台灣梅雨季中尺度對流系統之數值模擬研究-TAMEX IOP 8 個案

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Title:	台灣梅雨季中尺度對流系統之數值模擬研究-TAMEX IOP 8 個案
Authors:	賴信志;Hsin-Chih Lai
Contributors:	大氣物理研究所
Keywords:	中尺度數值模式;午後對流;梅雨鋒;數值模擬;中尺度對流系統
Date:	2000-07-12
Issue Date:	2009-09-22 09:40:28 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學圖書館
Abstract:	每年春、夏季節交替時影響臺灣地區最主要的天氣系統為梅雨鋒，滯留的鋒面形態以及西南暖溼氣流的逐漸旺盛，經常在臺灣地區造成災害性的強烈降水。加上台灣多山，地形崎嶇，因此中尺度對流系統的發生與演化顯得複雜而多變，也因而增加台灣地區降水預報的困難。因此了解梅雨鋒面通過台灣地區前後所發生的變化對於梅雨鋒面本身的組織、結構與其豪大雨發生的機制具有相當的重要性。為更進一步了解梅雨季鋒面的環境條件以及中尺度對流系統與降水發生的機制，本研究利用一個完整的中尺度氣象模式(PSU/NCAR MM5)來進行個案的模擬研究，以探討其中的原因。 1987年6月6日至8日 (TAMEX IOP 8)為一梅雨鋒面通過台灣前後均有降水發生的個案。分析密集觀測的資料發現鋒前的大氣環境呈現相當潮濕且不穩定的現象，局部環流相當明顯，降水則集中於中央山脈山坡處；而當鋒面系統南下影響台灣時，鋒面本身的結構會因受台灣地形阻隔而變形。降水的型態則發現有伴隨鋒面的中尺度系統移入、鋒後的淺對流及鋒面前緣地形抬升所造成等類型。模擬的結果發現在鋒前午後對流的個案中，當台灣位於高壓脊邊緣，梅雨鋒面系統尚未影響台灣時，氣壓梯度力微弱，綜觀風場在低層恰位於高壓東南迴流與鋒前西南氣流交接處，中低層則呈現槽前西南風的型態。在熱力條件方面，中低層大氣均非常潮濕，潛在的不穩定度相當高。若環境風場的風速相當微弱 (Fr~0.3)，無法越過中央山脈故繞流現象顯著。地表開始加熱後因加熱差異所產生的局部環流會修正環境氣流的方向，並以向岸流 (海風、谷風)的方式將高溫潮濕的空氣帶至內陸或山坡。此向岸流在山坡地形上會與地形繞流輻合而產生上升速度，此上升速度將高溫潮濕的空氣帶往上空因大氣環境相當不穩定，隨即引發對流。而因為對流降水產生的強烈下衝氣流會與向岸流形成新的低層輻合區，而激發新的對流系統。而當太陽輻射漸漸減弱，到日落時局部環流的方向會整個反轉；加上降水發生後，地面會因為蒸發冷卻而降溫，進而降低地表的加熱差異甚而改變低層風場的方向。如此一來由於局部環流與環境繞流所產生的輻合帶會改變位置或消失，缺乏熱、動力支持的結果，對流就會消散。敏感度測試中證實海風環流是引發個案對流降水的重要因素；地形的配置是降水發生在特定地點的主要原因。實驗中亦發現維持對流發展最重要的機制為潛熱釋放。模擬 TAMEX IOP 8 鋒面通過台灣地形過程的結果中，發現有三種降水型態，第一種為地面鋒前緣西南氣流與地形上環境風場受地形阻擋產生的回流合流處所激發的鋒前強降水；第二種為西南氣流越山產生抬升所形成的弱降水；第三種則為鋒後淺對流所造成的弱降水。本研究中亦發現經由華南地形影響後由北方而來的冷空氣分成兩部分，一是繞過華南丘陵西側而在台灣海峽南部所形成流經陸地的西北向冷空氣，另一則是在華南地形東側伴隨低壓系統形成在海面上的東北向冷空氣。而這兩股冷空氣與西南暖濕的環境氣流交會形成的鋒面帶是造成當時台灣降水的重要因子。經由測試組的分析結果發現鋒面通過台灣地形時，地形的阻擋效應會使得降水集中在山脈西側；而即使在動力作用顯著的鋒面系統中，若沒有潛熱釋放來支撐能量的供給，對流還是無法發展。對流產生的降水會影響台灣附近中尺度系統的演變；而海面上熱通量與水氣通量的提供是鋒前對流發展的另一個主要因子。
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