學位論文
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Item 全球暖化下的熱帶降雨(2012) 陳昭安; CHAO-AN CHEN從全球平均角度來看，在模式模擬全球暖化情境中，全球平均降雨變化呈現隨著時間增加的趨勢，並且對於降雨事件的發生頻率與強度，則有一弱降雨發生頻率減少，強降雨發生頻率增加之趨勢，並且呈現一個減弱的熱帶環流。然而，實際上降雨變化存在複雜的空間差異，因此與區域平均降雨變化相關之區域降雨頻率與強度的改變，也會隨著區域不同而有差別。本篇論文分析氣候模式模擬全球暖化情境，檢驗熱帶區域降雨變化的影響機制，並且進一步探討在這樣的降雨變化之空間差異下，其降雨頻率與強度的變化，以及其相對應的熱力與動力作用的貢獻。此外，亦利用大氣穩定度的改變來探討對流發展深度與熱帶環流變化的關係。 一般而言，當氣候變暖，平均降雨增加(減少)主要與降雨頻率增加(減少)以及強度增強(減弱)有關，這樣的變化主要受到大氣水氣增加之熱力貢獻，以及與熱帶環流變化有關的動力貢獻之影響。熱力貢獻對於平均降雨變化、降雨事件的頻率與強度，皆為正貢獻，特別是極端降雨事件，並且空間分布差異相對很小，而動力貢獻則係造成區域差異的關鍵。降雨頻率增加與強度增強，受到熱力貢獻主導較多，進而有利於平均降雨之增加。動力貢獻則可進一步加強這樣的變化，例如透過錦上添花機制(rich-get-richer mechanism)或海洋熱通量回饋。或者透過對流深度加深效應，輕微的減弱熱力貢獻。相對於熱力貢獻，動力貢獻與降雨發生頻率減少和強度減弱較為相關，例如透過落井下石機制(upped-ante mechanism)、對流深度加深效應、長波輻射冷卻、冷平流作用，然而暖平流則輕微有利於降雨事件的頻率增加。對於與降雨相關的之熱帶環流改變，透過資料分析與模式模擬測試顯示，當氣候暖化，熱帶環流可能減弱亦可能增強。當大氣環境越穩定(不穩定)，對流可發展深度亦隨之加深(變淺)，並且導致熱帶環流的減弱(增強)。Item 1979年之後西北太平洋及東亞地區夏季降雨之變化趨勢(2009) 鍾佳慧; Chia-Hui Chung東亞地區中國長江流域的降雨與其南北兩側降雨相位相反是非常普通的現象，在從年際或年代際的變化都可見到，而本研究探討的重點是針對全球暖化變得較為明顯後1970年代後期西北太平洋及東亞地區降雨的變化。自1979年之後，在西北太平洋及東亞地區的降雨變化南北呈現〝正-負〞（dipole）變化趨勢：80°E至145°E、10°N 至25°N（包含華南地區、中南半島、菲律賓海、南海、孟加拉灣）降雨趨勢增加；100°E至120°E 、28°N至33°N（華中地區）降雨趨勢減少。 從中高對流層溫度顯示在20°N至30°N、90°E至120°E溫度有明顯降低的趨勢，而在低緯度地區溫度有增加的趨勢，不管是北邊溫度降低或南邊溫度增加，任一個因素單獨的變化都能夠造成南北溫度梯度減弱進而使得夏季季風環流減弱造成降雨呈現〝正-負〞的變化趨勢，且除了造成南北溫度梯度減弱外，也能夠引發局部Hadley cell的改變造成〝正-負〞的降雨變化。 青康藏高原冬、春季雪覆蓋面積的增加造成夏季太陽雪融後土壤濕度的增加，太陽加熱的能量被土壤水吸收作為蒸發使用，並未直接加熱地表，所以地表溫度在夏季的變化趨勢是降低的，而青康藏高原平均高度為4000公尺以上，在高層西風的吹拂下將青康藏高原地表的較冷的溫度傳至東亞地區20°N至30°N附近。