利用整合探空系統分析台灣東南部地區大氣邊界層特性之研究

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劉邦彥(Ban-Yein Liu) 查詢紙本館藏

畢業系所

大氣物理研究所

論文名稱

利用整合探空系統分析台灣東南部地區大氣邊界層特性之研究

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摘要(中)

台灣東南部地形複雜，距海鄰近，再加上中央山脈與海岸山脈影響，使得此地區環流特性相當複雜。2001年的綠島中尺度實驗計畫中，利用整合探空系統、繫留氣球、無人飛機 (台大）、測風氣球以及地面站等儀器觀測，提供密集的觀測資料，藉以分析區域環流之演變過程，以及針對邊界層結構加以分析。本篇利用整合探空系統、繫留氣球以及測風氣球，比較臨海測站與河谷內邊界層特性之差異。並利用剖風儀垂直波束所觀測到之垂直速度，分析垂直速度與邊界層混合層發展之相關性。
觀測期間，將邊界層類型依大尺度天氣系統型態分類成；整層西南風、底層東北風、微弱綜觀風場以及底層風場混亂四種類型。整層西南風時，個案大多為降水時的觀測，受到降水影響，白天邊界層內沒有混合現象發生。底層盛行東北風時，近地表沒有明顯受到海洋調節影響，06Z時水氣和位溫混合層發展高度平均約在600公尺左右，18Z時水氣方面在400公尺下仍有良好的混合。微弱綜觀風場和底層混亂時期，因受到海洋調節影響，06Z時平均高度250公尺以下出現水氣增多以及位溫明顯下降的趨勢，高度平均約在250～700公尺之間，受到日間加熱影響，水氣和位溫呈現混合均勻的情況。相較於繫留氣球位於池上站的觀測資料比較發現，因池上站位於河谷內，不易受到海風影響，近地表沒有海風層的結構，並且日夜溫差明顯較成功站來得大。與過去相關研究比較，發現邊界層的發展與局部環流的變化有著很顯著的相關性，海風發展的高度便是邊界層中海風層存在的高度位置，而混合層的上方則剛好進入自由大氣中較為穩定的風場分佈。池上地區受到海岸山脈阻擋，則沒有海風層的現象。
在晴空剖風儀的垂直波束中，可用來觀測大氣之垂直運動，藉此瞭解邊界層中大氣之垂直擾動與邊界層發展之關係。成功地區邊界層垂直擾動的發展，除了受到熱力影響外，也受到風向改變而有所不同。當成功地區風向偏南風時，垂直擾動屬於上升運動；偏北風時，垂直擾動則明顯呈現下沈運動；在擾動降水前期，底層明顯盛行西南風，同樣也造成上升運動的現象，速度值平均達到約0.5m/s。
台灣東南部地區複雜的地形對於邊界層發展有顯著的影響，可以明顯看到成功與池上地區邊界層發展受到海岸山脈影響，發展特性不同。在成功地區的垂直運動的分佈，盛行北風時明顯的為下沈運動，盛行南風則是上升運動。由此可得知除了熱力影響之外，推測地形的影響也是一項重要的因素。

關鍵字(中)

★ 大氣邊界層
★ 綠島中尺度實驗計畫
★ 整合探空系統

關鍵字(英)

論文目次

目錄
摘要 I
目錄 III
圖表說明 V
第一章前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究回顧 2
1.3 綠島中尺度實驗簡介 4
第二章整合探空系統及觀測原理 6
2.1 整合探空系統 6
2.2 資料處理方法 8
2.3 資料來源 9
第三章綠島中尺度實驗期間整合探空系統觀測時序分析 10
3.1 地面站時序分析 10
3.1.1 台灣代表測站時序分析 10
3.1.2 ISS地面站時序分析 12
3.2 剖風儀觀測資料時序分析 13
3.3 探空資料時序分析 15
3.4 小結 16
第四章台灣東南部地區邊界層之分析 17
4.1 成功站探空資料分析 18
4.2 個案探討 19
4.2.1 底層東北風（近地表有海陸風變化） 19
4.2.2 底層東北風 20
4.2.3 微弱綜觀風場（午後降雨影響） 21
4.3 池上站繫流氣球資料比對 22
第五章邊界層垂直擾動分析 24
5.1 晴空垂直速度 24
5.1.1 底層東北風（近地表海陸風變化） 24
5.1.2 底層東北風 25
5.1.3 綜觀風場混亂 25
5.2 對流降雨前的垂直速度 26
5.3 降雨個案分析 26
5.3.1 有亮帶 27
5.3.1.1 個案一5月30日05Z – 08Z 27
5.3.1.2 個案二6月14日14Z – 16Z 27
5.3.2 無亮帶 28
5.3.2.1 個案一5月27日 13Z – 18Z 28
5.3.2.2 個案二5月30日 00Z – 03Z 29
第六章結論 30
參考文獻 32
附錄a 剖風雷達觀測原理及參數反演方法 37
附表 41
附圖 44

參考文獻

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指導教授

張隆男、林沛練
(Long-Nan Chang、Pay-Liam Lin)

審核日期

2005-7-20

推文