sung, Jenny Lin, Chien Er-Jier, Chen Cheng-Yi, Ma Wei-Lun PHONE: (04) 26587175 FAX: (04) 26564415
PROJECT PERIOD FROM January 2014 TO December 2014
RESEARCH AGENCY: NATIONAL CHENG KUNG UNIVERSITY; NATIONAL CHUNG SHAN UNIVERSITY PRINCIPAL INVESTIGATOR: Lee Jaw-Fang, Liu Cheng-Chi, Chen Guan-Yu
PROJECT STAFF:Chen Yang-Yih, Tu Lih-Fu, Chen Hsin-Hung, Shieh Chia-Hon , Yao,Chien-Chung, Liu Chung-Chi ADDRESS: No.1, University Rd., Tainan 701, Taiwan, R.O.C; No. 70, Lienhai Rd., Kaohsiung 80424, Taiwan, R.O.C.
PHONE: (06) 2757575; (07) 5255000
KEY WORDS: wave simulations, harmonic analysis, tidal modeling, tsunami early warning system ABSTRACT:
The objective of this project is to integrate the "Enhancement of marine meteorology simulation technology on coastal and harbor areas " and " Tsunami Risk Analysis on Harbor Area and Bridges across Rivers " . Supplying waves, tides, currents and tsunamis' information to major harbors in Taiwan, and making effective prevention strategies and giving suggestions is what we want to do. Last, we provide references for port authorities and engineering units to maintain normal operation of harbors and to maintain sustainable development of the coastal areas.
Specific results this year are included:(1) completing the characteristic analyses of observing data of waves, water levels and currents for the major commercial ports; (2) updating the wind field data of marine meteorology forecasting system by employing the forth-generation weather forecasting model (WRF) of CWB to enhance the accuracy of simulation; (3) establishment and certification of the middle-scale storm surge model for the sea areas around Taiwan, and utilizing the extreme value regression analysis method to estimate the storm surge of 50-year recurrence for the major ports; (4) updating the small-scale nearshore wave module, fine-scale wave module and small-scale hydrodynamic module for Hualien and Suao harbor areas; (5) using fine-scale wave module of the major ports to simulate the wave height amplification and analyzing the characteristics of basin resonance for each port according to the numerical results; (6) accomplishment of assessment and report of operating forecasting results of the marine meteorology for this year project, and achievement of the target of maintenance and operation of the marine meteorology forecasting system.
In the existing tsunami warning system of the Pacific Ocean, only the scale of earthquake, instead of the tsunami wave height, is provided. The information is not useful for harbor companies. In order to accelerate the warning process, improve the accuracy of the tsunami, the original tsunami early warning system is improved and developed in this project. This system can automatically get the earthquake parameters of the United States Geological Society. Then, the tsunami warning system can automatically estimate the arrival time of the leading wave and the maximum wave height after these parameters are obtained. Furthermore, the estimation of tsunami risk in future 50, 100 year for Suao Harbor and Hualien Harbor are also determined in this project. Besides inundating the land, a tsunami can induce scour around bridge piers as it propagates upstream in a river. Pier Scouring due to tsunamis in the Kaoping River will also be investigated in the present study.
DATE OF PUBLICATION January 2015
NUMBER OF PAGES 680
PRICE
CLASSIFICATION
□RESTRICTED □CONFIDENTIAL
□SECRET □TOP SECRET
▓UNCLASSIFIED
The views expressed in this publication are not necessarily those of the Ministry of Transportation and Communications.
整合臺灣海岸及港灣海氣地象模擬技術之研究(4/4) 目 錄
中文摘要 ... I 英文摘要 ... II 目錄 ...III 第一部分 提昇臺灣主要商港海象模擬技術之精進及系統維運
第二部分 海嘯對港區及跨河橋梁之影響風險評估研究
第一部分
臺灣主要商港海象模擬技術之
精進及系統維運
摘要
本研究計畫為「整合臺灣海岸及港灣海氣地象模擬技術之研究」
計畫之分項子計畫，目的在確保波浪、水位及海流等海象預報系統 (TaiCOMS)作業化之運作與維護，並就作業化預報與觀測資料進行比較 與分析，研究相關海象模擬技術之精進。
本年度具體研究成果包括：(1)針對各主要商港海象觀測資料完成 波浪、潮位、海流等資料特性分析，瞭解各港口海象之特性；(2)完成 海象預報系統風壓場資料更新工作，以中央氣象局第四代天氣預報模 式(WRF)模擬預報資料執行海象預報系統相關海象模擬，提昇臺灣周圍 海域風浪、水位及海流模擬之精確性；(3)完成中尺度臺灣周圍海域暴 潮模式之建置與驗證，並依據歷年(1980~)侵臺颱風暴潮偏差模擬結果
，以極端值回歸分析方法推算主要商港 50 年復現期之暴潮位分別為：
基隆港 1.25 m、臺北港 1.26 m、臺中港 1.44 m、高雄港 1.20 m、蘇澳 港 1.22 m、花蓮港 0.85 m、安平港 1.03 m、及布袋港 0.97m；(4)針對 本年度計畫研究對象花蓮港區及蘇澳港區，分別完成小尺度近岸港區 風浪模組、細尺度港域波浪模組及小尺度水動力模組之更新，以及相 關模擬結果之改善研究；(5)以主要商港細尺度港域波浪模組分別完成 各種波浪週期港域波高放大率模擬，並依據數值模擬結果分析各港口 港池共振之特性；(6)完成本年度計畫海象作業化預報成果評估與報告
，達成本年度海象預報系統作業化維運目標。
本計畫不僅達到海象預報系統作業化維運目的，其成果可延伸至 實際的應用，達到防救災的目的。此外，本計畫結合「港灣環境資訊 系統」具有平時提供各港務單位及港口使用保障船舶交通航運安全，
面臨緊急海難或各種海岸災害防救時可迅速提供救災必要資訊等應用 效益。
ABSTRACT
This study is a sub-project of "A study on the integration of Taiwan coastal and harbor's oceanographic modeling systems." The aims are to ensure the operation and maintenance of the marine meteorology forecast system (TaiCOMS) for waves, water levels and currents, to compare and analyze the forecasting and observing data, and to enhance the simulating techniques.
Specific results this year are included:(1) completing the characteristic analyses of observing data of waves, water levels and currents for the major commercial ports; (2) updating the wind field data of marine meteorology forecasting system by employing the forth-generation weather forecasting model (WRF) of CWB to enhance the accuracy of simulation; (3) establishment and certification of the middle-scale storm surge model for the sea areas around Taiwan, and utilizing the extreme value regression analysis method to estimate the storm surge of 50-year recurrence for the major ports;
(4) updating the small-scale nearshore wave module, fine-scale wave module and small-scale hydrodynamic module for Hualien and Suao harbor areas; (5) using fine-scale wave module of the major ports to simulate the wave height amplification and analyzing the characteristics of basin resonance for each port according to the numerical results; (6) accomplishment of assessment and report of operating forecasting results of the marine meteorology for this year project, and achievement of the target of maintenance and operation of the marine meteorology forecasting system.
This four-year project achieves the target of maintenance and operation of the marine meteorology forecasting system for IHMT. In addition, associated studies and improved results proposed for the marine meteorology simulation techniques fill the bill. Based on forecasting data of the marine meteorology helpful to harbor operation and security maintenance, follow-up maintenance of the marine meteorology forecasting system and associated improving studies are still necessary.
