台灣地形beta-e效應對颱風路徑的影響—東南駛流個案探討

陳怡良(Yi-Liang Chen)

指導教授 ： 郭鴻基

國立臺灣大學/理學院/大氣科學研究所/博士(2004年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2004.01224

摘要

2001年西北行徑的桃芝颱風(Toraji)登陸台灣前出現路徑短暫向西的偏折，造成花蓮地區重創。統計1958~2003年來侵台颱風路徑，選取登陸前後行徑方向不改變的60個侵台個案，發現類似桃芝這種登陸前產生向西偏折路徑的颱風，超過20°偏折的個案佔總選取個數的30%，平均4~5年就會出現一個。而此偏折現象集中在23°N~25°N的範圍，尤其24°N~25°N之間偏折個案數最多。這些行徑方向在登陸前後維持不變的個案，顯示駛流不變的情形下，地形亦足以造成颱風之各種路徑偏折。本研究以2公里高解析度非線性淺水波譜模式探討地形影響颱風路徑偏西的現象。

　　beta面及f面的模擬顯示，東南駛流的颱風接近地形而產生偏折的同時，有兩個位渦轉子(PV gyre)在颱風的南南西象限形成；從位渦平流和帶狀化時間(filamentation time)的計算，都支持颱風在接近地形時，會在地形下風處的特定區域形成一強一弱的轉子(gyre)，其中較強的轉子形成於最大風速半徑近中心區域內，另一個較弱的轉子形成於最大風速半徑以外。近中心的轉子使颱風產生沿山脈走向之向南移動，外圍之轉子則提供額外向西（向地形中心）移行之速度分量。因這兩個轉子的作用，使得原本西北走向的颱風在接近地形時因轉子向南分量抵消颱風向北之運動分量，以致轉而偏西，產生類似桃芝颱風登陸前之路徑。我們發現向南移動的分量在f面上可以比beta面上之速度快約0.4m/s。路徑偏折的角度取決於駛流大小及兩個轉子產生的速度向量和。以4.5m/s之背景風場，在beta面上登陸地點敏感度的模擬顯示，最大偏折角在發生在23°N~25°N之間，和觀測值大致吻合。這是因為登陸地點位於23°N~25°N範圍內時，颱風最大風速區會受台灣地形明顯影響所致。

　　模式模擬結果也顯示，越強、越小以及達到一定緊密結構的颱風，越容易產生偏折現象。我們以偏折總時間和最大偏折角探討颱風路徑偏折的特性，以緊密度而言，用Chan and Williams的颱風結構b值參數為例，必須達到0.4以上才能產生路徑偏折；強度方面，最起碼要有接近中度颱風或更強的強度；半徑方面，以強度為38m/s的颱風而言，七級風暴風半徑最好介於100公里到200公里之間，如果超過250公里以上則不會偏折。模擬也顯示，颱風開始偏折時，颱風中心離地形最高點之距離介於100~ 120公里之間，不太受颱風強度及半徑參數的影響。在偏折角度大於30°的模擬中，總偏折時間約5小時左右，也和觀測值吻合。路徑的偏折受駛流強烈的影響，強駛流使颱風受地形影響的時間變短，偏折角度變小；此外，偏折角度也因為駛流較強，使beta-e速度不易產生較大偏折角。正壓模擬下的結論，是建立在渦旋強烈垂直偶合的架構之上，所以當模擬結論應用在實際個案時，需考慮實際地形對颱風垂直偶合度的破壞。因此，中度上限或強烈颱風更有利於此偏折之產生。我們也以理想模式常用的高斯地形和餘弦地形做地形敏感度測試，實驗結果亦支持地形beta-e效應對颱風路徑偏折所扮演的角色和前面類似，此外高斯地形的模擬和實際台灣地形的模擬相似。

關鍵字

桃芝 ； 地形 ； 台灣 beta-e效應 ； 偏折路徑 ； 轉子

並列摘要

無資料

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effect ； gyre ； steering ； topography

參考文獻

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