2022 臺灣區域豪雨觀測與預報實驗參訪

2023 年 7 月 14 日
桃園市永安漁港、新竹市港南運河公園、中央氣象局新竹氣象站
適合閱讀對象:一般民眾
盛皓平
/
中國文化大學大氣科學系
作者 / Author

精準的大氣觀測,是氣象監測與預報及大氣科學研究的基礎。大氣現象是指大氣與太陽、海洋等等有相互作用的結果,而大氣觀測能精確地記錄當下大氣產生的變化。本次活動藉由參訪國際性的2022臺灣區域豪雨觀測與預報實驗計畫所使用的雷達設備及氣象站的探空施放作業系統,希望學生透過現場解說與實際觀摩,以此擴展大學生對氣象觀測在國際上的視野。

本次活動主要是透過介紹2022年「臺灣區域豪雨觀測與預報實驗」(Taiwan-Area Heavy rain Observation and Prediction Experiment; TAHOPE)所使用的雷達設備及氣象站的探空施放作業系統,讓學生對於氣象雷達觀測有更廣的認知。而這實驗是以臺灣區域為主體進行國際聯合劇烈天氣(梅雨與颱風)的密集觀測實驗,所探討研究主題包含大尺度的環境影響、中尺度的對流系統與登陸颱風、甚至小尺度的雲微物理過程等,主要希望藉由此次實驗盡可能地大範圍收集資料,探討在臺灣海島與高山陡坡特殊地形下各種尺度天氣型態的變化。

首先參訪了Team-R雷達,向學生介紹雷達觀測原理為由天線發射特定波長電波訊號,被雨、雪、雹等粒子發生散射後,接收散射回來的訊號,計算發射與接收所花費的時間,以此計算出目標物的距離,再以接收回來的能量強度評估空間上降水粒子的大小與多寡。會使用不同的雷達波段進行氣象觀測,是因為對於無線電訊號,越長的波長則越不容易發生衰減的情況,因此理論上可觀測最遠的距離排序分別為S波段(10cm)>C波段(5cm)>X波段(3cm)。Team-R雷達波長為X波段,因天線大小的關係X波段雷達的天線本體可以採用較小尺寸,因此能更容易增加掃描時的旋轉速度,增加防災應用上的觀測即時性,讓同學了解Team-R雷達採用X波段原因。

接著參訪了聯合觀測實驗中,美國國家大氣研究中心NCAR(National Center for Atmospheric Research)的S波段氣象雷達(S-Pol),向學生介紹S-Pol所觀測項目(雲中粒子的速度,相位和型態,更精準測量降雨強度和類型),及這次實驗安排與Team-R雷達設置在附近,其目的是希望透過不同波段雷達對相同天氣系統進行觀測,有利於對其系統有更精確的掌握。

最後參訪了新竹氣象站,帶學生觀摩其觀測坪與施放探空作業。透過地面觀測儀器介紹(百葉箱、蒸發皿、雨滴譜儀、輻射計等)、探空氣球的介紹及施放、等角度切入,由淺入深協助同學們了解大氣觀測是如何進行。

參訪Team-R雷達

由劉清煌教授與張偉裕教授對氣象雷達觀測進行介紹,除了雷達觀測基本原理外,也說明其研究中所設置觀測之地點及範圍、項目、目的及方法的原因。

參觀S-Pol雷達

除了向學生說明該雷達的歷史及可觀測項目、雷達觀測掃描策略外,並讓同學近距離參觀雷達內部設備及作業位置,讓學生了解在架設時因考量了甚麼因素使其內部會這樣設計。

參訪新竹觀測站

透過實際參訪不同的觀測站,可認識到不同的地面觀測儀器,也觀摩由中央氣象局研發的自動施放探空氣球操作,讓學生了解觀測作業的流程。