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計畫&論文

台灣北部地區長期統計不同季節與不同降雨型態之雨滴粒徑微物理特徵分析

李孟澤


摘要

        台灣位於太平洋西側、歐亞大陸東側的熱帶與副熱帶季風地區,春夏季轉換時、梅雨鋒面、夏季的颱風和午後熱對流常常帶來豪大雨,在加上台灣地形陡峭,容易造成水災、土石流,因此準確預估降水對防災有極大的幫助。雷達回波與降雨率的關係廣泛被用來估計降水的方法之一,可以用在大範圍降水估計;缺點則是空間上的雨滴粒徑變化太大,相同的回波值對應的降雨率範圍很廣,兩者並非一對一的關係,因此了解雨滴粒徑分佈的特性將有助於改善降水估計。不同的地區、不同的降水型態,都有可能造成雨滴粒徑分佈不同,以及分析比較降水積分參數有助於了解不同的降水特性。本研究使用的資料來源為中央大學 Joss-Waldvogel disdrometer(JWD)觀測資料與中央 氣象局(CWB)三維雷達回波合成資料(QPESUMS),統計的區間為 2005 年 1 月至 2014 年 12月間。由標準化的 gamma 分布顯示,平均直徑 Dm (Mass-weighted average diameter)於夏季有最高值,而平均 Nw(normalized intercept parameter)最高值則出現在冬季; 透過雷達回波在高度上的變化得知垂直發展影響 DSD (drop size distribution)在不同季節的結果。此外,台灣北部降雨率多集中於 20mm/hr以下(層狀性降水),本篇研究使用雷達回波區分對流性與層狀性降雨,移除層狀性降水主導的因素。所有季節的層狀降雨皆有相近的 DSD 分布結構,但對流降雨的 DSD 則是偏向海洋型對流; 平均 Dm 在對流降雨系統有較 高值,而平均 log10Nw 在層狀系統內有較高值,透過 Contoured frequency by altitude diagrams(CFADs)發現垂直發展主導 DSD 的變異性。

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