南瑪都颱風(2011)對流不對稱性-地形與環境垂直風切作用

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Title:	南瑪都颱風(2011)對流不對稱性-地形與環境垂直風切作用 The Role of Topography and Environmental Vertical Wind Shear in Forming the Convective Asymmetry in Typhoon Nanmadol (2011)
Authors:	葉峻銘
Contributors:	地學研究所大氣科學組
Keywords:	對流不對稱垂直風切地形效應颱風次環流
Date:	2014
Issue Date:	2014-01-10 09:41:05 (UTC+8)
Abstract:	本研究使用WRF ( Weather Research and Forecasting Model ) 中尺度模式3.4.1版，以美國國家環境預報中心（National Center for Environmental Prediction, NCEP）之全球分析資料，資料水平解析度為1°x 1°，並加入0.5°x 0.5°即時海溫資料，時間解析度為六個小時，作為模式的初始場和邊界場，挑選2011年的南瑪都(Nanmadol)颱風為研究個案，使用三層巢狀網格，最高解析度為3.33公里，設計了四組地形敏感度實驗，分別為全地形的控制組實驗(TL)、移除呂宋島地形保留台灣地形實驗(OP)、保留呂宋島地形移除台灣地形實驗(OT)、全地形移除實驗(OA)及呂宋島地形高度設為1公尺實驗(FP)，並在模式初始場中進行渦旋植入，加強因資料解析度較低的颱風結構進而探討呂宋島地形及台灣地形對模擬南瑪都颱風路徑、強度及結構的影響。控制組(TL)實驗結果顯示模擬的路徑與美軍聯合颱風警報中心(Joint Typhoon Warning Center, JTWC)的觀測路徑相當一致。由地形敏感度實驗顯示了各組的路徑皆與觀測有相同的走向，差異在於地形存在時，颱風會往地形靠近，無地形時颱風路徑較為平滑沒有偏折且遠離原先陸地範圍。強度趨勢顯示了有地形時強度減弱，無地形時強度較強，或是脫離地形後重新加強的情況，符合過去有關地形敏感度的研究結果。同時也顯示了這兩種地形對於南瑪都颱風在台灣的降水分布影響甚大，當無呂宋地形時，產生比有呂宋地形存在時更多的降水，有台灣地形時，會因為地形的抬舉產生後續更多的降水，無台灣地形時，降水主要來自颱風本身強度。綜合上述可以知道地形的作用對於颱風的重要性。南瑪都颱風其生命期伴隨的對流不對稱性，在每組實驗中也產生相同的情況，透過計算每組實驗的對流回波強度得知，在控制組(TL)的降水回波質量中心與颱風中心之距離，在許多時間點有高達接近兩度的差距，此結果顯示了南瑪都颱風是一個很不對稱的颱風，即使是全地形移除實驗(OA)也有達到一度差距的情況發生。接著檢視NCEP及各個實驗的環境場，發現無論是觀測或是模擬，在南瑪都的東方都存在東北風方向的垂直風切場，再透過高低層風場的檢視，發現在台灣北方高層有一個反氣旋系統把強而乾燥的北風帶下來。因此，接著計算每個時間點的垂直風切大小及方向，其結果除了OA實驗最高到11 m/s左右的垂直風切之外，其餘實驗皆有超過13 m/s，在控制組實驗甚至達到16.8 m/s，即使是解析度較低的NCEP觀測資料也達到9 m/s，而降水回波質量中心離颱風中心距離最大時候，恰好也是風切值最大的時候。此外實驗結果也顯示垂直風切上游及右側回波相對較弱，最大回波區在垂直風切下游的眼牆附近產生，並順著眼牆平移到垂直風切的左側。
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