桃芝颱風(2001)數值模擬研究：颱風路徑與結構之模擬與分析

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陳致穎(Jhih-Ying Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

大氣物理研究所

論文名稱

桃芝颱風(2001)數值模擬研究：颱風路徑與結構之模擬與分析

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摘要(中)

2001年桃芝颱風個案在7月30日到7月31日之間連續帶來劇烈豪雨，造成69人死亡，140人失蹤，13人重傷，21人輕傷的慘劇，經濟損失更是高達上億元，同時由於在侵台期間發生路徑偏轉的情形，導致在預報上相當大的困難。而颱風渦旋的移動主要是受大尺度環境場以及颱風本身的環流兩者的交互作用之下所產生，當颱風靠近地形的時候，因為受到地形的阻擋、牽引作用，往往會導致其環流場的改變，並進一步導致偏轉的情形產生，這是一個非常值得我們深入探討的問題。本研究利用美國國家大氣研究中心(NCAR)發展的WRF(Weather Research and Forecasting)氣象模式，對桃芝颱風個案進行一個完整的數值模擬實驗，希望藉此探討桃芝颱風在靠近地形時造成路徑偏向而導致預報上發生困難的原因，此外，也藉由比較其他數值模式的模擬結果，來了解新一代的中尺度氣象模式對桃芝颱風風雨分布模擬的能力。
在整個桃芝颱風(2001)模擬實驗期間，WRF模式除了能準確模擬出向南的偏折路徑，並且對於颱風所帶來的大量降水，也有不錯的模擬結果，利用實際觀測比較兩個主要降水時期的降水量模擬結果顯示，第一期約高估41mm左右，第二期約高估18mm左右，另外模擬之降水分布也與觀測相當一致呈現一個東北-西南走向的分布。在探討造成桃芝颱風轉向的物理機制方面，我們經由渦度收支分析將渦度方程式中各項變量逐一探討，初步分析結果發現在整個渦度隨時間變化當中，水平渦度平流佔了主要部分，其次是水平渦度輻合輻散。由此可以推斷水平渦度平流可能是造成桃芝颱風在靠近台灣之前，路徑發生偏轉的主要因素。再來，透過氣壓梯度以及氣塊軌跡的分析，我們也發現到桃芝颱風受到外圍環境獨立對流胞的影響，也就是水平渦度的平流，使得對流發展產生南北不對稱的結構，因而導致氣壓改變產生壓力梯度的變化，使其有一個偏向西南的合力，故在3小時內發生南向偏轉的過程。同時，模擬過程中也發現在台灣西側有背風渦旋的產生，此背風渦旋主要是因為桃芝颱風的外圍環流在背風側輻合與氣流過山後因為沉降增溫作用所產生，並在073000 UTC後取代原本的颱風中心出海。由此可見，當桃芝颱風由東南方向西北靠近台灣地形時，會因為水平渦度平流的作用加上本身對流結構的不對稱，使得其質量場分布不均因而導致颱風發生偏向的情形，未來將會再進一步探討複雜地形以及水氣來源不同對颱風路徑的影響。

關鍵字(中)

★ 氣壓梯度力
★ 渦度收支

關鍵字(英)

論文目次

摘要…………………………………………………………………… Ⅰ
目錄…………………………………………………………………… Ⅲ
圖表說明……………………………………………………………… Ⅴ
第一章緒論
1-1 前言………………………………………………………… 1
1-2 文獻回顧…………………………………………………… 1
1-3 研究動機…………………………………………………… 4
第二章 WRF模式簡介
2-1 WRF模式概述……………………………………………… 6
2-2 研究方法以及實驗設計……………………………………15
第三章桃芝颱風天氣概述
3-1 綜觀天氣分析………………………………………………17
3-2 衛星、雷達回波特性分析…………………………………24
3-3 探空與地面觀測分析………………………………………27
第四章模擬結果與分析
4-1 桃芝颱風控制組分析………………………………………30
4-2 實際觀測與模擬比較………………………………………32
4-3 WRF與MM5模式對於桃芝颱風模擬結果之比較………… 34
4-4 桃芝颱風路徑偏向之探討…………………………………35
第五章結論與未來展望………………………………………………42
參考文獻……………………………………………………………… 44
附表與附圖…………………………………………………………… 47

參考文獻

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指導教授

林沛練、張隆男
(Pay-Laim Lin、Long-Nan Chang)

審核日期

2005-7-21

推文