Typhoon Dynamics Research Center

博士論文簡介

本研究的科學問題在於探討颱風數值模擬中初始化方法所面臨的相關問題及其改進方法。我們採用觀測系統模擬實驗的研究概念，透過四維變分資料同化的方法，藉以探討虛假資料同化颱風渦旋初始化方法（BDA）的相關研究，以及評估一些似衛星資料在颱風渦旋初始化程序中所扮演的角色。因此我們設計一系列的數值模擬實驗，期許藉由OSSE的研究概念，並配合四維變分資料同化模式的技術，得以建構一個更有系統的研究架構來瞭解上述課題。

本研究選取1996年薩恩颱風為本OSSE的研究個案。研究進行的程序如下：首先使用MM5兩巢的模式設定進行模擬，以產生解析度較佳之假想大氣狀態，然後選取內巢積分第12小時的模擬結果定義為最佳初始資料（BIC）；接著將外巢的模擬結果進行平滑處理以降低其解析度，藉以獲得與全球分析資料解析度相似的氣象場（FIC）。而後進行數種資料改善的方法（包括：直接取代或同化BIC中的特定氣象變數、BDA程序中同化經驗決定的軸對稱渦旋結構，以及同化模式所模擬之非軸對稱渦旋結構），藉以改進上述的FIC。最後再進行60小時的數值模擬以檢測各種資料改善的程序對颱風初始結構與數值模擬之影響。其中，以BIC為初始場的模擬結果可視為本OSSE研究中預報模式結果的最佳狀態（upper bound）；至於FIC的模擬結果則可視為以全球分析場為模式初始場，模式所能模擬的狀態（lower bound）。因此，整個OSSE的概念即在探討將BIC特定資料放入FIC中，對模式初始場的改善情形，並瞭解能回復多少upper bound。

關於特定衛星資料所反演的風場（如QuikScat的海面風場及中、高對流層雲導風場）在颱風渦旋初始化的應用評估上，研究結果顯示，透過資料同化將這些資料同化至模式初始場中，方能獲得最大效用。然而儘管衛星資料能提供高水平解析的風場資訊，但OSSE的研究結果顯示，透過4DVAR來同化這些資料並無法重建原有的颱風中心結構，且其路徑、強度的模擬也由於初始結構的不完整，因而產生明顯的偏差。這樣的結果顯示衛星風場在進行颱風渦旋初始化的應用之際，必須在垂直方向上進行內插或外延處理，方能適當詮釋颱風整體的結構，進而避免由於渦旋結構不夠完整所造成的調整問題。

另外，在衛星資料所反演的水汽場評估方面，透過OSSE研究結果顯示，當模式的初始場中具有較正確的水汽分佈時，將造成颱風中心在模擬的初期產生明顯的降水，因而造成颱風中心有更多的潛熱釋放，使得颱風強度在模擬初期便明顯增強，進而改善颱風強度的模擬。雖然水汽場具有加速模式颱風增強的效果，但颱風初始的風場結構並不能藉由同化此資料獲得明顯的改善，因此模式對颱風強度的模擬仍有一段差距。然而若水汽場用在強度較弱的氣旋系統，此加速颱風發展的過程將讓模式的系統有更好的強度模擬，此結果與Pu et al.（2002）、Xiao et al.（2000b）、Karyampudi et al.（1998）與Krishnamuti et al.（1993）探討衛星水汽場對颱風模擬影響的研究結果一致。

在GPS/MET大氣折射率資料的影響評估方面，由OSSE的研究結果顯示，同化高解析度的折射率可以導致模式底層有較正確的水汽分佈，然而在較差解析度的同化結果中，其水汽場的改善只是侷限於部份區域；然而即使是同化30公里解析度下的折射率，颱風中心部分的風場仍然無法顯著提升，進而影響其強度模擬的成效，這也顯示GPS/MET所反演的資料並不能單獨使用，必須結合其它額外資料方能有較佳的成效。