臺灣主要商港海象模擬技術之精進及系統維運 目 錄
計畫摘要 ... I 目 錄 ... III 表目錄 ... V 圖目錄 ... X 第一章 緒論 ... 1-1
1.1 計畫緣起 ... 1-1 1.2 本年度主要工作項目 ... 1-2 1.3 報告內容架構 ... 1-3 第二章 主要商港海象觀測資料特性分析 ... 2-1 2.1 主要商港海象測站位置 ... 2-1 2.2 主要商港潮汐特性 ... 2-9 2.3 主要商港海(潮)流特性 ... 2-47 2.4 主要商港波浪特性分析 ... 2-81 2.5 侵臺颱風統計特性 ... 2-96 第三章 海象作業化模擬風場 ... 3-1 3.1 中央氣象局數值天氣預報作業控制系統 ... 3-1 3.2 海象作業化風場簡介 ... 3-5 3.3 風場模組作業化架構 ... 3-9 3.4 WRF 風場與觀測風場評估 ... 3-19 第四章 主要商港風浪及波浪場模擬研究 ... 4-1
4.1 臺灣周圍海域風浪模擬 ... 4-1 4.2 主要商港小尺度港區近岸波浪場模擬 ... 4-19 4.3 港域波浪場模擬與研究 ... 4-36 第五章 臺灣周圍海域暴潮模式 ... 5-1 5.1 臺灣周圍海域暴潮模式建置 ... 5-1 5.2 數值模擬風壓場之建置 ... 5-8 5.3 侵臺颱風暴潮模擬 ... 5-14 5.4 主要商港暴潮位復現期分析 ... 5-43 第六章 主要商港水位及流場模擬與研究 ... 6-1 6.1 主要商港水動力模組改善成果 ... 6-1 6.2 小尺度花蓮港區水動力模組改善研究 ... 6-25 6.3 小尺度蘇澳港區水動力模組改善研究 ... 6-38 第七章 海象作業化預報成果評估 ... 7-1 7.1 風場評估 ... 7-1 7.2 風浪模擬成果評估 ... 7-6 7.3 水位與流場模擬成果評估 ... 7-13 第八章 結論與建議 ... 8-1 8.1 結論 ... 8-1 8.2 建議 ... 8-4 參考文獻 ... 參-1 附錄一 波浪模式基本理論介紹 ... 附1-1 附錄二 水動力模式基本理論介紹 ... 附2-1
表目錄
表2.1 蘇澳港(2008~2011年)重要代表性潮位統計結果表 ... 2-10 表2.2 花蓮港(2008~2011年)重要代表性潮位統計結果表 ... 2-12 表2.3 基隆港(2008~2011年)重要代表性潮位統計結果 ... 2-12 表2.4 臺北港(2011~2013年)重要代表性潮位統計結果 ... 2-14 表2.5 臺中港(2010~2013年)重要代表性潮位統計結果表 ... 2-15 表2.6 高雄港(2010~2013年)重要代表性潮位統計結果表 ... 2-18 表2.7 安平港2013年代表性潮位逐月統計表 ... 2-19 表2.8 布袋港2013年11月至2014年10月代表性潮位逐月統計
表 ... 2-20 表2.9 蘇澳港2012年潮位調和分析成果表 ... 2-26 表2.10 花蓮港2012年潮位調和分析成果表 ... 2-27 表2.11 基隆港2012年潮位調和分析成果表 ... 2-28 表2.12 臺北港2012年潮位調和分析成果表 ... 2-29 表2.13 臺中港2012年潮位調和分析成果表 ... 2-30 表2.14 高雄港2012年潮位調和分析成果表 ... 2-31 表2.15 安平港2013年潮位調和分析成果表 ... 2-32 表2.16 布袋港潮位(2013年11月~2014年10月)調和分析成果表 ... 2-33 表2.17 蘇澳港逐時海流流速大小分布年統計結果 ... 2-48 表2.18 蘇澳港逐時海流流向分布年統計結果 ... 2-48 表2.19 花蓮港逐時海流流速分布年統計結果 ... 2-53 表2.20 花蓮港逐時海流流向分布年統計結果 ... 2-54 表2.21 基隆港逐時海流流速分布年統計結果 ... 2-54 表2.22 基隆港逐時海流流向分布年統計結果 ... 2-55 表2.23 臺北港逐時海流流速分布年統計結果 ... 2-55
表2.24 臺北港逐時海流流向分布年統計結果 ... 2-56 表2.25 臺中港逐時海流流速分布年統計結果 ... 2-56 表2.26 臺中港逐時海流流向分布年統計結果 ... 2-57 表2.27 高雄港逐時海流流速分布年統計結果 ... 2-57 表2.28 高雄港逐時海流流向分布年統計結果 ... 2-58 表2.29 安平港逐時海流流速分布年統計結果 ... 2-58 表2.30 安平港逐時海流流向分布年統計結果 ... 2-59 表2.31 蘇澳港夏季海流觀測資料(SA01)之潮流調和分析成果
表 ... 2-66 表2.32 蘇澳港冬季海流觀測資料(SA02)之潮流調和分析成果
表 ... 2-66 表2.33 花蓮港夏季海流觀測資料(HL01)之潮流調和分析成果
表 ... 2-66 表2.34 花蓮港冬季海流觀測資料(HL02)之潮流調和分析成果
表 ... 2-67 表2.35 基隆港夏季海流觀測資料(KL01)之潮流調和分析成果
表 ... 2-67 表2.36 基隆港冬季海流觀測資料(KL02)之潮流調和分析成果
表 ... 2-67 表2.37 臺北港夏季海流觀測資料(TP01)之潮流調和分析成果表 .... 2-68 表2.38 臺北港冬季海流觀測資料(TP02)之潮流調和分析成果表 .... 2-68 表2.39 蘇澳港逐時波高分布年統計結果 ... 2-82 表2.40 蘇澳港逐時平均波向分布統計表 ... 2-83 表2.41 花蓮港逐時波高分布年統計結果 ... 2-84 表2.42 花蓮港逐時平均波向分布統計表 ... 2-85 表2.43 基隆港逐時波高分布年統計結果 ... 2-86 表2.44 基隆港逐時平均波向分布統計表 ... 2-87
表2.45 臺北港逐時波高分布年統計結果 ... 2-88 表2.46 臺北港逐時平均波向分布統計表 ... 2-89 表2.47 臺中港逐時波高分布年統計結果 ... 2-90 表2.48 臺中港逐時平均波向分布統計表 ... 2-91 表2.49 高雄港逐時波高分布年統計結果 ... 2-92 表2.50 高雄港逐時平均波向分布統計表 ... 2-93 表2.51 安平港逐時波高分布年統計結果 ... 2-94 表2.52 安平港逐時平均波向分布統計表 ... 2-95 表2.53 歷年(1897~2012年)各月侵臺颱風之次數及頻率統計表 ... 2-97 表2.54 2011 ~ 2013年侵臺颱風事件一覽表 ... 2-98 表3.1 每日各模式成員的作業趟次與預報長度 ... 3-3 表3.2a 中央氣象局風場NFS風場資料格式 ... 3-7 表3.2b 中央氣象局風場WRF風場資料格式 ... 3-7 表3.2c 作業系統內大尺度及中尺度風、波及流場資料格式 ... 3-8 表3.2d 作業系統內展示風場資料格式 ... 3-8 表3.3 有限區域模式(NFS)氣象主要資料彙整表 ... 3-10 表3.4 每日所擷取風場資料以第3日模擬風場為範例說明表 ... 3-15 表3.5 WRF主要提供氣象資料彙整表 ... 3-17 表3.6a 蘇澳、基隆、安平及臺中港7月風速發生頻率分析表 ... 3-21 表3.6b 蘇澳、基隆、安平及臺中港7月風向發生頻率分析表 ... 3-21 表3.7 蘇澳、基隆、安平及臺中港7月實測及模擬風速風向統
計表 ... 3-22 表3.8 蘇澳、基隆、安平及臺中港7月21日6時至24日0時實測
及模擬風速風向統計表 ... 3-23 表4.1 主要商港港區近岸波浪模組之數值參考網格基本資料 ... 4-20 表4.2 港域波浪模擬之數值計算細網格基本資料 ... 4-38 表5.1 1980 ~ 2013年曾發布颱風警報之侵臺颱風歷史資料表 ... 5-16
表5.2 歷年(1980 ~ 2013年)侵臺颱風暴潮模擬主要商港之最大
