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計畫&論文

利用 WRF 模式模擬探討熱力條件對台灣東部海面對流線之影響

詹前烜


摘要

        在弱綜觀且較穩定的環境條件下,常可觀測到平行海岸線的對流雨帶在東部海岸生成。在前人的研究中,其分類大致可分為近岸型和離岸型兩種:在沿岸地區有陸風向外與盛行風輻合,為近岸對流線的形成原因(Yu and Jou 2005)。而盛行風受地形阻擋,激發地形回流、地形繞流或地形阻擋噴流並與盛行風輻合,為離岸對流線的主要成因(Yu and Hsieh 2009;Alpers et al 2010)。對流線的整體強度和離岸距離則與台灣的地形高度和坡度相關(蔡 2012)。但過去的研究多著重在地形效應造成動力上的輻合,有關熱力條件的對對流線的影響,過去僅Yu and Hsieh (2009)的研究中提及高海溫的黑潮其海氣交互作用在此區域的可能影響,然而因海面上觀測資料的缺乏,未能有效的進行分析。
        本篇研究選取2012/02/01宜蘭外海的雙對流線個案,該個案依發展特性共可分四個時期。其中在第二期時對流線有羽狀回波帶結構向外海延伸,在第三期時,海面上同時有近岸對流線和離岸對流線同時存在,在過去對流線個案研究中較少見到類似的特徵。由於海面上的觀測資料不足,故使用WRF3.3.1模式模擬此個案。模式結果顯示:對流線發生時,環境盛行風在對流線北段為東北風,南段的風場在開始時為東北風,之後轉為偏東風,並與台灣地形產生作用生成地形繞流與地形阻擋噴流,並與更東側的入流風場輻合激發離岸對流線生成,入流風場間的水平風向轉換則形成羽狀回波帶。而在第三期時,東北季風開始增強,在台灣東北部沿著海岸形成一道地形分流與環境東北風入流風場輻合形成內對流線,此外在剖面分析中可以發現陸風在其中也有參與作用,使得沿岸的強風帶無法進入蘭陽平原,令內對流線在海岸生成。隨著東北季風進一步增強,對流線向東南外海推進,最後消散。
        本研究共設計了三種敏感度實驗:地形高度降低、熱通量關閉實驗、改變海溫測試。在地形減半的測試下,前兩期的可見到對流線回波範圍明顯減弱,且離岸距離縮短,顯示地形效應對入流風場產生阻擋效應,然而後兩期的結果,對流線的位置及強度則變化不大。將地形降低至零時,在對流線發展的末期由東北季風輻合形成一道對流線,但對流線的位置與台灣地形無關。故地形敏感度實驗結果顯示台灣地形使東北季風分流,改變對流線發展方向。在關閉可感熱通量時,宜蘭區域的陸風消失,內對流線延遲生成,整體對流強度則因底層潛在不穩定度下降而減弱。而在海溫測試中,海溫降低時,海面上的不穩定度降低而使得對流線強度減弱,其發展位置也較為近岸,而改變海溫分佈也會改變對流線整體的發展形勢。熱力敏感度實驗在針對其它的對流線個案研究海溫的影響也有相同的結果,故總合熱力敏感度實驗結果,海面的熱力通量在對流線的生成與發展過程中扮演著有利對流線生成之角色。

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