透過本OSSE研究架構，我們進行一系列的氣壓場、風場取代及同化至模式初始場的實驗，藉以檢驗颱風內部結構中質量場與風場的地轉適應問題，並且闡釋Xiao et al.（2000a）及Pu and Braun（2001）研究中同化風場及氣壓場所得到的不同結論。OSSE的研究結果顯示，在此OSSE颱風系統個案的特徵尺度中，地轉適應的趨勢乃由質量場趨向風場，即颱風結構中風場資料的完整與否將支配模式中颱風結構的維持與移動。此外，即使透過四維變分模式同化的方法，並無法根本改變颱風尺度中風場具主導性的地轉適應特性，也因此若僅改善初始氣壓場，其記憶在模式中是較短暫的。

在現行BDA研究方法的探討方面，研究結果顯示，在現行的BDA同化程序中（同化軸對稱的渦旋結構），同化風場資料比同化質量場更能獲得良好的路徑模擬及強度演變，此結果再次凸顯本OSSE颱風個案地轉適應仍是由質量場趨近風場的特性；而若是同時同化兩者，在颱風初始結構及預報的表現上將有更好的成效。雖然BDA可以透過模式中的共軛方程反求溫度、濕度及垂直速度場，但研究結果顯示，同化後的渦旋初始結構與實際觀測結果並不一致，包括傾斜、非對稱性的眼牆均無法呈現，另外過暖的暖心結構也是有待克服的問題。這主要是因為現行的BDA程序中，由經驗公式所決定的軸對稱渦旋結構並無法詮釋實際的渦旋結構所造成。

進一步透過羅士比變形半徑的觀點，來檢驗BDA相關研究中所出現的不一致結論，我們認為BDA最大的關鍵在於背景場中渦旋的位置與強弱情形，若背景場中的颱風位處較高的緯度、有較強的氣旋式風場，另如Zou and Xiao（2000）之研究，其羅士比變形半徑將較小，則地轉適應的過程將由質量場所主導，因此單獨同化氣壓場的結果強度將能維持。至於緯度較低、強度較弱的渦旋系統而言，例如Pu and Braun（2001）及本OSSE的颱風個案，則具有較大羅士比變形半徑，地轉適應的過程將由風場所主導，因此僅同化氣壓場並無法獲得理想的強度模擬。

為解決此人為定義軸對稱渦旋結構無法掌握正確初始移動駛流的問題，我們發展新的BDA程序，將模式積分的渦旋結構（動力一致性、非軸對稱性）同化至模式初始場中。研究結果顯示，這樣的程序明顯地改善颱風的初始結構與預報的結果；至於同化哪些氣象場會對BDA結果有較佳的成效？我們的實驗結果與同化軸對稱渦旋結構的結果一致，即同化風場具首要影響。

本OSSE研究中亦發現透過現行BDA初始化方法所進行的實驗中，初期的颱風移動速度明顯較BIC慢，這最主要是因為模式在初期無法掌握正確的駛流所導致，因而造成最後的路徑模擬變差。此外，在同化非軸對稱渦旋結構的測試結果，也呈現同樣的問題。這樣的結果顯示，能否掌握颱風初始移動的駛流，將決定隨後的路徑模擬結果。因此我們透過4DVAR來解決此颱風初始移動駛流較弱的問題，即在同化的過程中將同化時間變長，並且給定不同的颱風位置做為同化過程的約束條件，則能有效克服模式在初期無法掌握正確駛流的問題。

雖然將颱風中心的資料進行改善可以提升數值模擬的成效，但路徑模擬結果與BIC的結果仍然有一段差距，其原因為環境場的資料品質亦對模擬結果扮演相當程度的角色。而進一步的研究顯示在同化過程中同化完整之颱風初始結構（包括軸對稱及非軸對稱）及環境場的訊息將能更進一步改善模式的路徑模擬，此結果與Tuleya and Lord （1997）與Soden et al.（2001）的研究一致。