暴潮位模擬值 ... 5-33 表5.3 基隆港最大暴潮位模擬值超過0.5 m之侵臺颱風事件 ... 5-38 表5.4 臺北港最大暴潮位模擬值超過0.5 m之侵臺颱風事件 ... 5-39 表5.5 臺中港最大暴潮位模擬值超過0.5 m之侵臺颱風事件 ... 5-40 表5.6 高雄港最大暴潮位模擬值超過0.5 m之侵臺颱風事件 ... 5-40 表5.7 蘇澳港最大暴潮位模擬值超過0.5 m之侵臺颱風事件 ... 5-41 表5.8 花蓮港最大暴潮位模擬值超過0.5 m之侵臺颱風事件 ... 5-41 表5.9 安平港最大暴潮位模擬值超過0.5 m之侵臺颱風事件 ... 5-41 表5.10 布袋港最大暴潮位模擬值超過0.5 m之侵臺颱風事件 ... 5-42 表5.11 主要商港年最大暴潮位頻率分析樣本 ... 5-48 表5.12 主要商港暴潮位頻率分析樣本之基本統計資料(unit:
mm) ... 5-49 表5.13 基隆港暴潮位極端值機率密度函數適合度檢定結果 ... 5-49 表5.14 臺北港暴潮位極端值機率密度函數適合度檢定結果 ... 5-49 表5.15 臺中港暴潮位極端值機率密度函數適合度檢定結果 ... 5-50 表5.16 高雄港暴潮位極端值機率密度函數適合度檢定結果 ... 5-50 表5.17 蘇澳港暴潮位極端值機率密度函數適合度檢定結果 ... 5-50 表5.18 花蓮港暴潮位極端值機率密度函數適合度檢定結果 ... 5-50 表5.19 安平港暴潮位極端值機率密度函數適合度檢定結果 ... 5-51 表5.20 布袋港暴潮位極端值機率密度函數適合度檢定結果 ... 5-51 表5.21 主要商港年最大暴潮位頻率分析樣本(unit: m) ... 5-51 表7.1 2014年主要商港觀測及WA01預報風速偏差統計表 ... 7-2 表7.2 2014年主要商港觀測及WA01預報風向偏差統計表 ... 7-3 表7.3 2014年主要商港觀測及WA02預報風速偏差統計表 ... 7-4 表7.4 2014年主要商港觀測及WA02預報風向偏差統計表 ... 7-5 表7.5 2014年主要商港觀測及SWAN預報示性波高偏差統計
表 ... 7-7 表7.6 2014年主要商港觀測及SWAN預報示性波向偏差統計
表 ... 7-8 表7.7 2014年主要商港觀測及SWAN預報示性週期偏差統計
表 ... 7-9 表7.8 2014年主要商港觀測及WAM預報示性波高偏差統計表 ... 7-10 表7.9 2014年主要商港觀測及WAM預報示性波向偏差統計表 ... 7-11 表7.10 2014年主要商港觀測及WAM預報示性週期偏差統計表 ... 7-12 表7.11 2014年主要商港觀測及中尺度預報流速偏差統計表 ... 7-14 表7.12 2014年主要商港觀測及中尺度預報流向偏差統計表 ... 7-15 表7.13 2014年主要商港觀測及小尺度預報流速偏差統計表 ... 7-16 表7.14 2014年主要商港觀測及小尺度預報流向偏差統計表 ... 7-17 表7.15 2014年主要商港觀測及中尺度預報水位偏差統計表 ... 7-18 表7.16 2014年主要商港觀測及小尺度預報水位偏差統計表 ... 7-19
圖目錄
圖2.1 國內主要商港之地理位置示意圖 ... 2-2 圖2.2 基隆港海氣象觀測位置示意圖 ... 2-3 圖2.3 臺北港海氣象觀測位置示意圖 ... 2-3 圖2.4 蘇澳港海氣象觀測位置示意圖 ... 2-5 圖2.5 花蓮港海氣象觀測位置示意圖 ... 2-5 圖2.6 臺中港海氣象觀測位置示意圖 ... 2-6 圖2.7 高雄港海氣象觀測位置示意圖 ... 2-6 圖2.8 安平港海氣象觀測位置示意圖 ... 2-7 圖2.9 布袋港海氣象觀測位置示意圖 ... 2-8 圖2.10 2008～2013年蘇澳港逐時潮位資料月及年平均潮位變
化圖 ... 2-10 圖2.11 2009年中度颱風莫拉克侵臺路徑圖 ... 2-11 圖2.12 2008～2013年花蓮港逐時潮位資料月及年平均潮位變
化圖 ... 2-13 圖2.13 2008～2013年基隆港逐時潮位資料月及年平均潮位變
化圖 ... 2-13 圖2.14 2008～2013年臺北港逐時潮位資料月及年平均潮位變
化圖 ... 2-15 圖2.15 2013年中度颱風菲特侵臺路徑圖 ... 2-16 圖2.16 2008～2013年臺中港逐時潮位資料月及年平均潮位變
化圖 ... 2-16 圖2.17 2012年中度颱風蘇拉侵臺路徑圖 ... 2-17 圖2.18 2008～2013年高雄港逐時潮位資料月及年平均潮位變
化圖 ... 2-18 圖2.19 2013年強烈颱風天兔侵臺路徑圖 ... 2-20
圖2.20 主要商港2012年潮位資料年平均潮位分布圖 ... 2-21 圖2.21 蘇澳港2008 ~ 2013年潮位能譜圖 ... 2-34 圖2.22 蘇澳港歷年(2008 ~ 2013年)潮位調和分析主要分潮(O1
、K1、M2、S2)振幅大小之變化圖 ... 2-35 圖2.23 花蓮港2008 ~ 2013年潮位能譜圖 ... 2-36 圖2.24 花蓮港歷年(2008 ~ 2013年)潮位調和分析主要分潮(O1
、K1、M2、S2)振幅大小之變化圖 ... 2-37 圖2.25 基隆港2008 ~ 2013年潮位能譜圖 ... 2-38 圖2.26 基隆港歷年(2008 ~ 2013年)潮位調和分析主要分潮(O1
、K1、M2、S2)振幅大小之變化圖 ... 2-39 圖2.27 臺北港2008年及2011 ~ 2013年潮位能譜圖 ... 2-40 圖2.28 臺北港歷年(2008 ~ 2013年)潮位調和分析主要分潮(O1
、K1、M2、S2)振幅大小之變化圖 ... 2-41 圖2.29 臺中港2008 ~ 2013年潮位能譜圖 ... 2-42 圖2.30 臺中港歷年(2008 ~ 2013年)潮位調和分析主要分潮(O1
、K1、M2、S2)振幅大小之變化圖 ... 2-43 圖2.31 高雄港2008 ~ 2013年潮位能譜圖 ... 2-44 圖2.32 高雄港歷年(2008 ~ 2013年)潮位調和分析主要分潮(O1
、K1、M2、S2)振幅大小之變化圖 ... 2-45 圖2.33 安平港2013年潮位能譜圖 ... 2-46 圖2.34 布袋港潮位(2013年11月至2014年10月)能譜圖 ... 2-46 圖2.35 2013年強烈颱風蘇力侵臺路徑圖 ... 2-59 圖2.36 基隆港測站(X2) 2012年6月海流觀測資料時序列圖圖 ... 2-60 圖2.37 基隆港測站(X2) 2012年7月海流觀測資料時序列圖圖 ... 2-61 圖2.38 2012年輕度颱風泰利侵臺路徑圖 ... 2-62 圖2.39 2012年中度颱風天秤侵臺路徑圖 ... 2-62 圖2.40 蘇澳港夏季海流資料(SA01)之速度分量能譜圖 ... 2-69
圖2.41 蘇澳港冬季海流資料(SA02)之速度分量能譜圖 ... 2-69 圖2.42 蘇澳港夏季海流觀測資料SA01之潮流及非潮流成份圖 ... 2-70 圖2.43 蘇澳港冬季海流觀測資料(SA02)之潮流及非潮流成份
圖 ... 2-71 圖2.44 花蓮港夏季海流資料(HL01)之速度分量能譜圖 ... 2-72 圖2.45 花蓮港冬季海流資料(HL02)之速度分量能譜圖 ... 2-72 圖2.46 花蓮港夏季海流觀測資料HL01之潮流及非潮流成份圖 ... 2-73 圖2.47 花蓮港冬季海流觀測資料HL02之潮流及非潮流成份圖 ... 2-74 圖2.48 基隆港夏季海流資料(KL01)之速度分量能譜圖 ... 2-75 圖2.49 基隆港冬季海流資料(KL02)之速度分量能譜圖 ... 2-75 圖2.50 基隆港夏季海流觀測資料KL01之潮流及非潮流成份圖 ... 2-76 圖2.51 基隆港冬季海流觀測資料KL02之潮流及非潮流成份圖 ... 2-77 圖2.52 臺北港夏季海流資料(TP01)之速度分量能譜圖 ... 2-78 圖2.53 臺北港冬季海流資料(TP02)之速度分量能譜圖 ... 2-78 圖2.54 臺北港夏季海流觀測資料TP01之潮流及非潮流成分圖 ... 2-79 圖2.55 臺北港冬季海流觀測資料TP02之潮流及非潮流成分圖 ... 2-80 圖2.56 2012年強烈颱風杰拉華侵臺路徑圖 ... 2-95 圖2.57 歷年(1897~2013)侵襲臺灣之颱風路徑統計圖 ... 2-99 圖2.58 侵臺颱風登陸地點統計圖(1897-2013年) ... 2-100 圖3.1 氣象局作業模式啟動及資料關係圖 ... 3-3 圖3.2 1994年至2010年中央氣象局颱風路徑主要作業模式對
