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計畫&論文

利用剖風儀與二維雨滴譜儀對西南氣流實驗SoWMEX/TiMREX 不同降水系統的觀測研究

汪志偉


摘要

        本研究使用剖風儀與二維雨滴譜儀針對2008 年西南氣流觀測實驗(SoWMEX/TiMREX)期間發生在台灣南部的降水系統進行觀測研究,首先使用三種不同降水分類方法進行比較,基本上皆可以獲得不同降水型態的特徵;使用地面雨滴譜儀進行降水分類,可以發現2008 年6 月在西南部的觀測,層狀降水所占的時間比率為九成,對流降水則占一成左右;而使用Williams et al. (1995)提出的剖風儀觀測分類方法,則可以將降水系統的型態分類得更為仔細,其中混合降水所占的時間比率最大,值得注意的是當我們把混合降水與層狀降水合在一起時,其所占的比率也約為九成,對流降水占一成,與地面雨滴譜儀分類有一致的情況。
        針對2008 西南氣流實驗期間不同降水系統,去區分混合降水、層狀降水與對流降水,所做的垂直速度與回波統計分析,可以發現,層狀降水低層垂直落速,梅雨鋒系統略大於中尺度對流系統1m/s,而對流降水低層垂直落速則是中尺度對流系統略大1m/s;混合降水與層狀降水在高度4~5 公里,垂直速度有明顯的速度梯度,回波有顯著躍升,此為融解層所造成的強回波;對流降水回波則隨高度的遞減而增加,並無亮帶的特徵出現。頻譜寬隨高度統計圖分析顯示,層狀降水在融解層上方的分布較為狹隘;混合降水則較為寬廣,顯示融解層上方可能有亂流的活動存在;對流降水的頻譜寬隨高度的曲線相較其他降水型態,則呈現底層窄而上層寬廣的形狀。
        同一時間二維雨滴譜儀觀測結果,在梅雨鋒以及中尺度對流系統,降雨率小於50mm/hr 情況下,中值體積直徑似乎隨著降雨率的增大而增大,但當降雨率持續變大時,中值體積直徑似乎維持在2.1 值左右,顯現雨滴的增長似乎有一定的限制。而在log10(Nw)與降雨率R 的關係中,降雨率較小時,其log10(Nw)分布較廣,隨降雨率增大,其值也會隨之緩慢變大,一致性佳。在μ、Λ與降雨率R 的關係中,降雨率小於10mm/hr 時,μ、Λ值分布相當廣,但隨降雨率增大,μ、Λ值皆有減小的趨勢。而從μ 與Λ的散布圖中,可知μ 與Λ似乎有一正相關的關係存在。在午後對流方面,由於資料比數較少,且雨滴譜儀所觀測到的降雨率不大,所以各gamma 參數與降雨率的關係不甚明顯,在降雨率小於10mm/hr 時,μ、Λ值 分布相當廣,不過依然可看到μ 與Λ似乎有一正相關的關係存在。
        在混合及對流降水型態下,中尺度對流系統個案的平均雨滴粒徑分布比梅雨鋒個案大且多,而在層狀降水型態下,兩者則無太大差異,僅在大雨滴部分,梅雨鋒個案較多些。午後對流個案的平均雨滴粒徑分布最窄且雨滴濃度小,可能午後對流系統到達剖風儀與二維雨滴譜儀上空時,系統皆已開始消散,因此雨滴無法發展太大。

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