過去學者在BDA研究中較少著墨於各種颱風渦旋初始化方法的比較層面，在本OSEE的研究架構下，我們將修正後的BDA初始化方法與渦旋植入法（Wu et al. 2002）進行比對的工作。研究結果顯示由於修正後的BDA初始化方法，可以藉由同化不同颱風位置的渦旋結構來修正初始移動路徑的偏差，因而獲得較理想的颱風初始移動駛流，進而提昇路徑模擬結果。為檢驗此修正後BDA初始化方法的成效，我們針對兩個真實颱風個案（薩恩及瑞伯）進行額外的比對探討。研究結果顯示，修正後的BDA初始化方法遠較渦旋植入法更具改善模式路徑模擬的能力。除此之外，由於BDA乃建構在四維變分資料同化模式下所發展的初始化方法，是以此方法具有同化非傳統觀測資料與修正模式初始場中環境流場的優勢。而我們預期此透過變分模式所獲得更具動力完整性的渦旋結構與環境流場，將對颱風路徑模擬給予莫大的助益。

本文除在兩真實颱風個案的初始化方法比對中跳脫OSSE的研究架構外，另外就是恆等孿生問題檢驗的部份。我們使用WRF模式來產生同化過程中所同化的觀測資料，藉以明瞭此問題對於本研究的可能影響。研究中進行的恆等孿生問題檢驗包括：風場、氣壓場同化結果的地轉適應問題；同化不同位置颱風渦旋結構所進行的路徑修正；環境流場於數值模擬中的角色等。檢驗結果顯示，本OSSE研究架構所獲得的研究結果，並不會對同化過程中同化相同系統所產生的渦旋結構有太大的敏感性，這也顯示本研究架構所存在的恆等孿生問題，並沒有對我們的研究結果造成本質上的改變。

綜上所述，本研究已針對颱風渦旋初始化的相關問題，包括：衛星風場、水汽場資料影響與渦旋初始化研究概念，進行觀測系統模擬實驗探討。OSSE研究結果顯示，在現行衛星資料水平、垂直的解析度下，這些資料並無法對颱風中心結構提供相當完整的量測，進而取代人為的渦旋初始化程序。另外，渦旋初始化於颱風數值模式中的存在價值仍是肯定的，而如何在模式中重建更接近實際颱風結構與初始駛流更是影響數值模擬結果的關鍵，除透過模式積分產生的渦旋結構並結合4DVAR修正初始移動路徑外，另外則有賴更精確的觀測儀器、技術來量測颱風中心結構。Wentz et al.（2001）已提出新的反演方法（geophyical model function，Ku-2001格式），來克服OuikSCAT風場在高風速下所存在的低估現象，研究結果顯示，此方法將有能力反演70 m s-1以下的風場。此外，近日有關吳等（2003）所提的「侵台颱風之GPS Dropsonde飛機偵察觀測實驗」及美國海軍將於2003年進行西北太平洋地區颱風之偵察任務（吳俊傑，個人聯繫），亦可提供近颱風中心更精確的量測資料。關於投落送（dropsonde）資料對颱風數值模式的影響上，Burpee et al.（1996）根據太西洋上25年颶風個案所進行的數值模擬研究顯示，當額外考慮投落送資料至模式的初始場中，對於模式12-60小時的路徑誤差，改進幅度可達16-30％。是以，未來吳等（2003）針對太平洋上颱風個案所進行的飛機觀測，將可獲得颱風中心結構的氣象資料，若能適當地融入颱風渦旋初始化程序中，預期對颱風數值模擬與初始化的改進將有莫大的助益。