青康藏高原冬、春季雪覆蓋面積的增加可能是20°N至30°N中高對流層溫度減低的原因。 低緯度地區中高對流層溫度的增加可來自降雨增加時潛熱釋放會加熱整個對流層所致。在低緯地區海表溫度的增加使得能量藉由可感熱與蒸發傳至大氣，而當大氣能量增加時會產生上升運動，造成水氣在10°N 至25°N附近的輻合增加，使得降雨增加。Item 東亞夏季季風降雨指數和台灣降雨年代際變化(2007) 陳育婷本文採用一個東亞夏季季風指數—SEAM來表示夏季季風降雨的強度，接著利用中央氣象局1950~2005年之台北、台中、台南、高雄、花蓮、台東等六個測站的日累積雨量，分別計算5~6月和7~9月之豪雨次數、大雨次數、月雨量，再和SEAM作相關分析，我們發現台灣六個測站的降雨和東亞夏季季風的相關性很低，代表影響台灣5~9月降雨的因素非夏季季風一項。 為了討論東亞夏季季風的年代際變化，我們將SEAM作11年滑動平均，定義為R-SEAM，選取R-SEAM較高的10年為季風年代際變化活躍年(1973~1982年)，較低的10年為季風年代際變化不活躍年(1990~2000年)，再和台灣測站資料的11年滑動平均作相關，在季風年代際變化活躍年的5~6月，西部測站的豪大雨次數、月雨量會較多，而花蓮的豪大雨次數、月雨量會較少；到了7~9月，東部的月雨量較少，西部測站除了高雄以外，豪大雨次數、月雨量卻變少了，和5~6月相反。 在大尺度環流上，季風年代際變化活躍年和不活躍年也有不同之處：在季風年代際變化活躍年的5~6月，太平洋副高減弱且位置較偏東、高層的南亞高壓增強且偏西北方；在季風年代際變化活躍年的7~9月，太平洋副高向北退、跨赤道流明顯增強、高層的南亞高壓也是較強且偏西北方。Item 黑潮入侵呂宋海峽對區域大氣的影響(2017) 翁敏娟; Weng, Min-Chuan黑潮是北太平洋的西方邊界流，其流經呂宋海峽的區段有時會以套流(loop current) 的型態向西入侵北南海。過往研究已證實台灣東北黑潮海表面溫度變異可對區域大氣帶來影響，本研究欲藉由衛星觀測資料及數值模式探討呂宋海峽黑潮套流入侵南海的事件是否對區域大氣造成影響。研究結果顯示東風期間（11－4月），臺灣西南外海因黑潮入侵所帶來海表增溫會伴隨近海表風速及降雨有增加的現象。近一步利用大氣數值模式WRF（Weather Research and Forecast model）以理想實驗對照有無黑潮套流入侵南海的情況下區域性大氣的差異，結果顯示黑潮入侵所伴隨的較高海表溫會增強低層大氣的垂直運動，並使垂直風切減弱，增加垂直混合效應，因而使近海表風速與降雨率增強。Item TRMM、CMORPH、PERSIANN三組衛星資料對臺灣降雨日變化特色的表現能力評估(2018) 陳思穎; Chen, Szu-Yin本研究檢驗TRMM、CMORPH及PERSIANN三組衛星觀測降雨資料對於臺灣降雨日變化特色的表現能力。檢驗過程從降雨日平均值(daily mean)及日變化量(diurnal variation)兩方面進行探討。在降雨日平均值方面，本研究發現雖然三組衛星產品皆有低估實際降雨量的缺點，但三者皆能大致掌握到「日平均降雨最大值區域，隨季節變化有逆時針移動」之特性，且三者之中以TRMM的表現最好。