科學研究

臺灣區域大氣水文觀測與預報實驗(TAHOPE)

行政與研究助理工作 (2019-in progress)

觀測實驗主持人：楊明仁教授

觀測實驗網站：http://tsafe.cwb.gov.tw/TAHOPE/

研究模式網站：https://npd.cwb.gov.tw/TAHOPE/

Brief Summary

「臺灣區域豪雨觀測與預報實驗」(TAHOPE)為臺灣主導的大型觀測與預報實驗，其中於2021年5–8月期間TAHOPE實驗將與美國PRECIP2021實驗及日本TPARC-II實驗三方共同推動國際聯合觀測實驗，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、乃至小尺度的雲微物理過程等，在臺灣海島與高山陡坡特殊地形下，透過大氣密集觀測導入先進大氣預報模式，同時進行即時或準即時之資料同化與數值預報。目前美方已向美國NSF與NOAA提出多種觀測儀器/載具（P3飛機、S-PolKa雷達、CSU SEA-Pol雷達等）需求，搭配國內中央氣象局現有的作業觀測設備（雷達及探空）、國研院觀測能量（C-Pol雷達、剖風儀、DOTSTAR飛機投落送、無人飛機），將於2021年5月中旬至8月與美國及日本三方共同進行國際聯合聯合觀測實驗，期間將特別對我國自主衛星（福衛7號）GPS掩星及海面反射儀觀測進行同化及預報的效益評估。美方主要計畫主持人為CSU教授Michael Bell，及其他知名氣象學者們，我方已成立TAHOPE計畫辦公室，並整合10個與觀測實驗與觀測資料即時同化相關的子計畫納入TAHOPE整合計畫，另外9個與模式與分析相關的子計畫納入「臺灣地區豪大雨預報實驗計畫」(TAHPEX)整合計畫（由王重傑教授擔任主持人），由計畫辦公室協調分工。

宜蘭劇烈降水實驗(YESRain)

TAHOPE 2020 - Winter Component

研究助理工作 (2020-in progress)

觀測實驗主持人：劉清煌副教授

觀測實驗與模式網站：140.137.32.27/exp/yesr/

Brief Summary

本觀測實驗的科學目標：

1. 瞭解蘭陽平原局部環流三維風場，包含東北季風入流的強度、厚度、風向，氣流撞山後的迴流以及盆地內的流場。

2. 瞭解蘭陽平原東北季風異常降水發生原因，包含地形扮演的角色與第二類地形降水、冬季的雲物理過程、熱力過程。

3. 宜蘭降雨雷達評估

高雄都會區春季局部環流與空氣汙染分析

個人研究工作與高雄中學合作 (2019-2020)

Brief Summary

南海雙島觀測實驗(SCSTIMX/YMC)相關研究

南海─海洋大陸地區水氣傳輸與對流的交互作用

研究助理工作 (2018-2019)

觀測實驗主持人：隋中興教授

觀測實驗網站：https://scstimx.as.ntu.edu.tw/#!home

Brief Summary

The South China Sea (SCS) Two-Island Monsoon Experiment (SCSTIMX) is the observational task of an integrated project aimed to better understand interactions of convection over the SCS and Maritime Continent (MC) with large-scale flow. The project consists of sub-projects in three research groups: convective processes, large-scale dynamics, observations. SCSTIMX is one of the field campaigns of the Years of the Maritime Continent (YMC; 2017 - 2020). Special observations made in the SCSTIMX are documented in this article that include field campaigns at Taiping and Dongsha islands during intensive observation periods (December 2017, March and May 2018), cruises by the National Taiwan University ocean research vessel (OR1) in December 2016 and December 2017, and satellite observations in the SCS-MC for the project years.