本研究中四維變分模式所使用的共軛（adjoint）技術，主要的作用為計算代價函數對於控制變數的梯度值，此計算過程除運用於變分極小化過程來求取最佳的初始條件外，亦可根據其計算結果來進行共軛敏感性研究（adjoint sensitivity study）。此研究方法在Zou et al.（2001）的研究中已透過變分模式探討晴空亮度溫度反演方程中，溫度、比濕場等控制變數對反演結果的敏感程度；研究結果顯示，大氣溫度場與晴空亮度溫度有顯著的正相關，而水汽場則呈現負相關的特性。我們亦著手嘗試將此研究方法運用至主導颱風運動的駛流問題上，藉以進行颱風數值模擬的適應性觀測策略研究。近來，Aberson（2002）已針對投落送資料對颱風路徑預報的改善，進行適應性觀測策略探討；研究結果顯示，當投落送資料根據系集預報系統所計算的平均駛流變異最大值區域來同化至模式中，對模式前48小時颱風路徑誤差的改善可達25％以上。在吳等（2003）所進行的飛機觀測中，亦將透過Aberson（2002）的方法來提供為飛機飛行路徑的參考依據。因此，未來如何透過MM5-4DVAR的共軛敏感性研究，以瞭解影響颱風內部的動力機制與移動路徑的關鍵資料所在；並配合吳等（2003）所獲得的投落送資料來進行適應性觀測策略探討，應可對颱風數值模式的模擬與預報誤差改進提供一個嶄新的思維與答案。

芙蘿颱風(1990)的數值模擬研究:初始資料及初始化方法影響之探討

吳俊傑黃葳芃
國立台灣大學大氣科學系

摘要

本研究以美國國家大氣科學研究中心與賓州大學合作發展的第五代中尺度靜力/非靜力模式MM5為模擬工具，針對1990年的芙蘿颱風進行數值模擬。模擬時採用不同來源的初始資料，包括日本氣象廳 (JMA) 、美國國家環境預報中心 (NCEP) 及歐洲中期天氣預報中心 (ECMWF) 的網格分析資料，但由於全球分析資料所解析的颱風範圍過大且強度太弱，在模擬前須使用初始化方法植入渦旋。在此採用不同初始化方法，包括: GFDL颱風模式初始化方法 (Kurihara et al., 1995) 、Kuo and Wang (1997) 植入方法，前者的優點在於定義較佳的環境場，後者的優點在於由結構簡單的渦旋經預先模擬而產生與模式動力一致的渦旋。本研究結合前兩者優點而發展一系列的新方法，針對不同資料、不同初始化方法及不同初始時間做模擬測試，以瞭解這些不確定因素對模擬結果的影響。
模擬結果在路徑方面，於不同初始資料及初始化方法所得之模擬結果有明顯的差異性存在，其中採用不同初始資料 (JMA與ECMWF)及不同初始化方法，因初始場及模擬時對太平洋副高的趨勢掌握不同，導致對Flo颱風路徑的模擬有較大的差異。而使用相同初始資料 (ECMWF) 但採用不同的初始化方法，因於初始時間採用不同的渦旋植入過程，造成颱風中心附近流場改變，模擬的路徑亦有相當程度的差別存在。大部分的模擬結果顯示，因事先已濾除分析場中不正確之颱風訊息，故以結合渦旋與經濾除颱風分量的環境場之模擬結果較佳。又所植入渦旋必須經由預先模擬過程而產生，否則開始模擬時會因渦旋結構與模式動力不一致而需一段調整期，導致模擬結果不佳。
至於強度模擬方面，雖然模擬實驗可以掌握高層冷心低壓接近Flo颱風的過程，並與Wu and Cheng (1999)的分析結果相似，但是各模擬實驗皆無法反映Flo颱風迅速增強的情況，此結果正凸顯出現階段模式掌握颱風強度演變所面臨的難題。
研究結果顯示，模擬路徑對於不同初始資料及初始化方法有相當程度的敏感性，因此模擬時需採用適當的初始化方法，才能得到合理的初始場。在此以初始化方法的改進做為日後繼續研究的基礎。至於造成強度模擬不佳的可能原因，包括初始資料是否掌握正確訊息、初始化方法是否適當、解析度的設定是否可解析颱風結構，亦或是模式本身物理過程所導致，都是值得未來更深入討論的問題。此外，於模擬時加入四維資料同化過程以及納入海洋回饋機制，更是將來值得探討的重點。
關鍵字：芙蘿颱風、MM5數值模式、初始資料、初始化方法、冷心低壓

