春季華南鄰近地區弓狀回波個案之分析與模擬研究

Abstract

弓狀回波為對流前緣凸起呈弓狀之降水回波，由線狀對流的一部分演變產生，其伴隨強烈的地面陣風、暴雨及冰雹等劇烈天氣現象。相較於美國大平原一帶在大陸華南產生的弓狀回波則為較少見的中尺度對流系統。2016年4月12日下午，有一對流系統於貴州省生成，之後隨著時間向東南方前進並增強，進而演變為弓狀回波。此系統於13日凌晨橫掃廣西及廣東地區，造成許多城市明顯積水，部分地區甚至遭到玻璃彈珠大小的冰雹襲擊。這次弓狀回波事件維持的時間相當長，達15小時，伴隨可觀的降雨及強風。此個案弓狀回波於成熟期前後，主對流尺度約為180 km，在其弓狀回波狀態持續時，平均移速為22.1 m s^(-1)。由綜觀環境來看，本個案伴隨鋒面向東南移行發展，且分析資料在弓狀回波東北方顯示有一氣旋式環流。對流系統發展初期時，其環境多為中高層較低層乾燥且環境水氣飽和有利對流舉升，約有300-500 m^2 s^(-2)的對流可用位能數值存在，有利對流的生成及發展。弓狀回波成熟期時，澎湖馬公及汕頭測站，仍有約400 m^2 s^(-2)的對流可用位能，並有較大的K指數與總指數(TTI)，顯示仍可支持深對流發展。本研究隨後藉由模式模擬來探討弓狀回波的特徵，與環境演變及環流結構對弓狀回波帶來的影響。 本研究使用日本名古屋大學發展的雲解析風暴模式(CReSS 3.4.2版)對本個案進行模擬，以探討弓狀回波的結構與特徵。隨後，採用系集模擬方法，分別以四種不同氣象中心分析資料及五個初始時間，總共20個成員對於此一事件進行模擬。隨後，將模式之弓狀回波型態與持續時間與觀測比較，選出較佳與較不理想之模擬，以探討兩類模擬之間的差異。較佳模擬中，對流走向多為東北-西南向，其成熟期弓形頂點向前突出的狀態表現較良好，且強對流於中層的正渦度與後側的負渦度均較為顯著，顯示深對流的舉升與後側下沉運動有明顯的對比，有利弓狀回波結構上的發展。另外，由弓狀回波後側取區域平均分析，當對流系統增強時，較佳模擬中，系統後方內流的平均速度可達20-22 m s^(-1)，相當可觀。此弓狀回波在模擬中呈不對稱的渦旋偶，氣旋式渦旋較為顯著，但反氣旋式渦旋則不明顯。 最後，本研究以網格資料比對，了解較佳模擬在對流系統的環境配置，有哪些因素較不理想者來得有利弓狀回波的生成及發展。結果顯示，環境中東北方低層的氣旋式環流，其強度與範圍也對弓狀回波後方噴流的發展有一定的貢獻。除了中低層低壓外圍環流的貢獻外，中層西風的差異，則是另一項影響後方內流強度的因素。

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