風場變形對地面降水觀測造成偏差之個案探討

林博雄¹ 徐仲毅¹ 簡振和²

¹國立台灣大學大氣科學系
²國立台灣大學水工試驗所

(中華民國九十年十一月十二日收稿；中華民國九十一年四月十五日定稿)

摘要

　　過去文獻有關地面降水觀測系統性誤差之探討，都是假定雨量計在儀器顯露良好情況下，風場通過雨量計所形成的微尺度擾動氣流，造成降水短少之現象。然而，在地面降水觀測實務上，都市與山區雨量計的儀器顯露不良，雨量計周遭環境對風場變形的程度應不容忽略。本文分解風場修正因子K爲儀器因子(K(下标 i))與環境遮蔽因子(K(下标 e))，設計一種雨量計儀器顯露度之定量化方法，並分別於桃園新屋農業改良場（2000年6～9月）以及台北盆地南側之台灣大學大氣科學系氣象觀測坪（2001年1～4月），進行雨量計之「集雨口高度」以及「儀器顯露度」兩種戶外觀測實驗，來探討不同風速及降水強度之降水事件下，儀器與環境遮蔽引發的風場變形所造成地面降水偏差。
　　在「集雨口高度」實驗的資料分析發現，0.5mm傾斗解析度無法突顯兩套傾斗式雨量計集雨口高度相差1.8m時之雨量觀測偏差，因此雨量監測與研究需要更高的雨量計傾斗容積解析度。在「儀器顯露度」實驗的資料分析發現，雨量計顯露度大於14°時會造成顯著的雨量蒐集短少偏差，其偏差值隨著環境風速增大、降水強度減小而增加；日降水量超過5mm以上時，偏差值介於0%～12%之間，並且降水觀測偏差並不會隨著儀器顯露度增大而線性增大。比較這兩類觀測實驗的結果，我們認爲儀器顯露度小於5°以下時，可忽略環境遮蔽物對雨量蒐集的影響。對於0.5mm解析度的傾斗式雨量計而言，升高集雨口高度所造成雨量蒐集短少的情形並不明顯，反而有助於降低儀器顯露度而增加收集之雨量。我們也發現風擋可以改善台北冬季降水期間雨量計儀器結構引發風場變形，有效降低雨量蒐集偏差約2%。

關鍵詞：風場變形、地面降水、儀器顯露度