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GPS資料於四維資料同化的應用

吳俊傑黃葳芃
國立台灣大學大氣科學研究所

摘要

由於水汽量代表大氣可提供之潛熱含量，也是天氣系統發展的能量來源，因此如何能對大氣中的水汽結構有更精確的描述，一直是大氣研究的重要目標之一。本研究利用台灣地區現有的十個地基(ground-based)GPS接收器資料所反演之可降水量進行四維資料同化，以期藉此改進對大氣中水汽場分佈及對降雨預報的掌握能力。在此使用的資料同化模式是以賓州－NCAR （National Center for Atmospheric Research）所發展中尺度模式，即第一版MM5模式(Dudhia 1993; Grell et al. 1994)為基礎所改寫而成的adjoint model。使用的資料則是以ECMWF資料經地面觀測及探空觀測客觀分析後作為初始猜測場及背景場，進行未經資料同化之控制實驗、經三小時同化之實驗及經六小時同化之實驗。選取的個案為1998年6月2日至3日期間，位於台灣地區附近之梅雨鋒面個案。在此時期華南及台灣地區附近主為不穩定區域所在，低層之風切線主要位於華南沿海附近及台灣之東北方海面上。由降雨分佈之範圍來看，在華南沿海、台灣海峽、台灣地區及巴士海峽及台灣東方外海，皆有降雨情形發生。
由同化後所得結果之初始場來看，經由可降水量的同化確實會造台灣地區附近初始水汽場之不同分布。而根據之後時雨量的模擬情形則可發現，以6月2日12Z為初始時間的實驗在模擬14小時後，未進行資料同化的實驗無法模擬出西南部沿海的降雨區，而經三小時同化後的實驗則較可掌握到此西南沿海區之降雨。且亦可發現於台灣地區十個站的GPS可降水量同化將會導致台灣海峽及巴士海峽一帶降雨模擬結果之差別。同樣地,以6月3日00Z為初始時間的實驗在模擬22小時後，原本未進行資料同化的實驗亦無法模擬出西南部沿海的降雨區，而經過三小時同化後的實驗則較可掌握到此西南沿海區之降雨。
由本研究的初步結果來看，於模式模擬期間加入GPS資料進行資料同化確實會造成水汽初始場的改變，且於之後降雨預報亦有部分改進，但此改進程度就整體模擬結果來看並不明顯。會造成此結果可能是因為於台灣地區只有十個GPS接收站，數量相當有限，因此對於同化結果來說影響較小。未來的研究方向可將其他觀測資料應用至四維資料同化，例如時間解析度較高之地面觀測、高空之探空觀測及由GMS同步衛星所反求之高空風資料，皆為可應用之觀測資料，如能將此應用至四維資料同化過程，模擬結果將會有更大之改進空間。

關鍵字：地基(ground-based)GPS、可降水量、資料同化、MM5模式。

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芭比絲颱風（1998）與東北季風共半環流對台灣地區降水影響之數值模擬探討