西北太平洋颱風路徑之24、48與72小時預報之平均誤差
值。 ... 3-4 圖3.3 中央氣象局風場NFS及WRF風場資料範圍圖 ... 3-6 圖3.4 作業化風場資料輸出範圍 ... 3-6 圖3.5 風場模組作業流程圖 ... 3-11 圖3.6 NFS(RC)及WRF(WA01)風場輸出範圍圖 ... 3-11
圖3.7 NFS(MC)及WRF(WA02)風場輸出範圍圖 ... 3-12 圖3.8 WRF(WA03)風場輸出範圍圖 ... 3-12 圖3.9a 天兔颱風9月21日14時RC風場向量圖 ... 3-13 圖3.9b 天兔颱風9月21日14時MC風場向量圖 ... 3-13 圖3.10 中央氣象局天兔颱風衛星雲圖(2013-09-23-14:32) ... 3-14 圖3.11 每日所擷取風場資料以第3日模擬風場為範例圖 ... 3-15 圖3.12a 天兔颱風9月21日14時WRF(WA01)風場向量圖 ... 3-17 圖3.12b 天兔颱風9月21日14時WRF(WA02)風場向量圖 ... 3-18 圖3.12c 天兔颱風9月21日14時WRF(WA03)風場向量圖 ... 3-18 圖3.13 每日WRF擷取風場及提供每日波風場資料 ... 3-19 圖3.14a 201407蘇澳實測與預測WRF_WA01風速風向時序 ... 3-23 圖3.14b 201407蘇澳實測與預測WRF_WA02風速風向時序 ... 3-24 圖3.14c 201407蘇澳實測與預測WRF_WA03風速風向時序 ... 3-24 圖3.15a 201407基隆實測與預測WRF_WA01風速風向時序 ... 3-24 圖3.15b 201407基隆實測與預測WRF_WA02風速風向時序 ... 3-25 圖3.15c 201407基隆實測與預測WRF_WA03風速風向時序 ... 3-25 圖3.16a 201407安平實測與預測WRF_WA01風速風向時序 ... 3-25 圖3.16b 201407安平實測與預測WRF_WA02風速風向時序 ... 3-26 圖3.16c 201407安平實測與預測WRF_WA03風速風向時序 ... 3-26 圖3.17a 201407臺中實測與預測WRF_WA01風速風向時序 ... 3-26 圖3.17b 201407臺中實測與預測WRF_WA02風速風向時序 ... 3-27 圖3.17c 201407臺中實測與預測WRF_WA03風速風向時序 ... 3-27 圖3.18 蘇澳港2014年7月風速風向觀測及預測相關圖 ... 3-28 圖3.19 基隆港2014年7月風速風向觀測及預測相關圖 ... 3-29 圖3.20 安平港2014年7月風速風向觀測及預測相關圖 ... 3-30 圖3.21 臺中港2014年7月風速風向觀測及預測相關圖 ... 3-31
圖3.22 蘇澳港實測與預測(WRF_WA01~WA03)7月風玫瑰圖 ... 3-32 圖3.23 基隆港實測與預測(WRF_WA01~WA03)7月風玫瑰圖 ... 3-32 圖3.24 安平港實測與預測(WRF_WA01~WA03)7月風玫瑰圖 ... 3-33 圖3.25 臺中港實測與預測(WRF_WA01~WA03)7月風玫瑰圖 ... 3-33 圖3.26 2014年7月10日2時及17日02時WA02風速風向分布圖 ... 3-34 圖3.27 2014年7月10日2時及17日02時WA03風速風向分布圖 ... 3-34 圖3.28 蘇澳港實測與預測麥德姆颱風前後期間風速歷線圖 ... 3-35 圖3.29 基隆港實測與預測麥德姆颱風前後期間風速歷線圖 ... 3-35 圖3.30 安平港實測與預測麥德姆颱風前後期間風速歷線圖 ... 3-36 圖3.31 臺中港實測與預測麥德姆颱風前後期間風速歷線圖 ... 3-36 圖4.1 大尺度西太平洋範圍風浪模組模擬範圍及水深分布圖 ... 4-4 圖4.2 中尺度臺灣周圍近海範圍風浪模組模擬範圍與水深分
布圖 ... 4-4 圖4.3 TaiCOMS架構下風浪作業化模擬預報流程圖 ... 4-5 圖4.4 大尺度西太平洋範圍風浪模組模擬範圍及更新後水深
分布圖 ... 4-6 圖4.5 原作業化程式碼模擬颱風期間之波高分布情況圖 ... 4-6 圖4.6 本計畫作業化程式碼修正後模擬颱風期間之波高分布
情況圖 (向量為作業化RC風場之風速) ... 4-7 圖4.7 原作業化程式碼模擬颱風期間之平均週期分布圖 ... 4-7 圖4.8 本計畫作業化程式碼修正後模擬颱風期間之平均週期
分布圖 (向量代表模式模擬之風浪去向) ... 4-8 圖4.9 TaiCOMS每日線上作業程式模擬時間示意圖 ... 4-8 圖4.10 模式風浪模擬之平均週期T-1(圓圈)及Tm02(三角形)與觀
測波浪平均週期(圓點)之比較 ... 4-9 圖4.11 中尺度臺灣周圍近海範圍風浪模組更新後模擬範圍及
地形水深分布圖 ... 4-11
圖4.12 中尺度臺灣周圍近海範圍風浪模組原模擬範圍之地形
水深資料更新前後之差異分布圖 ... 4-12 圖4.13 平行化處理SWAN時間比較(72小時模擬) ... 4-12 圖4.14a 蘇澳港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之絕對誤差時序變化圖 ... 4-13 圖4.14b 花蓮港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之絕對誤差時序變化圖 ... 4-13 圖4.14c 基隆港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之絕對誤差時序變化圖 ... 4-13 圖4.14d 臺北港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之絕對誤差分析結果 ... 4-14 圖4.14e 臺中港2012年9月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之絕對誤差時序變化圖 ... 4-14 圖4.14f 高雄港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之絕對誤差時序變化圖 ... 4-14 圖4.14g 安平港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之絕對誤差時序變化圖 ... 4-15 圖4.15a 蘇澳港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之相對誤差時序變化圖 ... 4-15 圖4.15b 花蓮港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之相對誤差時序變化圖 ... 4-15 圖4.15c 基隆港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之相對誤差時序變化圖 ... 4-16 圖4.15d 臺北港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之相對誤差時序變化圖 ... 4-16 圖4.15e 臺中港2012年9月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之相對誤差時序變化圖 ... 4-16 圖4.15f 高雄港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之相對誤差時序變化圖 ... 4-17 圖4.15g 安平港2012年7月作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)
