學位論文

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    颱風數量年際變化之模擬與機制探討──WRF30公里解析度區域氣候模式
    (2013) 蔡孟光; TSAI, Meng-Kuang
    本研究目的在探討，西北太平洋地區颱風數量之年際變化。經由計算海表面溫度與颱風數量間之相關係數發現，西北太平洋颱風數量之年際變化與Niño3.4海溫相關不大。但與東北太平洋及北印度洋海溫之間，分別存在高度正相關與高度負相關。由NCEP觀測資料分析結果發現，颱風不活躍年季風槽及低層正渦度減弱，副熱帶高壓增強，在西北太平洋形成不利於颱風生成的環境。 本研究進一步使用Weather Research and Forecasting (WRF)區域氣候模式，30公里水平解析度，設計NWP(105°E-180°，0°-40°N)、NP(105°E-120°W，5°S-45°N)及IOP(45°E-185°W，20°S-40°N)三組不同範圍之模擬實驗，針對2000-2010年夏、秋兩季進行區域氣候模擬，以討論中、東太平洋及印度洋海陸效應與青藏高原對於西北太平洋颱風數量年際變化之影響。三組模擬實驗皆能掌握季風槽與副熱帶高壓等大尺度環流之主要氣候特徵。NWP實驗與NP實驗模擬中，季風槽與低層正渦度模擬過強，颱風模擬數量較觀測偏多。雖然兩者在大尺度環流場與颱風數量之氣候模擬結果相似，NP在颱風數量年際變化的模擬較NWP佳，表示中、東太平洋海溫是影響颱風數量的重要因素之一。然而包含印度洋的IOP實驗，能更有效改善氣候場與颱風數量年際變化之模擬能力，在季風槽強度與颱風數量年際變化模擬結果與觀測較為接近。此結果顯示，印度洋海溫、海陸效應與青藏高原，對於颱風數量年際變化之影響較中、東太平洋更為關鍵。 本研究進一步選取颱風數量最少、印度洋較暖的2010年，進行北印度洋增溫與北印度洋加倍增溫，五組成員之系集模擬實驗，探討北印度洋增溫影響颱風數量變化之相關機制。結果顯示，2010年當北印度洋較暖，但海陸溫差增大，故並非使季風槽減弱的主要因素。而可能透過Kelvin wave東傳，並在西北太平洋地區產生低層反氣旋式環流與負渦度距平，形成不利於颱風生成之大尺度環境。此外，2010年在西北太平洋海溫正距平的狀況下，北印度洋海溫的增暖所伴隨的東風距平，抵消氣候盛行之西風使風速減弱，將造成西北太平洋地區海洋提供大氣之潛熱通量減少，產生不利於颱風生成的條件。此應為印度洋增暖與西北太平洋颱風數量遙相關的重要因素之一。
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    模式解析度對 WRF 區域氣候模式中熱帶風暴活動模擬的影響
    (2015) 邱彥超; Chiu, Yen-Chao
    水平模式解析度可能是影響模式模擬熱帶風暴(Tropical Storm, TS)活動之重要因素之一。本研究採用Weather Research and Forecasting (WRF)區域氣候模式，研究範圍包含西北太平洋、印度洋及青藏高原(45°E-180°E，20°S-40°E)。研究解析度對此WRF-RCM模擬TS氣候活動之影響，設計兩部分的實驗。實驗一：選定30km、50km及100km三組水平解析度，進行2000-2010年6-11月TS氣候活動模擬。實驗二：增加2002年及2005年7-9月10km解析度之模擬，進行TS強度模擬。探討模式解析度對WRF-RCM模式中TS活動的影響。 結果顯示，100km解析度，能掌握TS之軌跡通過頻率，卻嚴重低估TS的生成頻率，此結果類似大多數的GCM模式。當解析度提升至50km時，TS的生成頻率模擬能力能有所提升，但仍然無法掌握TS生成頻率之年際變化。而當解析度提升至30km時，TS的通過頻率、生成頻率與生成頻率之年際變化，皆能有不錯的表現。但30km模擬嚴重低估TY4-TY5生成頻率，當解析度提升至10km時可以明顯改善TY4生成頻率，但TY4生成頻率仍低於觀測。 TS主要生成在海溫高、低層正渦度大、中層相對濕度高與垂直風切小的季風槽與輻合區。四組水平解析度模擬均可掌握此TS生成位置與大尺度環境條件場之關係。100km模擬中，地形阻擋效應差，在東南亞島嶼一代明顯高估高低層穿越赤道流風速，造成西北太平洋高低層垂直風切變大，且渦度中心、強降水區及季風合流區偏北偏東，有利TS生成區域變小。隨解析度增加至50km及30km，地形阻擋效應及降水分怖逐漸改善，環境場、TS生成位置及生成頻率模擬接近觀測。 強的TS生成位置偏東南、生命史較長、生成後多數向西北移動與風速改變率較大。四組水平解析度模擬均可掌握強的TS生成位置偏東及生命史較長之特徵。100km模擬中，強的TS生成位置偏北，路徑以向西移動為主。隨解析度增加至50km、30km及10km，強的TS生成位置與路徑模擬與觀測相似。100km、50km及30km模擬，嚴重低估強的TS風速改變率，造成TY4-TY5生成頻率嚴重低估。隨解析度增加至10km，強的TS移動路徑環境條件場較30km模擬有利TS發展，強的TS風速改變率及TY4生成頻率明顯改善，但仍低於觀測。