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計畫&論文

利用高解析度模式探討地形高度與西南氣流水氣傳送對莫拉克(2009)颱風模擬之影響

林欽國


摘要

        2009 年8 月7 日莫拉克颱風侵襲台灣地區,7 日16Z 颱風中心由台灣東部花蓮登陸,8 日06Z 於桃園出海,但累積降雨最大值卻發生於台灣中南部山區。根據台灣氣象局阿里山傳統測站資料顯示72 小時(8 月7 日00Z 至8 月10 日00Z)累積雨量高達2682.5mm,造成台灣中南部、東部多處雨量刷新歷史紀錄,引發多處土石流災害,為臺灣地區50 年以來最嚴重的水災。根據天氣分析結果指出,颱風引發之環流、地形抬升作用和水氣充沛的西南氣流之交互作用是造成此劇烈降水的主要機制。再加上颱風緩慢的移動速度,長時間影響台灣地區而產生極端降雨量。
        本研究利用美國國家大氣研究中心(NCAR)發展的WRF(Weather Research and Forecasting)數值模式進行72 小時的模擬,使用水平網格解析度18、6、2 公里為此高解析度巢狀網格之設定。控制組(CTRL)結果顯示模式可以掌握到台灣中南部山區觀測到的累積雨量最大值與降雨分佈。在模擬結果中,颱風強度在模擬24 小時至72 小時之間接近實際值,另外模擬 颱風路徑亦接近觀測,得模擬累積雨量最大值和分佈接近觀測結果。本研究另外設計台灣地形作用、西南氣流水氣傳送以及網格解析度三個敏感度實驗,探討對此劇烈降水事件的影響。在降低台灣地形高度至50%(ter50)以及1%(ter01)之敏感度實驗中,模擬累積雨量最大值明顯減少50%以及80%,ter01 實驗之降雨量最大值則分佈於南部沿岸地區。證明台灣地形是 影響降雨最大值與分佈的重要因素之一。此外計算台灣西南部地區之平均上升速度顯示,CTRL 與ter01 實驗之低層平均上升速度相差約5 倍,顯示地形抬升作用的重要性。將一部分西南氣流之相對濕度降低50%,得72 小時累積降雨量最大值減少約20%,台灣西南部山區的降雨強度均有減少,由此顯示西南氣流水氣的傳送亦是造成莫拉克颱風劇烈降水的重要因素之一。此外透過低水氣量區域的移動軌跡,可以了解台灣西南方海面上水氣經過台灣南部傳送至莫拉克颱風環流,進一步降低莫拉克颱風之水氣含量。將模式網格加粗2 倍以及4 倍之敏感度實驗,粗的解析度模擬難以解析小尺度對流胞的發展以及降水。較粗的地形解析度造成較弱的上升速度,進一步導致粗的解析度敏感度實驗之72 小時累積雨量值低於CTRL。

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