與觀測資料之相對誤差時序變化圖 ... 4-17 圖4.16 高雄港作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)與觀測資
料間標準偏差之月變化圖 ... 4-17 圖4.17 高雄港作業化風浪模擬逐時資料(波高、週期)與觀測資
料間相關係數之月變化圖 ... 4-18 圖4.18 基隆港小尺度波浪模組參考網格大小及地形水深分布
圖 ... 4-21 圖4.19 臺北港小尺度波浪模組參考網格大小及地形水深分布
圖 ... 4-22 圖4.20 臺北港小尺度波浪模組邊界條件校驗前，點位A波高模
擬值與觀測值之對應關係圖 ... 4-23 圖4.21 臺北港小尺度波浪模組邊界條件校驗後，點位A波高模
擬值與觀測值之對應關係圖 ... 4-23 圖4.22 臺中港小尺度波浪模組參考網格大小及地形水深分布
圖 ... 4-24 圖4.23 臺中港小尺度波浪模組邊界條件校驗前，點位A波高模
擬值與觀測值之對應關係圖 ... 4-25 圖4.24 臺中港小尺度波浪模組邊界條件校驗後，點位A波高模
擬值與觀測值之對應關係圖 ... 4-25 圖4.25 布袋港小尺度波浪模組參考網格大小及地形水深分布
圖 ... 4-26 圖4.26 安平港小尺度波浪模組參考網格大小及地形水深分布
圖 ... 4-27 圖4.27 安平港小尺度波浪模組邊界條件校驗前，點位O波高模
擬值與觀測值之對應關係圖 ... 4-28 圖4.28 安平港小尺度波浪模組邊界條件校驗後，點位O波高模
擬值與觀測值之對應關係圖 ... 4-28 圖4.29 高雄港小尺度波浪模組參考網格大小及地形水深分布
圖 ... 4-29 圖4.30 高雄港小尺度波浪模組邊界條件校驗前，點位A波高模
擬值與觀測值之對應關係圖 ... 4-30 圖4.31 高雄港小尺度波浪模組邊界條件校驗前，點位A波向模
擬值與觀測值之對應關係圖 ... 4-30 圖4.32 蘇澳港小尺度波浪模組參考網格大小及地形水深分布
圖 ... 4-32 圖4.33 蘇澳港港區102年度水深調查結果之水深分布圖 ... 4-32 圖4.34 蘇澳港港區衛星影像圖 ... 4-33 圖4.35 蘇澳港小尺度波浪模組更新後參考網格之地形水深分
布圖 ... 4-33 圖4.36 花蓮港小尺度波浪模組參考網格大小及地形水深分布
圖 ... 4-35 圖4.37 花蓮港港區102年度水深調查結果之水深分布圖 ... 4-35 圖4.38 基隆港區細尺度波浪模組模擬範圍及非結構粗網格分
布圖 ... 4-38 圖4.39 臺北港細尺度波浪模組模擬範圍及非結構粗網格分布
圖 ... 4-39 圖4.40 臺中港細尺度波浪模組模擬範圍及非結構粗網格分布
圖 ... 4-39 圖4.41 布袋港細尺度波浪模組模擬範圍及非結構粗網格分布
圖 ... 4-40 圖4.42 安平港區細尺度波浪模組模擬範圍及非結構粗網格分
布圖 ... 4-40 圖4.43 高雄港區一港口細尺度波浪模組模擬範圍及非結構粗
網格分布圖 ... 4-41
圖4.43 (續)高雄港區二港口細尺度波浪模組模擬範圍及非結構
粗網格分布圖 ... 4-41 圖4.44 蘇澳港區細尺度波浪模組模擬範圍及非結構粗網格分
布圖 ... 4-42 圖4.45 花蓮港區細尺度波浪模組模擬範圍及非結構粗網格分
布圖 ... 4-42 圖4.46 基隆港區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、NW) ... 4-43 圖4.47 布袋港區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、SW)... 4-43 圖4.48 安平港區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、SW)... 4-44 圖4.49 高雄港一港口區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、W)
... 4-44 圖4.50 基隆港港域波高規劃展示點位分布圖 ... 4-45 圖4.51 臺北港港域波高規劃展示點位分布圖 ... 4-45 圖4.52 臺中港港域波高規劃展示點位分布圖 ... 4-46 圖4.53 布袋港港域波高規劃展示點位分布圖 ... 4-46 圖4.54 安平港港域波高規劃展示點位分布圖 ... 4-47 圖4.55 高雄港一港口港域波高規劃展示點位分布圖 ... 4-47 圖4.56 高雄港二港口港域波高規劃展示點位分布圖 ... 4-48 圖4.57 蘇澳港港域波高規劃展示點位分布圖 ... 4-48 圖4.58 花蓮港港域波高規劃展示點位分布圖 ... 4-49 圖4.59 蘇澳港港域平面配置圖 ... 4-50 圖4.60 蘇澳港細尺度波浪模組港池配置更新後，非結構粗網格
及水深分布圖 ... 4-51 圖4.61 蘇澳港區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、ENE) ... 4-51 圖4.62 蘇澳港區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、E) ... 4-52 圖4.63 蘇澳港區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、SE) ... 4-52 圖4.64 蘇澳港區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、S) ... 4-53
圖4.65 花蓮港港域平面配置圖 ... 4-54 圖4.66 花蓮港區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、ESE) ... 4-55 圖4.67 花蓮港區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、E) ... 4-55 圖4.68 花蓮港區細尺度波浪場波高分布圖(週期10s、SW)... 4-56 圖4.69 基隆港港池共振數值分析檢核點位置圖 ... 4-57 圖4.70 基隆港港池共振數值分析檢核點A之波高放大率圖 ... 4-58 圖4.71 基隆港港池共振數值分析檢核點B之波高放大率圖 ... 4-58 圖4.72 基隆港港池共振數值分析檢核點C之波高放大率圖 ... 4-59 圖4.73 基隆港基本共振模態之港池波高放大率分布圖 ... 4-59 圖4.74 蘇澳港港池共振數值分析檢核點位置圖 ... 4-60 圖4.75 蘇澳港港池共振數值分析檢核點A之波高放大率圖 ... 4-61 圖4.76 蘇澳港港池共振數值分析檢核點B之波高放大率圖 ... 4-61 圖4.77 蘇澳港港池共振數值分析檢核點C之波高放大率圖 ... 4-62 圖4.78 蘇澳港基本共振模態之港池波高放大率分布圖 ... 4-62 圖4.79 花蓮港港池共振數值分析檢核點位置圖 ... 4-64 圖4.80 花蓮港港池共振數值分析檢核點A之波高放大率圖 ... 4-64 圖4.81 花蓮港港池共振數值分析檢核點B之波高放大率圖 ... 4-65 圖4.82 花蓮港港池共振數值分析檢核點C之波高放大率圖 ... 4-65 圖4.83 花蓮港基本共振模態之港池波高放大率分布圖 ... 4-66 圖4.84 花蓮港第二共振模態之港池波高放大率分布圖 ... 4-66 圖4.85 臺北港港池共振數值分析檢核點位置圖 ... 4-67 圖4.86 臺北港港港池共振數值分析檢核點A之波高放大率圖 ... 4-68 圖4.87 臺北港港港池共振數值分析檢核點B之波高放大率圖 ... 4-68 圖4.88 臺北港港港池共振數值分析檢核點C之波高放大率圖 ... 4-69 圖4.89 臺北港基本共振模態之港池波高放大率分布圖 ... 4-69 圖4.90 布袋港港池共振數值分析檢核點位置圖 ... 4-70
