雷達回波變分追蹤法應用於臺灣複雜地形環境下之可行性評估
潘俊瑋1 鍾高陞1 林欣弘2 陳台琦1 姚奕安1
1國立中央大學大氣科學學系
2國家災害防救科技中心氣象組
(中華民國 106 年 11 月 30 日收稿，中華民國 107 年 4 月 26 日定稿)
摘要
本研究使用加拿大麥基爾大學(McGill University)所發展之雷達回波外延預報系統 (McGill Algorithm for Precipitation nowcasting using Lagrangian Extrapolation, MAPLE)，利用 中央氣象局(Central Weather Bureau, CWB)雷達回波整合資料，檢視該系統在臺灣地區即 時天氣預報(0~6 小時)的表現。MAPLE 系統包含兩個程序，依序為:1.雷達回波變分追 蹤法(Variational Echo Tracking, VET)決定降水系統的移動場;2.由半拉格朗日後推平流法 (semi-Lagrangian backward advection)決定降水系統的預報場。本研究選取颱風與梅雨鋒面 兩種天氣型態共三個個案進行分析，並評估 MAPLE 的可行性。
研究首先針對 VET 過程所使用的兩種參數──移動向量密度及回波資料時間間隔 進行敏感度測試。在獲得臺灣地區最佳化設定後，定性討論雷達回波外延在預報平移與 旋轉天氣系統之特性。本篇分別選取兩個颱風及梅雨鋒面共三個個案進行測試，由測試 結果顯示，MAPLE 回波預報結果與觀測回波之間的相似程度在分數表現上相當理想。 進一步檢視移動向量，但當天氣系統接近臺灣陸地時，移動向量速度減緩，顯示外延法 能夠反應出地形阻擋之影響。而 MAPLE 系統定量降水表現方面，綜合不同預報得分指 標，此系統對於颱風和梅雨鋒面的降水預報能力可維持在 2~3 小時。與持續法相比較， 其降水預報誤差隨時間明顯改進。然而，當預報時間(lead time)超過 3 小時後，外延預報 能力迅速下降，主要與外延回波缺乏掌握天氣系統生成與消散的機制有關。整體而言， 透過高時空間解析度之雷達觀測網的降水觀測，進行外延預報，能迅速提供即時定量降 水預報資訊。此技術可在極短時間內提供 0-3 小時之預報，彌補複雜天氣數值模式初期 起轉過程在降水資訊之不足。
