Mesoscale analysis of extremely torrential rain case in northern Taiwan : 2004 SEP. 10-11

摘 要 北台灣在2004年9月10-11日發生超大豪雨事件。由自動雨量站資料顯示，有兩個主要大降水區，一個在基隆、大台北地區；另一個在桃園、新竹地區。本研究利用都卜勒雷達資料進行中尺度分析，嘗試了解超大豪雨的中尺度現象與過程。 綜觀環境分析結果顯示，該豪雨事件發生期間，在台灣東北方和西南方海面分別存在一個熱帶低壓。西南方低壓帶進旺盛西南氣流，並和東北方低壓伴隨之東北風，在北台灣地區形成低層氣流輻合，並且有明顯風切帶。探空顯示風向隨高度向上為順轉，有明顯暖平流，綜觀環境屬於條件性不穩定。 五分山雷達以及中正雷達每的6~15分鐘回波與徑向風場資料分析，此超大豪雨發生期間有多個準線狀對流雨帶存在於北台灣地區。這些準線狀對流雨帶由西北－東南走向，先轉變為東西走向，之後再轉為東北－西南走向，與海面上兩個熱帶低壓的相對位置有關。進一步分析顯示，這些雨帶可以區分為5個準線狀對流系統（QLCS），其中，QLCS 1發生在台灣西北方海面上，持續時間約4小時，並且在系統內部伴隨弓狀回波。QLCS 2發生在中正雷達站西北方海面上，持續時間約4小時，在系統內部伴隨弓狀回波與中尺度渦旋。QLCS 3發生在台灣東北方沿岸，隨後移進北台灣陸地，持續時間約12小時。QLCS 4發生在桃園、新竹地區陸地，持續時間約12.5小時。QLCS 5發生在台灣東北方海面上，隨後移進陸地與QLCS 3結合後重新組織、發展，持續時間約6.5小時，在系統內部伴隨中尺度渦旋。 針對5個QLCS分析其回波結構與特徵，發現QLCS 1最大回波強度在45~50 dBZ之間以及所在最大高度為4公里高度、QLCS 2最大回波強度在50~55 dBZ之間以及所在最大高度為3公里高度、QLCS 3最大回波強度在40~45 dBZ之間以及所在最大高度為5公里高度、QLCS 4最大回波強度在45~50 dBZ之間以及所在最大高度為6公里高度、QLCS 5最大回波強度在45~50 dBZ之間以及所在最大高度為5公里高度。另外，發生於海上的QLCS 1之10 dBZ回波頂高度（echo top）可達13公里高度；QLCS 2可發展至14公里高度。另外，發生於陸地上的QLCS 3、QLCS 4以及QLCS 5可發展至15公里高度。回波結構分析可以得知，這些對流系統的強對流區主要集中在中、低層，而不論是在海上或陸地上的個案，其垂直發展的高度皆可達中、高層，屬於較為深厚的對流系統。配合地面雨量站資料的分析，可以得知QLCS的發展與降雨的強弱有明顯的相關。目 錄 誌謝 ----------------------------------------------------------------------------- I 摘要 ---------------------------------------------------------------------------- II 目錄 ----------------------------------------------------------------------------IV 表錄 ----------------------------------------------------------------------------VI 圖錄 ---------------------------------------------------------------------------VII 第一章 前言 ------------------------------------------------------------------1 1.1 論文回顧 ----------------------------------------------------- 1 1.2 研究動機與目的 -------------------------------------------- 6 第二章 資料來源與分析方法 ---------------------------------------------8 2.1 資料來源 ----------------------------------------------------- 8 2.1.1 中正機場都卜勒雷達 ------------------------------8 2.1.2 五分山都卜勒雷達 ---------------------------------9 2.1.3 NCEP FNL資料 -----------------------------------10 2.2 分析方法 ----------------------------------------------------10 2.2.1 雙都卜勒雷達風場合成 --------------------------10 2.2.2 渦旋定位與計算方法 -----------------------------13 第三章 綜觀與中尺度環境特徵 ---------------------------------------- 15 3.1 綜觀環境特徵 ----------------------------------------------15 3.1.1 紅外線與水氣頻道衛星雲圖分析 --------------15 3.1.2 地面與高空分析 -----------------------------------17 3.1.3 探空分析 --------------------------------------------22 3.2 雨帶特徵分析 ----------------------------------------------23 第四章 準線狀對流系統個案分析 ------------------------------------- 26 4.1 QLCS 1的結構與特徵 -----------------------------------27 4.2 QLCS 2的結構與特徵 -----------------------------------30 4.3 QLCS 3的結構與特徵 -----------------------------------33 4.4 QLCS 4的結構與特徵 -----------------------------------35 4.5 QLCS 5的結構與特徵 -----------------------------------38 第五章 討論 -----------------------------------------------------------------43 5.1 環境條件特徵 ----------------------------------------------43 5.2 海上與陸上QLCSs比較 -----------------------------------45 5.3 QLCSs與降雨的關係 -------------------------------------48 第六章 結論 -----------------------------------------------------------------52 參考文獻 -----------------------------------------------------------------------55 表 --------------------------------------------------------------------------------60 圖 --------------------------------------------------------------------------------63 附錄 -----------------------------------------------------------------------------12