梅雨季台灣中南部地區豪雨事件之數值模擬研究

張子琦(Tzu-Chi Chang)

指導教授 ： 陳泰然

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.2004.01826

摘要

本研究利用海洋大氣偶合中尺度預報模式（Coupled Ocean / Atmospheric Mesoscale Prediction System ；簡稱COAMPS）之大氣模組對發生於2001年5月29∼30日間伴隨梅雨鋒面的中尺度對流系統造成台灣中南部的豪雨個案進行模擬。每12小時一筆的QuikSCAT海面風場經資料同化納入COAMPS模式冷啟動與隨後暖啟動的初始場內，使模式對低對流層850 hPa下伴隨梅雨鋒面之氣旋式渦度與風場輻合等運動場特徵有更佳的掌握。同時以2.5-mm門檻值進行模式5-km網格之12小時累積降水預報校驗亦發現，改善海面風場的初始場後，模式積分24∼36小時的公正技術T得分（equitable threat score；ETS）可由0.19提高到0.24，顯示同化QuikSCAT風場確實可以成功改善本個案中降水的模擬。
由模擬結果診斷分析顯示於29日1200~1800 UTC間，低對流層風切線上之風場輻合與鋒前受地形阻擋而偏轉之氣流與盛行風所形成局部最大風場輻合區均發生在台灣中南部沿岸，伴隨當地垂直水氣通量傳送的充沛水氣，有利陸地上中尺度對流系統的發展與維持並在當地造成劇烈降水。同時刻台灣海峽上近似滯留的梅雨鋒面，伴隨其低層風切線上風場輻合所引發的上升運動，除提供突破舉升凝結層產生自由對流的機制外，亦可將邊界層內充沛的水氣垂直傳送到邊界層之上，有利於海上中尺度系統的發展。30日0000∼0900 UTC間於海峽上生成的中尺度對流系統移入台灣陸地時，低對流層內顯著的西風氣流攜帶充沛水氣，在遭遇與風向幾乎垂直的陡峭中央山脈時因地形舉升導致低對流層內有額外的垂直水氣通量傳送，加疊在原網格可解析的大尺度垂直水氣傳送之上，提供南部山區發生劇烈地形降水的有利環境。
透過水氣收支診斷分析可瞭解各項水氣通量的極大值均出現在劇烈對流降水期間，同時低對流層內水氣通量的水平分佈與局部風場輻合和降水發生的時空位置關係密切。陸地與海上對流區內維持劇烈對流所需的水氣，主要均來自於低對流層內網格可解析的大尺度水平水氣通量輻合累積，陸地與海洋邊界層內透過地（海）表面蒸發所累積的水氣則分別為水平水氣通量輻合的10%與25~30%。網格解析的垂直水氣通量輻散可將水氣垂直往上傳送離開低對流層，然海洋邊界層內次網格亂流過程對垂直水氣通量傳送的相對重要性明顯較陸上對流區者為高。陸上與海上對流系統平均視熱源（Q1）分布顯示，對流在成熟期對環境中高層加熱效應最顯著，平均視水氣匯（Q2）則呈現雙高峰的垂直分布。下層Q2最大值所在的高度與Q1的單一高峰值發生的高度分離的特徵，顯示本個案期間的對流系統均為深對流。海上低對流層內顯著的Q2負值除顯示雨滴再蒸發之效應之外，也可能反應了海表面的蒸發可導致低邊界層潮濕化。

關鍵字

豪（大）雨 ； 水氣收支 ； 數值模擬 ； 梅雨季

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無資料

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Meiyu ； heavy rain ； mesoscale simulation ； moisture budget

參考文獻

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