颱風模擬之初始化研究

吳俊傑　黃葳芃

國立台灣大學大氣科學系

摘要

　　本研究以美國國家大氣科學研究中心與賓州大學合作發展的第五代中尺度靜力/非静力模式 MM5 為模擬工具，針對 1990 年的芙蘿(Flo)颱風進行數值模擬。模擬時採用不同來源的初始資料，包括 JMA(Japan Meteorological Agency)、NCEP(National Centers for Environmental Prediction)及 ECMWF/TOGA (European Center for Medium-Range Weather Forecasts / Tropical Ocean Global Amosphere)的網格分析資料，但由於全球分析資料所解析的颱風範圍過大且強度太弱，在模擬前須使用初始化方法植入渦旋。在此採用不同初始化方法，包括: GFDL (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory)颱風模式初始化方法(Kurihara et al., 1995)、Kuo 植入 方法(Kuo and Wang，1997)，前者的優點在於定義較佳的環境場，後者的優點在於由結構簡單的渦旋經預先模擬而產生與模式動力一致的渦旋。本研究結合前兩者優點而發展新方法，針對不同資料、不同初始化方法及不同初始時間進行模擬測試，以瞭解這些不確定因素對模擬結果的影響。
　　模擬結果在路徑方面，於不同初始資料及初始化方法所得之模擬結果有明顯的差異性存在，其中採用不同初始資料(JMA 與 ECMWF/TOGA)，因初始場及模擬時對太平洋副高的趨勢掌握不同，故導致對 Flo 颱風路徑的模擬有較大的差異。而使用相同初始資料(ECMWF/TOGA)並採用不同的初始化方法，因初始時間採用不同的渦旋植入過程，於颱風中心附近流場造成改變，模擬的路徑亦有相當程度的差別存在。大部分的模擬結果顯示，因事先已濾除分析場中之不正確颱風訊息，故以結合渦旋與經濾除颱風分量的環境場之模擬結果較佳。又所植入渦旋必須經由預先模擬過程而產生，否則開始模擬時會因渦旋結構與模式動力不一致而需一段調整期，導致模擬結果不佳。
　　至於強度模擬方面，雖然模擬實驗可以掌握高層 TUTT(tropical upper tropospheric trough)接近 Flo 颱風的過程，並與 Wu and Cheng (1999)的分析結果相似，但是各模擬實驗皆無法反映 Flo 颱風迅速增強的情況，此結果正凸顯出現階段模式掌握颱風強度演變所面臨的難題。
　　研究結果顯示，模擬結果對於不同初始資料及初始化方法有相當程度的敏感性，故模擬時需採用適當的初始化方法，才能得到合理的初始場。至於造成模擬結果不佳的可能原因，包括初始資料是否掌握正確訊息、初始化方法是否適當、 解析度的設定是否可解析颱風結構，亦或是模式本身物理過程所導致，都是值得未來更深入討論的問題。

關鍵字：芙蘿颱風、MM5數值模式、初始資料、初始化方法