利用水氣資訊改善降水估計之研究

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姓名

周曼榕(Man-Rung Chou) 查詢紙本館藏

畢業系所

太空科學研究所

論文名稱

利用水氣資訊改善降水估計之研究

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摘要(中)

用衛星直接來估計降雨一直是氣象遙測的一大目標。此技術自1960年發展至今獲得不錯的成果。其中相當多的研究結果顯示降雨受地域、地形、季節有極大的影響（Arkin,1979； Adler and Negri, 1988； Arkin and Xie, 1994）。然而利用特定衛星所發展之特定地區的估算式，運用在不同地區以及不同型態系統（如颱風、梅雨等）估算降雨時，結果往往不盡理想。因此發展一套適用於台灣地區的定量降雨估算技術是相當重要的。
本研究的重點在發展台灣地區中尺度對流系統（MCS）之自動化降水估計及定量降水預報的方法，利用GOES-9衛星紅外線頻道之亮度溫度來推估降雨，用全球定位系統（GPS）觀測的水氣含量及地面觀測大氣的相對濕度等資訊及雲梯度變化來修正估計之降雨量，增進降雨估計的技術。
研究分析2003年6～7月，以及2004年5月20、21日各GPS接收站的降雨個案。初步結果發現對流強烈的強降雨事件，經修正過後的降雨估計量值有顯著的改善，相關性大約有10～20％的增進，誤差約有3～4釐米的改進，以及最大降雨率的發生時刻也幾乎可以準確的抓到。然而仍有實例可能受天氣型態影響而有高估或低估的現象，如2004年20～21日兩天各站降雨估計的情形，20日的估計雖有好的定性，但在定量方面確實有高估的現象，分析有可能是受卷雲的影響。因此利用衛星技術來估計降雨，濾雲仍是一個重要的課題。此外，天氣系統（如風向、天氣型態等）氣象因素的考量，亦是未來需要加以分析，以達到更精準的定量降雨估計。

關鍵字(中)

★ 氣象衛星
★ GPS
★ 可降水

關鍵字(英)

★ precipitable
★ GOES
★ GPS

論文目次

摘要 I
誌謝 III
目錄 IV
圖錄 VII
表錄 XI
第一章前言 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 論文章節概述 4
第二章理論介紹 5
2.1 氣象衛星 5
2.1.1 輻射傳地方程 5
2.1.2 紅外線輻射方程 5
2.1.3 輻射強度與亮度溫度 7
2.2 GPS方面 8
2.2.1 GPS衛星訊號 8
2.2.2 無電離層線性組合 9
2.2.3 GPS之大氣遲延量 11
2.2.3.1中性大氣遲延 12
2.2.3.2求解對流層遲延量 16
2.2.4 地面氣象模式 18
2.2.5 濕遲延與可降水的轉換 18
第三章資料處理與實驗流程 21
3.1 影像資料前處理 21
3.1.1 GOES氣象衛星簡介 21
3.1.2熱紅外光波段影像特性 22
3.1.3 影像灰階值之轉換 22
3.2 GPS資料與處理流程 23
3.2.1 GPS衛星架構 23
3.2.2 GPS觀測資料 24
3.2.3 氣象資料 24
3.2.3 GPS估算可降水之方法與流程 25
3.3 地面雨量資料 26
3.4 自動估計法 27
第四章資料分析與討論 37
4.1反演降雨方法 37
4.1.1 閥值 37
4.1.2降雨量之反演 38
4.1.3 修正因子 39
4.1.3.1水氣修正因子 40
4.1.3.1雲成長修正因子 41
4.2定量分析 42
4.2.1天氣分析 43
4.2.2降雨強度分析 44
4.2.3 地理位置的分析 45
4.3 小結 45
4.4討論 46
第五章結論與未來展望 71
5.1 結論 71
5.2 未來展望 73
參考文獻 74

參考文獻

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指導教授

劉說安(Yuei-An Liou)

審核日期

2005-7-13

推文