在降雨日變化量方面，本研究發現TRMM亦較CMORPH及PERSIANN更能掌握臺灣春、夏、秋三季降雨之日變化時、空分布，即呈現最大降雨發生時間及區域為午後山區。但在冬季降雨日變化量方面，三組衛星產品則皆無法良好地表現出「臺灣東邊夜間降雨，西邊清晨降雨」的區域差異特色。最後，本研究亦針對春、夏、秋三季，探討TRMM對於臺灣日變化降雨的掌握度比COMRPH及PERSIANN兩組衛星資料好的可能原因。結果發現，三組衛星資料對於臺灣地區降雨差異的表現，主要來自於衛星資料對陸面降雨、地形降雨的表現能力差異。相較之下，三組衛星資料對臺灣鄰近海面移動系統的降雨表現差異則較小。Item 西北太平洋-東亞地區 降雨之季節至年際變化(2005) 黃立凡; Li-Fan Hunag本研究將西北太平洋－東亞地區的降雨分為春雨期、梅雨期、西北太平洋夏季季風雨期、秋雨期以及冬雨期，對各降雨期降雨的主要機制以及水氣的主要來源分別做了探討。西北太平洋－東亞地區的濕季包括：5月底到7月中典型南北溫差造成的梅雨期；7月中到9月底海洋上的西北太平洋夏季季風雨期。梅雨期鋒面降雨水氣的主要來源為，夏季季風環流的西南風與副熱帶高壓的東南風輻合，提供了水氣給鋒面系統；南邊海上降雨系統主要為高海溫透過地表熱量通量的傳送，增加進入大氣的淨能（Fnet）而產生的對流為水氣主要來源。在西北太平洋夏季季風雨期，水氣的主要來源為和高海溫相關的Fnet所引起的對流系統。此季風系統造成季風槽的向東延伸，使副熱帶高壓北移，副高的下沉氣流抑制了北邊梅雨鋒面對流的發展，故此時北邊梅雨鋒面已減弱而消失。西北太平洋－東亞地區的乾季即為冬雨期，此時期大環境被強勁的東北風所影響，空氣乾冷，水氣的主要來源是北方的冷空氣和南方的暖空氣相遇，造成暖空氣的抬升而產生降雨。介於濕季與乾季間的過渡時期：9月底到11月中旬為濕季過渡到乾季的秋雨期；3月初到5月中為乾季過渡到濕季的春雨期。秋雨期降雨所需水氣的主要來源為高海溫所引起的熱帶對流，但此時北方已受東北風影響，大氣環境已經不利於降雨。當北方伴隨鋒面的冷空氣南下時，會抑制對流系統北緣對流的發展，使在北緯20度以北地區的降雨減少。春雨期大氣環境已經開始有利降雨，但相對於秋雨期而言，海溫偏冷不利於對流發生，春雨期水氣的主要來源為南方傳送過來的濕平流，此濕平流為伴隨向西延伸的太平洋副高所產生的。 在年際變化部份，ENSO為影響西北太平洋－東亞地區最強的年際變化現象，在ENSO發生期間，春雨期、秋雨期以及西北太平洋夏季季風雨期降雨有明顯變化。El Nio（La Nia）發展年（year 0），西北太平洋地區的海溫偏低（高），減弱（增強）了熱帶對流，造成秋雨期降雨減少（增加）。El Nio（La Nia）消弱年（year 1），西北太平洋上所產生的反氣旋（氣旋）距平，使南方帶來的水氣增加（減少），造成春雨期降雨增加（減少）。El Nio在發展年與消弱年對於西北太平洋夏季季風區的影響是相反的，這樣的雙年變化（biennial variation）包括降雨、850毫巴的重力位高度場、海溫、風速風向以及Fnet都可以看到這樣相反的變化情形。El Nio year 0（year 1）在西北太平洋氣旋（反氣旋）距平的影響之下，使得西北太平洋夏季季風區的風速增強（減弱），使得蒸發量增加（減少），進而造成由Fnet所引起的上升（下沉）運動，造成西北太平洋夏季季風雨期的降雨是增加（減少），此時海溫並不如我們預期的對降雨有正回饋的貢獻。