本研究計畫之目的為研究南海與海洋大陸區域對流現象與環境西南季風間的交互作用。在每年 5 月中當西南季風肇始後，旺盛的水氣能夠經由西南季風從印度海越過中南半島傳至南中國海，提供南海區域對流成長所需的水氣來源。於南海發展的對流雲簇多屬於「海洋對流」型態，這些雲簇移至海洋大陸（如婆羅洲、印尼群島、菲律賓群島或臺灣島）後再轉換成「陸地對流」型態，帶來當地豪大雨甚至引發洪水造成災害。本研究計畫的重點之一，即在瞭解這些對流雲簇由西南氣流上游區的「海洋對流」型態演變成海洋大陸/島嶼的「陸地對流」型態的過程中，其雲動力過程的演變為何？其垂直潛熱剖面的變化為何？其降水效率與水收支的演變為何？本研究計畫的另一重點，在於瞭解熱帶海洋上的Madden – Julian Oscillation（簡稱MJO）如何影響本區域南海與海洋大陸區（的大範圍）水氣傳輸與輻合？透過區域模式與雲解析模式的數值模擬，本研究欲探討區域模式對於MJO 的模擬能力以及雲解析模式對於水氣傳送的掌握程度。

Wu, Y. C., M. J. Yang, and P. H. Lin, 2020: Evolution of water budget and precipitation efficiency of mesoscale convective systems associated with the southwesterly monsoonflow over the South China Sea. Terr. Atmos. and Oceanic Sci., 31, 141-158. (SCI)

高雄都會區夏季海陸風環流與空氣汙染分析

個人研究工作與高雄中學合作 (2018-2019)

Brief Summary

中國產生的嚴重空氣汙染物常經由綜觀天氣系統影響到臺灣的空氣品質，若是在夏季弱綜觀天氣條件下，海陸風主導了夏季臺灣西南部的區域風場。從2017年夏季逐時的平均資料中，透過投影的方式分離出垂直海岸線的一維海陸風模型，能夠看到清楚的海陸風日夜變化，且海風前緣移入高屏平原的速度比午後陸風前緣移出高屏平原的速度還要快。同時，各類的空氣汙染物在夏季大致都能看出日夜周期性的時空分布變化。透過汙染物收支方程的分析，能夠計算出汙染物的局地時間變化量、伴隨平均海陸風風場輻合的汙染量，最後粗略估算可能汙染源的出現時間和區域。

馬裕智，2019：論高雄夏季都會區空汙與海陸風之探討，第18屆旺宏科學獎創意說明書。
馬裕智，2019：海陸爭「鮮」─夏季高雄都會區空汙爭奪戰，第59屆科學展覽作品說明書。

北臺灣冬季空汙測站資料分析

個人研究工作與桃園國中合作 (2015-2016)

Brief Summary

許容珮，謝宜均，田昀懿，2016：煙煙一息~探討大氣穩定度與煙流及PM2.5擴散之關係，第56屆科學展覽作品說明書。

凡那比颱風(2010)過山後陸上眼牆重建

碩士論文及研究助理工作 (2015-2018)

Brief Summary

In this manuscript, we have examined the eyewall reconstruction process of Typhoon Fanapi (2010) over Taiwan Island using numerical experiments and vorticity budget calculations based on the high-resolution model outputs. Our findings explain how the eyewall originally broken down by the Taiwan terrain could be reconstructed through the interactions between vortical hot towers and primary rainband.

Key Points

The Fanapi eyewall breaks down over the Taiwan terrain and reforms again.
Terrain and surface friction over land weaken the updraft and reduce the width and depth of vortical hot towers (VHTs).
Vortical hot towers in land cooperate with rainband through horizontal vorticity advection to rebuild Fanapi eyewall.

Yang, M. J., Y. C. Wu, and Y. C. Liou, 2018: The study of inland eyewall reconstruction of Typhoon Fanapi (2010) using numerical experiments and vorticity budget analyses. J. Geophys. Res. Atmos., 123, 9604-9623. (SCI)
楊明仁、吳曜竹，2019：凡那比(2010)颱風過山後陸上眼牆重建過程的數值模擬研究，國立臺灣大學理學院電子報，39，研究與教學版。

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