戴聖倫 廖宇慶 張少凡

國立中央大學大氣物理研究所

(中華民國九十九年十月八日收稿;中華民國九十九年十二月二十三日定稿)

摘 要

　　前人之研究中曾經利用美國國家大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research;NCAR)所發展之都卜勒雷達變分分析系統(Variational Doppler Radar Analysis System;VDRAS),即時分析低層風場及輻合/散場以進行雷暴(thunderstorm)之預報,也曾同化多部都卜勒雷達觀測資料以分析並預報超級胞(supercell)與颮線的演化,但大多使用於廣大開闊的平原地區,本研究則首次將 VDRAS 應用在臺灣及其鄰近地區。由於臺灣複雜的地形,且儀器的觀測受到四面環海的限制,這些條件預期會對 VDRAS 的適用性帶來相當大的挑戰,所以本研究也嘗試為其尋求一適當的同化策略。
　　為了檢視此同化系統應用於本地的表現,吾人選取 2008 年 SoWMEX (Southwest Monsoon Experiment;西南氣流實驗)IOP8(Intensive Observation Period 8;第八次密集觀測期)中 6 月 14 日的鋒面系統作為研究個案,匯集探空、地面測站、與來自歐美作業中心的再分析場等資料建構背景場,並且以四維變分法(4DVAR)同化中央氣象局七股及墾丁兩座 S-band 都卜勒雷達之回波以及徑向風觀測資料,藉此完成雲模式初始化得到一最佳的分析場,再由此分析場進行預報。同時,為了較為妥善地處理地形對於降水預報的影響,吾人將 VDRAS 之最佳分析場與具有地形解析能力的 WRF 模式進行結合,並比較結合前後對預報降雨的差異。
　　檢視同化觀測資料後的分析場,顯示出 VDRAS 能夠反演出對流系統中合理的動力及熱力結構。吾人亦發現低層幅合場的分佈與當地山脈走向呈現出一致性,表示 VDRAS 可能具有反映地形效應的潛力。在預報方面,VDRAS 模式對於造成降雨的主要線狀對流之移動方向有不錯的掌握。針對兩小時累計降水的預報,其 Equitable Threshold Score (ETS)得分在 0.1~0.2 之間。如將 VDRAS 與 WRF 結合後再進行預報,則此得分較單獨使用 VDRAS 或 WRF 的預報都有很顯著的改善。
　　本研究中的同化策略,可做為在其它具有類似地理環境與觀測限制的區域,進行資料同化與預報時的參考。

關鍵字:四維變分同化、都卜勒雷達變分分析系統