羅雅尹

摘要

位於季風顯著交替區域的台灣，每年9月至翌年3月盛行東北風，然而秋季及冬初時，熱帶地區的氣旋系統發展仍相當活躍，向西運動途中其外圍環流常與南下高壓系統的東北季風在台灣地區形成共伴，為台灣局部區域帶來嚴重的風雨災害。如1998年10月的芭比絲（Babs）颱風，其中心雖未直接登陸台灣，卻因為颱風外圍環流與東北季風形成共伴環流，加上台灣地形之影響，造成台灣東半部地區發生豪雨。為探討芭比絲颱風及其與綜觀天氣系統、地形三者之交互作用，本研究以美國國家大氣科學研究中心與賓州大學合作發展的第五代中尺度靜力/非靜力模式MM5為模擬工具，採用歐洲中期天氣預報中心 (ECMWF) 的網格分析資料，針對芭比絲颱風進行一系列有系統的對照與敏感度模擬實驗（如移除台灣地形、改變颱風環流大小、改變東北季風強度等），希望透過模式模擬的觀點來瞭解秋颱、東北季風、鋒面系統及台灣地形之相互關係及其對台灣地區降水分布的影響。
模擬結果顯示，控制實驗除對颱風模擬的移速略快且較中央氣象局最佳路徑略偏東外，其對於芭比絲整體移動路徑與強度演變都具有相當的掌握能力。而由模擬之降水分佈發現，雨量極值出現在東北部及東部，西半部則為背風下沉氣流的分布區域，因此較為偏乾，與觀測資料相符。如進一步將台灣地形降低成為海面，則模擬結果發現在無地形分布導致垂直向風場變化的情況下，氣流主為東西向分布且台灣本島並無降雨發生。而比較台灣地區環境場與降雨隨時間的演變則可知，24日至25日期間在芭比絲外圍環流與東北季風共伴作用造成氣流的水平輻合、高度梯度及風力的局部增強，並且透過地形的輻合舉升，使台灣東北半部迎風面地區發生豪雨。25日至26日颱風逐漸接近台灣海峽南端的過程中，其外圍環流的暖溼東南氣流沿著低層東北風向上爬升並且伴隨局部溫度梯度的增加，在台灣北部形成一明顯風切帶，造成模擬後期的降雨分佈朝台灣北端擴展。
由減小颱風環流的實驗發現，台灣東部由颱風外圍環流及東北季風共伴造成的降雨並無顯著減少，但因模擬後期颱風中心距離台灣較遠，故其與東北風形成的風切帶位置較為偏南，進而影響此階段雨量極值區朝向台灣東北部沿海延伸。而由去除颱風環流的實驗則顯示，模擬期間在缺少颱風環流而僅有東北季風影響下，台灣東北部降雨明顯減少，也因而突顯出颱風外圍環流的存在及其與東北季風的共伴作用對台灣東部地區降雨的重要貢獻。而由減弱初始場低層（1000~700mb）東北風的對照實驗中則可看到，台灣東北部風場為偏東風，其與颱風外圍環流的共伴輻合效應、台灣東北部地區局部的高度梯度及風力也因而減弱，進而減少台灣東北半部的降雨。
由以上控制實驗與各對照實驗之模擬結果總結可知，芭比絲颱風環流、颱風外圍環流與東北季風共伴作用並配合地形的舉升，以及模擬後期由東北季風與颱風外圍環流形成之風切帶所提供的舉升機制，均是造成台灣東北部及東部地區劇烈降雨不可缺少的條件。

鳳凰與風神（2002）雙颱風交互作用之位渦診斷研究

摘要

藤原效應(Fujiwhara 1921, 1923, 1931)顯示，雙渦旋運動會呈氣旋式互繞且有彼此相吸的趨勢。許多研究也分別透過統計分析，探討雙渦旋互動的因子。根據過去的研究，可歸納出三點：1)控制雙渦旋互動的影響因子包括-渦旋相對的大小、強度、分離距離、分佈方位及環境流場的變化；2)研究內容皆侷限於定性的估計與探討；3)數值模擬偏重在理想渦旋間的互動研究。然而，定量地分析雙渦旋互動及真實個案模擬結果的應用尚待努力。

最近Wu et al. (2003)以位渦診斷定量評估2000年輕度颱風寶發（Bopha）受到強烈颱風桑美（Saomai）環流影響，路徑異常往南的雙颱風互動過程，這是文獻上首次以定量的觀點探討雙颱風互動的研究。Wu et al. (2003) 使用片段位渦反演的方法，計算伴隨於每個位渦塊的平衡風，並定義深層平均駛流。Wu et al.（2003）提出兩個新方法來量化雙颱風互動的情形： 1)計算出伴隨個別擾動位渦塊的深層平均駛流投影到沿著颱風運動方向的百分比； 2)運用雙颱風個別通過彼此中心的深層平均駛流做為權重函數，作為計算質心的位置向量，以重新繪製相對質心軌跡圖。