圖4.91 布袋港港港池共振數值分析檢核點A之波高放大率圖 ... 4-71 圖4.92 布袋港港港池共振數值分析檢核點B之波高放大率圖 ... 4-71 圖4.93 布袋港港港池共振數值分析檢核點C之波高放大率圖 ... 4-72 圖4.94 布袋港基本共振模態之港池波高放大率分布圖 ... 4-72 圖5.1 臺灣周圍海域暴潮模式模擬範圍(100年度計畫) ... 5-4 圖5.2 臺灣周圍海域暴潮模式採用的非結構三角網格分布圖 ... 5-4 圖5.3 101年度計畫臺灣周圍海域暴潮模式之模擬範圍 ... 5-5 圖5.4 101年度計畫臺灣周圍海域暴潮模式採用的非結構三角
網格分布圖 ... 5-5 圖5.5 臺灣周圍海域暴潮模式之地形水深分布圖 ... 5-6 圖5.6 臺灣周圍海域暴潮模式之天文潮邊界條件時序圖 ... 5-7 圖5.7 模型颱風數值風壓場之等壓線分布圖 ... 5-11 圖5.8 TaiCOMS作業化MC風壓場之等壓線分布圖 ... 5-12 圖5.9 本計畫有限元素網格風壓場之等壓線分布圖 ... 5-13 圖5.10 2011年強烈颱風南瑪都侵臺路徑圖 ... 5-22 圖5.11 2012年中度颱風蘇拉侵臺路徑圖 ... 5-22 圖5.12 2012年中度颱風天秤侵臺路徑圖 ... 5-23 圖5.13 2013年強烈颱風蘇力侵臺路徑圖 ... 5-23 圖5.14 主要商港颱風暴潮模擬結果之輸出點位圖 ... 5-24 圖5.15 2011年強烈颱風南瑪都侵臺期間高雄港暴潮模擬結果
與水位觀測資料分析結果圖 ... 5-25 圖5.16 2012年中度颱風蘇拉侵臺期間，花蓮港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-25 圖5.17 2012年中度颱風蘇拉侵臺期間，蘇澳港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-26 圖5.18 2012年中度颱風蘇拉侵臺期間，基隆港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-26
圖5.19 2012年中度颱風蘇拉侵臺期間，臺北港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-27 圖5.20 2012年中度颱風天秤侵臺期間，高雄港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-27 圖5.21 2012年中度颱風天秤侵臺期間，花蓮港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-28 圖5.22 2012年中度颱風天秤侵臺期間，蘇澳港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-28 圖5.23 2013年強烈颱風蘇力侵臺期間，花蓮港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-29 圖5.24 2013年強烈颱風蘇力侵臺期間，蘇澳港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-29 圖5.25 2013年強烈颱風蘇力侵臺期間，基隆港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-30 圖5.26 2013年強烈颱風蘇力侵臺期間，臺北港暴潮模擬結果與
水位觀測資料分析結果圖 ... 5-30 圖6.1 基隆港水動力模組之有限元素格網分佈圖 ... 6-2 圖6.2 基隆港水動力模組之地形水深分布圖 ... 6-3 圖6.3 基隆港水動力模式東、西開放邊界之水位邊界條件時序
圖 ... 6-3 圖6.4 基隆港水位及潮流模擬結果與潮流觀測資料調和分析
(O1、K1、M2、S2)結果之比較 ... 6-4 圖6.5 臺北港水動力模式之有限元素細格網分佈圖 ... 6-6 圖6.6 臺北港99年度水深地形量測結果之水深分佈圖 ... 6-6 圖6.7 臺北港水動力模式左、右開放邊界之水位邊界條件時序
圖 ... 6-7 圖6.8 臺北港水位及潮流模擬結果與潮流觀測資料調和分析
(O1、K1、M2、S2)結果之比較 ... 6-8
圖6.9 臺中港區流場模擬範圍之有限元素格網分佈圖 ... 6-10 圖6.10 臺中港區流場模擬範圍與水深分佈圖 ... 6-11 圖6.11 臺中港水動力模式南、北開放邊界之水位邊界條件時序
圖 ... 6-11 圖6.12 臺中港水位及潮流模擬結果與潮流觀測資料調和分析
結果之比較 ... 6-12 圖6.13 布袋港區流場模擬範圍之有限元素格網分佈圖 ... 6-14 圖6.14 布袋港區流場模擬範圍與水深分佈圖 ... 6-15 圖6.15 布袋港水動力模式南、北開放邊界之水位邊界條件時序
圖 ... 6-15 圖6.16 布袋港水位及潮流模擬結果與潮流觀測資料調和分析
(O1、K1、N2、M2、S2)結果之比較 ... 6-16 圖6.17 安平港區近岸水動力模組之細網格三角形元素分佈圖 ... 6-18 圖6.18 安平港港區近岸水動力模組模擬範圍及水深分布圖 ... 6-19 圖6.19 本年度計畫安平港水動力模組南、北開放邊界近岸節點
之水位時序圖 ... 6-19 圖6.20 安平港水位及潮流模擬結果與海流觀測資料之調和分
析(O1、K1、M2、S2)結果比較圖 ... 6-20 圖6.21 高雄港水動力模組模擬範圍內有限元素網格圖 ... 6-22 圖6.22 高雄港水動力模組模擬範圍內等水深線分布圖 ... 6-22 圖6.23 高雄港水動力模組南、北開放邊界近岸節點之水位時序
圖 ... 6-23 圖6.24 高雄港水位與潮流模擬結果與海流觀測資料調和分析
(O1、K1、N2、M2、S2)之E-W及N-S向速度分量比較圖 ... 6-24 圖6.25 花蓮港區近岸水動力模組之模擬範圍及地形水深分佈
圖 ... 6-26 圖6.26 花蓮港區近岸水動力模組之細網格三角形元素分佈圖 ... 6-27
圖6.27 花蓮港港域及港口附近細網格之三角形元素分布圖 ... 6.27 圖6.28 前期計畫花蓮港水動力模組南、北開放邊界近岸節點之
水位時序圖 ... 6-29 圖6.29 本年度計畫花蓮港水動力模組南、北開放邊界近岸節點
之水位時序圖 ... 6-29 圖6.30 花蓮港水位及潮流模擬結果與海流觀測資料之調和分
析(O1、K1、M2、S2)結果比較圖 ... 6-31 圖6.31 前期計畫花蓮港水位及潮流模擬結果與海流觀測資料
之調和分析(O1、K1、M2、S2)結果比較圖 ... 6-32 圖6.32 花蓮港流場模擬結果之流速向量圖 ... 6-33 圖6.33 蘇澳港水動力模式之有限元素格網分佈圖(98年計畫) ... 6-40 圖6.34 蘇澳港水動力模組模擬範圍內等水深線分布圖 ... 6-41 圖6.35 蘇澳港水動力模組之模擬範圍及有限元素格網分佈圖 ... 6-42 圖6.36 蘇澳港港域及港口附近細網格之三角形元素分布圖 ... 6-43 圖6.37 蘇澳港水動力模組南、北開放邊界近岸節點之水位時序
圖 ... 6-43 圖6.38 蘇澳港水位與潮流模擬結果與海流觀測資料調和分析
(O1、K1、N2、M2、S2)之E-W及N-S向速度分量比較圖 ... 6-44 圖6.39 蘇澳港流場模擬結果之流速向量圖 ... 6-45
第一章 緒論
1.1 計畫緣起
台灣地狹人稠、陸上資源有限且四面環海，為了能夠合理且有效 地規劃與開發近岸生活圈，政府機構近年來積極推動規劃近岸海域的 開發利用，更致力保護與維護沿海的百姓生命財產及活動、近海的各 種遊憩及漁業活動、海上運輸的安全。除此之外，更從基礎教育著手 積極推廣海洋科技教育以向國人傳達正確的海洋知識與海洋資源利 用。同時，為了躋身國際先進的海洋國家目標，兼顧海洋/海岸空間利 用以及海洋/海岸環境生態復育的政策與法規措施是絕對必須的。執行 策略上，除了戮力推動海岸生活圈的開發外，更應著手於海岸災害之 預警、防災與避災的架構與規畫。此外，因全球環境變遷所致，水災、
風災、地震及海嘯等似乎都進入發生頻率高之時期，使得近岸預警、
防災與避災已成為近年來必須列為政府首要施政方針之一。基於此，
