侵台颱風之GPS折射率3DVAR資料同化及數值模擬

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王潔如(Jei-Ru Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

大氣物理研究所

論文名稱

侵台颱風之GPS折射率3DVAR資料同化及數值模擬

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摘要(中)

摘要
本文使用NCAR MM5三維變分同化(Three-Dimensional Variational Data Assimilation)方法，將GPS掩星觀測資料及傳統觀測資料資料同化於中尺度模式中，以了解同化折射率對於改善數值天氣預報準確度的影響。配合目前CHAMP及SAC_C衛星觀測的資料，選取兩個颱風個案，包括2001年9月中度颱風Nari及2003年8月中度颱風Dujuan，每個颱風個案皆分成三組模擬，一為不使用3DVAR加入NCEP AVN做為模式的初始氣象場(以NO3DVAR代表)。另一為使用3DVAR同化將傳統觀測資料(例如探空資料及船舶觀測資料等)導入模式中(以GTS代表)。最後一組也是使用3DVAR同化加入GPS掩星觀測資料及傳統觀測資料資料(以BOTH代表)。
兩個颱風個案模擬皆使用3層巢狀網域，最高水平解析度為5公里。在最外圍的網域，兩個衛星於模擬初始時間附近約有4-6個探空點，可提供溫濕度的資訊剖面。就Nari颱風而言未使用3DVAR雖然模擬颱風是往南下，但是登陸的時間及地點都相差很多，而BOTH的結果也往南走，在18小時的中心位置於石門鄉登陸，可以看出較為接近中央氣象局所公佈的位置，前30小時BOTH與GTS幾乎一致。我們實際去計算模擬颱風個案之路徑誤差時可以知道，在前30個小時的路徑中同化GPS折射率對於結果有最大10km以內的調整。降雨的預報方面，同化GPS折射率會使模擬的最大降雨量與實際觀測較接近。
在Dujuan颱風個案，使用加入GPS掩星折射率資料及傳統觀測資料的模式初始場，我們所模擬出來的颱風路徑移動方向大致上與實際路徑相符，模擬的颱風移速也是相當不錯的，但是對於中心氣壓強度上卻低很多。因此測試Dujuan颱風的初始場採用bogus的方法，種植一個人工的旋渦到模式初始場中。其結果顯示所有颱風中心都會登陸台灣本島，最大風速50 ms-1，最大暴風半徑50km與最大風速45 ms-1，最大暴風半徑100km的虛擬渦旋個案在第12個小時與42-48小時的模擬結果有改善，其他時間改善的路徑比BOTH的差，由觀測累積降雨量來看，杜鵑颱風掃過台灣南端帶來的最大降雨量出現在東部地區，這與模擬的累積降雨量結分布一致。

關鍵字(中)

★ 折射率/折射指數
★ GPS掩星技術
★ 資料同化

關鍵字(英)

★ refractivity/refractive index
★ GPS occultation technique
★ data assimilation

論文目次

目錄
摘要……………………………………………………………..Ⅰ
致謝……………………………………………………………..Ⅱ
目錄……………………………………………………………..Ⅲ
圖表目錄………………………………………………………..Ⅴ
第一章、前言..……………………………………………….....1
第二章、資料來源與研究方法………………………………...6
2.1資料來源………………………………………………….6
2.2 GPS occultation技術……………………………………..7
2.3研究方法………………………………………………….7
2.3.1 MM5模式及其三維變分資料同化系統之簡介........7
2.3.2個案設計……………………………………………..10
第三章、Nari颱風模擬…………………………………….......13
3.1綜觀天氣概要………………………………………..…...13
3.2模式模擬結果………………………………………….....15
3.2.1路徑及強度模擬……………………………………...15
3.2.2不對稱量的探討…………………………………......17
3.2.3降水…………………………………………………..18
第四章、Dujuan颱風模擬……………………………………....19
4.1 綜觀天氣概要…………………………………………....19
4.2模式模擬結果………………………………………….…21
4.2.1路徑及強度模擬………………………………….….21
4.2.2 bogus vortex……………………………………….…23
4.2.3不對稱量的探討………………………………….….24
4.2.4降水…………………………………………………...25
4.3 Cycling 3DVAR with QuikSCAT wind…………………...25
4.4參數化的敏感度測試…………………………………......26
第五章、結論………………………………………………...…27
參考文獻.............................................31

參考文獻

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指導教授

黃清勇(Ching-Yuang Huang)

審核日期

2004-7-16

推文