本研究之雙颱風互動個案發生在2002年七月，主要特徵是強度較小的鳳凰颱風受到強烈颱風風神環流影響，鳳凰路徑呈逆時鐘繞圈的現象。美軍聯合颱風警報中心曾經將此互動個案歸類為單向影響型 (Carr et al. 1997) -即認為此個案中僅鳳凰受到風神環流的影響，而鳳凰對風神路徑運動的貢獻較為有限-但此描述仍有待進一步釐清。為對上述鳳凰與風神之互動過程有更清楚的瞭解，我們延續並拓展Wu et al.(2003)的方法進行此論文研究。

研究結果顯示，鳳凰颱風明顯往南，進而轉向東北，其駛流的主要貢獻來自於風神颱風。反觀，鳳凰颱風在24日1200 UTC開始提供風神颱風部分往西的駛流分量，顯示此時雙颱風進入彼此互繞的階段相互影響，而在24日1200 UTC前屬於單向的影響。由此顯示雙颱風互動過程是相當複雜的，但可以運用位渦診斷的方法來說明。透過Wu et al. (2003)定量分析的方法更可以簡潔而明確地剖析雙颱風互動過程，不僅有效地掌握雙颱風互動的啟止時間，更能釐清兩個颱風在互動期間個別扮演的角色。對於瞭解雙颱風交互作用的問題而言，相信這是一個很重要的詮釋架構。

我們也釐清大尺度環境流場-副熱帶高壓在雙颱風互動的過程中，大部分時間提供鳳凰與風神颱風向西的駛流分量，隨著雙颱風互動的演變副高也隨之扮演不同（主導或阻擋）的角色。三種全球分析場位渦反演計算雙颱風互繞質心運動軌跡的差異並不顯著，主要差異源自位渦反演的平衡風場的穿透能力受到網格解析度的主宰。因此探討較長距離互動個案適用粗解析網格資料，近距離互動影響的個案則可任意選擇分析資料，但須考慮粗解析網格資料是否會造成計算結果低估的現象。

本研究亦透過數值模擬與其實驗設計，探討控制雙颱風互動的因子。模擬過程中發現，MM5數值模式對於雙渦旋交互作用具有很好的掌握能力，但當雙渦旋相當接近的情況下，渦旋初始條件對於交互作用的影響相當敏感。因此，我們針對各個模擬實驗結果進行位渦診斷，以探討不同敏感度實驗結果之差異。模擬結果分析顯示，主導風神颱風運動的駛流分量主要來自太平洋副熱帶高壓，而季風槽環流及鳳凰颱風僅扮演次要角色。鳳凰颱風呈氣旋式繞圈的駛流主要是伴隨風神颱風駛流的貢獻。增大風神颱風半徑的結果，屬單向影響類型，即僅風神颱風主導鳳凰颱風的運動；而增強鳳凰颱風中心強度，對於雙渦旋互動的類型沒有明顯改變，也就是先單向影響而後進入彼此交互作用；至於減弱風神颱風強度實驗及位置互換實驗的結果，則是單向影響型，但互換主導的角色。總之，上述結果突顯模式中之初始渦旋結構對於雙颱風交互作用確實具有決定性影響。僅有定性的分析或主觀的判斷並不容易釐清雙颱風互動，唯有透過定量的評估，才能有效確定雙颱風互動的型態。藉由位渦診斷及定量分析，我們相信本研究應可對於有關相鄰颱風路徑預報的改進，提供一些有用的思路。

位渦反演的深層平均駛流對於渦旋強度、反演面積及計算網格解析度均相當敏感，值得加以探討。我們得到EC∕TOGA全球分析場可直接用以探討渦旋外圍（600 km以上）相伴駛流的交互影響，但如果影響距離低於600 km，EC資料計算的駛流量將會顯著低估。本個案雙颱風中心距離始終超過600 km，因此，即使重建渦旋強度後的結果與原始資料的差異不明顯。此結果突顯本研究所分析之雙颱風交互作用的結果是相當可靠的。