交通部運輸研究所為考量臺灣周遭水域的船舶與人員航行安全，以及 水環境維護等，乃率先推動近岸/近海防救災相關海象預報系統，並配 合已經推動多年的海氣象觀測，成立海情中心，提供相關海象觀測與 預測的資料，協助相關單位維護臺灣水域的安全。
交通部運輸研究所港灣技術研究中心已於前期四年計畫(民國 96~99 年)「臺灣近岸防救災預警系統技術與作業化之研究」計畫中，
推動了 1.)近岸風浪模擬技術之研發及預警精度改進；2.)結合本所相關 計畫之海象即時監測作業，發展颱風波浪之模擬技術，建置近岸防災 預警方法，以減低颱風期間海岸災害破壞。3.)近岸防災預警系統之作 業化研究，加強作業效能之提昇，預報系統採人性化操作界面，以利 相關單位使用。然而由於臺灣附近水域的地形與環境複雜，仍有諸多 影響因子需要持續進行研究與改善，乃於本四年期計畫(民國 100~103 年) 「整合臺灣海岸及港灣海氣地象模擬技術之研究」之計畫中依據海 象模擬技術屬性分別規劃「提昇海岸及港灣海域波浪模擬技術之研究」
及「提昇海岸及港灣海域水位與海流模擬技術之研究」四年期合作研
究計畫。並於 100 年度依據期程規劃針對基隆港港區及臺北港港區分 別完成波浪、水位及海流等海象模擬相關研究，以及 101 年度分別針 對臺中港港區及布袋港港區分別完成波浪、水位及海流等海象模擬相 關研究。
然基於海象作業化模擬整合需求，自 102 年度起將上述合作計畫 整合為「提昇海岸及港灣海域海象模擬技術之研究」(102 年)及「臺灣 主要商港海象模擬技術之精進及系統維運」(103 年)合作研究計畫，藉 以提昇臺灣周圍海岸及港灣海域海象(波浪、水位及海流)模擬技術之研 究。
1.1.1 計畫目的
本計畫目的除了進行現有波浪、潮位及海流等海象預報系統的維 護，以及相關預報與實測資料之比較分析外，並將進一步探討水位對 風浪預報的影響與系統建置，此外也進行近岸海象預報系統的改善尋 求其他可能方案。
1.1.2 計畫研究範圍與對象
本計畫研究範圍包含波浪、潮位及海流等海象模擬，並以基隆、
臺北、蘇澳、花蓮、高雄、安平、臺中及布袋等 8 個港域為研究對象，
其中本年度計畫主要研究對象為蘇澳港域及花蓮港域，並協助港研中 心建立蘇澳港域及花蓮港域海象模擬預警子系統，並進行教育推廣工 作。
1.2 本年度主要工作項目
本年度計畫為「臺灣主要商港海象模擬技術之精進及系統維運」
合作研究計畫，本年度主要研究內容及工作項目如下：
1. 精進海象自動化預報模擬系統之預報精確度：以基隆、臺北、蘇澳、
花蓮、高雄、安平、臺中及布袋等 8 個港域為對象，針對海象預報 模擬系統每日執行 72 小時(含昨日、今日、明日)波浪、水位及流場
等海象作業化模擬相關資訊進行改善研究，並以颱風侵臺時期之颱 風波浪及暴潮為研究重點。
2. 波浪、水位及流場等海象預報作業化成果評估：以前述 8 個港域為 對象，配合港灣技術研究中心(或中央氣象局)之現場觀測資料進行 模擬結果之校驗及精度評估等工作。
3. 波浪、水位及流場等海象模擬結果之特性分析：針對前述 8 個港域 進行包括典型夏季季風、典型冬季季風及颱風侵臺期間等海象分析 成果。
4. 針對前述 8 個港域海象模擬預警系統辦理教育訓練，另對颱風發生 期間之海象進行模擬作業演練。
5. 建置臺灣周圍海域暴潮模式：以本年度或歷史颱風資料進行暴潮模 擬與驗證。
6. 配合港研中心進行作業系統維護與資料分析、軟硬體之更新與測 試、預報成果與實測之差異性檢討與改進、模式作業化環境之改善 及維護等相關工作。
7. 為建立相關數值模擬系統及數值預報系統之模式計算、資料庫維護 管理、資料統計、繪圖等工作，需派碩士級（含）以上專業人員一 員至本所港研中心駐點服務，其人員工作期間為履約時限(自簽約 日起算)。
1.3 報告內容架構
本期中報告主要內容及架構簡述如下：
1. 主要商港海象觀測特性
本報告第二章介紹本計畫主要商港的海象觀測資料蒐集與特性 分析，包括各主要商港海象測站位置之介紹，以及各主要商港港域 風速及風向特性、波浪統計特性、潮汐與海(潮)流頻譜分析與調和分 析結果特性說明。
2. 海象作業化模擬風場
本報告第三章介紹目前已作業化的風場模式，內容包括中央氣 象局數值天氣預報作業控制系統的發展與運作情形、海象作業化 WRF 風場簡介及其組織架構，以及 WRF 風場與觀測風場評估的方 式。
3. 主要商港風浪及波浪場模擬研究
本報告第四章說明本計畫主要商港風浪及波浪場模擬研究之成 果，包括模擬臺灣周圍海域風浪之大尺度西太平範圍風浪模組、中 尺度臺灣周圍近海範圍風浪模組，以及主要商港小尺度港區近岸波 浪場模擬與細尺度港域波浪模擬。
4. 臺灣周圍海域暴潮模式
本報告第五章介紹本計畫所發展之臺灣周圍海域暴潮模式，內 容包括模式之建置、數值模擬風壓場之建置、歷年侵臺颱風暴潮之 模擬，以及主要商港暴潮位之復現期分析。
5. 主要商港水位及流場模擬與研究
本報告第六章係介紹本期計畫各主要商港小尺度水動力模組研 究成果，包括前三年基隆港、臺北港、臺中港、布袋港、安平港與 高雄港水動力模組改善成果，以及本年度重點工作項目即花蓮港與 蘇澳港水動力模組研究成果。
6. 海象模擬作業化成果評估
本報告第七章海象作業化預報成果評估，主要針對已作業化之 各主要商港港區為對象，說明 TaiCOMS 作業化成果評估內容及結 果；內容分為風場評估、風浪模擬成果評估、水位模擬成果評估及 流場模擬成果評估等。
7. 結論
第八章為結論，係以上述本年度計畫工作項目中資料特性分析 結果與海象模擬研究結果做簡要之總結說明。
第二章 主要商港海象觀測資料特性分析
本章節主要針對基隆港、臺北港、蘇澳港、花蓮港、臺中港、安 平港、高雄港及布袋港等八個主要港口(如圖 2.1 所示)，彙整港灣技術 研究中心海象觀測資料或中央氣象局潮位觀測資料，說明各商港海象 觀測資料分析結果及特性。
2.1 主要商港海象測站位置
港灣技術研究中心歷年海氣象觀測之測站位置，如圖 2.2 至圖 2.9 所示，圖中測站X 代表潮波流即時傳送監測系統測站(以下簡稱 AWCP 測站)，測站 T 代表壓力式潮位站，測站 W 為風力觀測站，測站 F 及 測站 E 分別代表中央氣象局所屬潮位站及風力觀測站。有關本章節引 用各港口海象觀測資料測站位置說明：
(1) 基隆港
基隆港潮位測站(T)及風力觀測站(W)均設置於西 33 號碼附近，
AWCP 測站(X)於 2011 年 8 月起移至東防波堤堤頭北方測站 X2 處(距 離堤頭約200 m，水深約 48 m)，如圖 2.2 所示。
(2) 臺北港
臺北港潮位測站T 於 2009 年 9 月設置，AWCP 測站於 2004 年 12 月裝置於新的海上觀測樁(測站 X1)，風力觀測站(W)於 2009 年 8 月設 置，如圖2.3 所示。
圖 2.1 國內主要商港之地理位置示意圖
圖 2.2 基隆港海氣象觀測位置示意圖
圖 2.3 臺北港海氣象觀測位置示意圖
(3) 蘇澳港
蘇澳港潮位測站T 及風力觀測站 W 均設置於港內貯木池水域之北 側，其中風力觀測站於 2012 年 10 月更新為 Gill 二維超音波式風速計 至今；AWCP 測站 X 於 2002 年 7 月設置於蘇澳港港口外約 700m 附近，
水深約25 m 處，如圖 2.4 所示。
(4) 花蓮港
花蓮港潮位測站T 設置於西防波堤堤頭附近．風力觀測站 W 設置 於花蓮港務分公司樓頂，於 2007 年 11 月更新為 Gill 三維超音波式風 速計至今；AWCP 測站 X 於 2001 年 8 月設置於花蓮港東防波堤往南延 長380 m，水深 34 m 處，如圖 2.5 所示。
(5) 臺中港
臺中港潮位測站T0 設置於四號碼頭附近．風力觀測站 W1 設置於 北防波堤白燈塔頂，於2009 年 9 月更新為 Gill 二維超音波式風速計；
AWCP 測站 X1 自 2003 年 7 月設置於臺中港北防波堤堤頭 150 m 外，
水深25 m 處，如圖 2.6 所示。
(6) 高雄港
高雄港潮位測站 T 於 2003 年 6 月設置於 10 號碼頭附近．風力觀 測站 W1 於 2010 年 10 月設置於第二港口南防坡堤堤頭，採用 Gill 二 維超音波式風速計；AWCP 測站 X1 於 2005 年 8 月移置第二港口附近 海域，水深約18 m 處，如圖 2.7 所示，目前 AWCP 測站 X1 處於暫停 觀測狀態。
