陳新淦 黃椿喜 呂國臣 洪景山 張博雄

中央氣象局

（中華民國一○五年一月十一日收稿；中華民國一○五年二月十九日定稿）

摘 要

本研究主要目標為發展雷達回波影像辨識技術，用以比對眾多系集成員的預報結果，從中客觀篩選 出模式預報與觀測回波接近的成員，並探討及評估其極短期（3 至 12 小時內）定量降水預報的表現。研 究以兩種圖形辨識理論為基礎進行比對，分別為動差不變量理論和皮爾森相關係數，前者可將二維回波 圖形轉化為具物理幾何意義的七個分量，尤其特別發展片段逐步分塊的重複計算方式以提高辨識能力， 並利用相似度演算法來量化模式和觀測回波的相似程度，後者為統計上應用至平面空間的相關係數計算。

研究個案選取 2013 年康芮颱風之 8 月 28 日 1200 UTC 至 29 日 0600 UTC 期間，每三小時作為觀測 回波辨識時間，使用模式資料包括中央氣象局發展之 Weather Research and Forecasting (WRF)區域模式 (WRFD、TWRF)和系集模式(WRF Ensemble Prediction System, WEPS)，在特定的比對策略設計下，系集 預報成員共有 440 個。研究結果顯示模式雨量的公正預兆得分(Equitable Threat Score, ETS)隨著辨識排 名順序大致呈現線性遞減的趨勢，雖然名次間的 ETS 仍有高低跳動的情況。以七個個案平均而言，辨識 排序前 10 名的系集平均雨量之偏倚得分(Bias Score, BS)在中小雨量略呈現過度預報（BS 約在 1.1 至 1.4），而較大雨量門檻則為預報不足之結果。辨識排序前 10 名系集平均雨量之 3 小時累積雨量在 20 mm (50 mm)雨量門檻的 ETS 約為 0.47 (0.27)，而 WRFD、TWRF 和 WEPS 系集平均則分別為 0.35 (0.32)、 0.17 (0.11)和 0.19 (0.06)。除 WRFD 在較大雨量門檻下表現較好外，辨識比對方法皆呈現明顯提升雨量 預報技術得分的結果。此外，12 小時累積雨量在 130 mm 雨量門檻的 ETS 亦由 WEPS 系集平均的 0.1， 經辨識篩選後，提升至約 0.25。因此，透過此雷達回波影像辨識技術可有效挑選出與實際觀測相近的系 集預報成員，以期能進一步改善極短期定量降水預報之能力，並在預報作業上提供更即時且更有用的客 觀參考資訊。

關鍵字:影像辨識、動差不變量、雷達回波、系集預報、極短期定量降水預報