台灣夏季由於盛行西南季風，因此在迎風面的西南部地區常會有降雨的情形出現，此時若颱風在南海地區生成，並往東北移動朝台灣地區接近，則在其環流及西南氣流雙重影響下，可預期台灣西南部迎風面地區將產生劇烈的降雨。Lin et al. (2001) 分析了兩個過去發生在台灣地區的此類型個案，一是1959年受一熱帶性低氣壓影響下所造成的降雨（87水災），另一則是1999年瑞琪兒颱風的降雨事件。作者認為造成此兩個案劇烈降雨的原因之一主要是熱帶性低氣壓和瑞琪兒颱風受另一系統（艾倫和保羅颱風）的影響而移速緩慢，不過對於此種說法似乎欠缺一套有系統的方法來做定量上的探討。因此為嚴謹探討1999年瑞琪兒颱風是否受保羅颱風影響而移速緩慢，並探討當瑞琪兒颱風接近台灣時與地形交互作用下所產生的降雨，本研究利用颱風數值模式為模擬工具並透過位渦反演的分析方法，針對此一問題進行分析與探討。

從觀測資料顯示，保羅颱風當時位於一季風槽內，因此造成瑞琪兒颱風移速緩慢的原因有可能不僅是由保羅颱風所造成，而是此兩個系統（保羅颱風和季風槽）所共同造成。根據EC資料的位渦反演結果顯示，保羅颱風及所伴隨的季風槽在6日0000 UTC～1200 UTC期間扮演減緩瑞琪兒颱風移動的角色，之後則使其加速。不過單從觀測資料分析並無法明確區別出保羅颱風和季風槽對於瑞琪兒颱風移速快慢所各自扮演的角色為何，因此必須透過數值模擬進行一些敏感性實驗，以更明確的區別出此兩系統對於瑞琪兒颱風移動過程所作的貢獻。

本研究設計了一組控制實驗，三組敏感性實驗，包括：（1）濾除保羅颱風（NP）；（2）濾除保羅颱風及所伴隨的季風槽（NTR）；（3）將台灣地形設為平台（NTE）。控制實驗的位渦反演大致表現出和觀測一樣的結果，比較CTL和NP實驗的反演結果顯示，季風槽在瑞琪兒颱風初期移動緩慢的過程中，扮演相對較為重要的角色，至於保羅颱風的影響力則到了後期，當瑞琪兒颱風加速時才逐漸凸顯出來。綜合以上觀測資料和模式模擬的結果顯示，造成瑞琪兒颱風移速緩慢的原因並非如Lin et al.所描述的如此單純，實際上保羅颱風和季風槽兩者對於瑞琪兒颱風的移動具不同程度的影響。

至於在瑞琪兒颱風的移動及降雨的模擬方面，控制實驗中，模式大致可以掌握瑞琪兒颱風的移動趨勢，不過對於保羅颱風的路徑則呈現移動過慢的情形；降雨方面，除6日0000 UTC～1200 UTC之外，大致可以掌握雨區的分佈範圍，不過對於降雨量有低估的現象。當保羅颱風自環境場中移除後，瑞琪兒颱風之移行路徑較為偏北，顯示保羅颱風除會影響瑞琪兒颱風移速的快慢外，另外也提供了阻礙其北移的機制；降雨量方面，由於缺少保羅颱風於模擬後期提供使其加速的影響下，造成瑞琪兒颱風在登陸前之移速較慢，因此在颱風登陸期間，NP實驗之雨量較控制實驗來得多。若進一步將保羅颱風及所伴隨的季風槽自環境場中移除，瑞琪兒颱風將持續往北移動並且登陸中國大陸；台灣地區在僅受到西南氣流影響下，降雨主要集中在西南部和局部山區。至於將台灣地形設為平台後，瑞琪兒颱風將以較為筆直的方式通過台灣地區，移速較控制實驗來得稍快；雨量方面則明顯較控制實驗來得少，顯示出陡峭的地形將提供額外的舉升機制，有助於造成劇烈的降雨。

綜合以上控制實驗和敏感姓實驗結果可知，颱風移速的緩慢、潮濕的西南氣流和陡峭的地形均是造成此次劇烈降雨的重要因素。本研究透過詳細動力分析與模擬，凸顯保羅颱風及其所處季風槽對於瑞琪兒颱風的影響，並對於Lin et al.的結果做出更完善的詮釋。


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