圖 2.4 蘇澳港海氣象觀測位置示意圖
圖 2.5 花蓮港海氣象觀測位置示意圖
圖 2.6 臺中港海氣象觀測位置示意圖
圖 2.7 高雄港海氣象觀測位置示意圖
(7) 安平港
安平港潮位測站 T2 設置於 2008 年 8 月．風力觀測站 W 於 2009 年 8 月設置於 7 號碼頭，測站 W1 於 2011 年 12 月增設於南外防波堤 堤頭處(風速計高度約為海平面上 23 m)；AWCP 測站 X1 於 2011 年 7 月改設於南外防波堤外海附近海域，水深約14 m 處，如圖 2.8 所示。
(8) 布袋港
布袋港潮位測站T1 設置時間為 2011 年 8 月．風力觀測站 W 設置 時間為2006 年 8 月，AWCP 測站 X 設置水深約 7 m 處，如圖 2.9 所示。
圖 2.8 安平港海氣象觀測位置示意圖
圖 2.9 布袋港海氣象觀測位置示意圖
2.2 主要商港潮汐特性
本計畫蒐集主要商港包括基隆港、臺北港、蘇澳港、花蓮港、臺 中港、高雄港等港口潮位資料進行統計與天文潮調和分析，其中天文 潮調和分析採用60 個天文分潮進行。在潮位資料補遺方面，本計畫分 別針對每年的潮位觀測資料利用天文潮調和分析預測資料補遺。各商 港代表性潮位統計值包括最高潮位、平均高潮位、平均潮位、平均低 潮位、最低潮位及平均潮差等。此外，針對安平港及布袋港本計畫選 取港灣技術研究中心於港內觀測之潮位資料進行相關分析。
2.2.1 主要商港潮位統計特性
(1) 蘇澳港
本計畫蒐集中央氣象局2008 年 1 月至 2013 年 12 月逐時潮位觀測 資料(測站代碼 1246)，共計 50,764 筆資料，資料觀測率(資料觀測數/
資料應觀測數)達 0.965。蘇澳港逐時潮位觀測資料月平均及年平均統計 結果，如圖 2.10 所示，圖中括號所示百分比為該年度資料觀測率；
2008~2013 年潮位年平均值之低點為 0,066m，出現在 2011 年，潮位年 平均值之高點為 0.126m，發生於 2012 年，年平均潮位之高低值相差 0.06m。表 2.1 所列為蘇澳港(2008~2011 年)重要代表性潮位統計結果，
其中最高潮位值為+1.390 m 發生於 2009 年 8 月 7 日 06 時中度颱風莫 拉克侵臺期間，颱風侵臺路徑如圖2.11 所示。
表 2.1 蘇澳港(2008~2011 年)重要代表性潮位統計結果表
代表性潮位 高程值 (m)
最高高潮位( H.H.W.L.) +1.390 平均高潮位( M.H.W.L.) +0.537 平均潮位( M.W.L.) +0.074 平均低潮位( M.L.W.L.) 0.386 最低低潮位( L.L.W.L.) 1.182
平均潮位差 0.923
觀測資料數34337
測站位置:(24°35'33"N, 121°52'01"E)
基準面相對於臺灣高程基準(TWVD2001)：0 m
2008 2009 2010 2011 2012 2013
Year
-0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
Annual M.W.L. (m)
-0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40
Monthly M.W.L. (m)
J an-2008 J an-2009 Jan- 2010 Jan- 2011 Jan-2012 Jan-2013 Jan-2014
( 96.72%)
( 97.96%) ( 98.79%) (98.27%)
(93.60%)
(93.64%)
0.0 66m
0.1 28m
圖 2.10 2008～2013 年蘇澳港逐時潮位資料月及年平均潮位變化圖
圖 2.11 2009 年中度颱風莫拉克侵臺路徑圖
(2) 花蓮港
本計畫蒐集花蓮港中央氣象局2008 年 1 月至 2013 年 12 月逐時潮 位觀測資料(測站代碼 1256)，共計 51,078 筆資料，資料觀測率為 0.971。
花蓮港歷年(2008~2013)逐時潮位觀測資料月平均及年平均統計結果，
如圖2.12 所示；統計結果顯示花蓮港 2008~2013 年潮位年平均值之低 點為 0,086m，出現在 2011 年，潮位年平均值之高點為 0.161m，發生 於 2012 年，年平均潮位之高低值相差 0.075m。表 2.2 所列為花蓮港 2008~2011 年重要代表性潮位統計結果，表中最高潮位值為+1.455 m，
與蘇澳港相同發生於中度颱風莫拉克侵臺期間，發生時間為 2009 年 8 月7 日 07 時。
(3) 基隆港
本計畫同樣蒐集基隆港中央氣象局2008 年 1 月至 2013 年 12 月逐
時潮位觀測資料(測站代碼 1516)，共計 48,318 筆資料，資料觀測率為 0.918。歷年(2008~2013)基隆港逐時潮位觀測資料之月平均及年平均統 計結果，如圖2.13 所示，統計結果顯示基隆港 2008~2013 年潮位年平 均值之低點為 0,048m，出現在 2011 年，潮位年平均值之高點為 0.111m，發生於 2012 年，年平均潮位之高低值相差 0.063m。表 2.3 所 列為基隆港(2008~2011 年)重要代表性潮位統計結果，表中最高潮位值 為+0.957 m，同樣發生於 2009 年中度颱風莫拉克侵臺期間，發生時間 為2009 年 8 月 6 日 23 時。
表 2.2 花蓮港(2008~2011 年)重要代表性潮位統計結果表
代表性潮位 高程值 (m)
最高高潮位( H.H.W.L.) +1.455 平均高潮位( M.H.W.L.) +0.571 平均潮位( M.W.L.) +0.095 平均低潮位( M.L.W.L.) 0.378 最低低潮位( L.L.W.L.) 1.113
平均潮位差 0.949
觀測資料數34679
測站位置:(23°58'50"N, 121°37'25"E)
基準面相對於臺灣高程基準(TWVD2001)：0 m
表 2.3 基隆港(2008~2011 年)重要代表性潮位統計結果
代表性潮位 高程值 (m)
最高高潮位( H.H.W.L.) +0.957 平均高潮位( M.H.W.L.) +0.346 平均潮位( M.W.L.) +0.059 平均低潮位( M.L.W.L.) 0.208 最低低潮位( L.L.W.L.) 1.060
平均潮位差 0.554
觀測資料數34337
測站位置:(25°09'18"N, 121°45'08"E)
基準面相對於臺灣高程基準(TWVD2001)：0 m
2008 2009 2010 2011 2012 2013
Year
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
Annual M.W.L. (m)
-0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40
Monthly M.W.L. (m)
J an-2008 J an-2009 Jan- 2010 Jan- 2011 Jan-2012 Jan-2013 Jan-2014
(96.96%) ( 99.29%) (99.35%) (98.49%)
(93.61%)
(93.33%)
0.0 86m
0.161m
圖 2.12 2008～2013 年花蓮港逐時潮位資料月及年平均潮位變化圖
2008 2009 2010 2011 2012 2013
Year
-0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
Annual M.W.L. (m)
-0.20 -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40
Monthly M.W.L. (m)
J an-2008 J an-2009 Jan- 2010 Jan- 2011 Jan-2012 Jan-2013 Jan-2014
(91.67%) (92.18%) ( 93.60%)
(96.32%)
(91.82%)
(85.49%)
0.048m
0.111m
圖 2.13 2008～2013 年基隆港逐時潮位資料月及年平均潮位變化圖
