資料同化與可預報度實驗室 - 颱風初始化對颱風強度與對流的影響

此為張逸品在楊舒芝教授指導下之碩士研究。本研究在the Weather Research and Forecasting Model with the TC Centered-Local Ensemble Transform Kalman Filter (WRF TCC-LETKF, Lin et al. 2018)的同化架構下，探討在颱風內核區同化真實觀測(投落送, dropsondes)與合成觀測(軸對稱風場, axisymmetric surface wind structure)，對於預報梅姬颱風(2010)快速增強的影響。

研究結果顯示，投落送的真實觀測資訊能幫助建立一個擁有真實不對稱性的颱風初始結構，有利於後續在預報期間維持積雲對流爆發(convective bursts)發展與持續的快速增強。另一方面，同化軸對稱風場能有效增強颱風的對稱結構，包含主環流、二次環流、與中層暖心，並增加眼牆附近水氣，使得預報初期在眼牆周圍形成大量的積雲對流爆發。然而初期過多的積雲對流爆發會造成高層暖心太早出現，並抑制後續的積雲對流爆發與快速增強發展。最後，同時於颱風內核區同化兩種觀測的實驗保留了觀測各自的優勢，也肯定了在颱風初始化過程中，從真實觀測與基於經驗建造的人造觀測同時獲取資訊的重要性。

研究成果發表於Journal of Atmospheric Sciences (https://doi.org/10.1175/JAS-D-19-0058.1)。

圖一、兩種觀測分布圖。(a)投落送。(b)軸對稱風場。顏色表示時間(DDHH)。

圖二、觀測與實驗之(a)最低中心海平面氣壓、(b)最大海表面風速、(c)颱風路徑。黑色實線表示JTWC觀測、黑色虛線表示JMA觀測、紅線表示同化投落送之DP實驗、綠線表示同化軸對稱風場之VT實驗、藍線表示同化兩者之BOTH實驗。

圖三、15日00時分析增量的南北剖面。(a)、(b)、(c)分別為DP實驗的溫度、水氣、相當位溫增量。(d)、(e)、(f)同(a)、(b)、(c)，但為VT實驗。

圖四、(a)DP、(b)VT、(c)BOTH實驗預報期間之三公里回波(顏色)與積雲對流爆發(藍線區域)，左下角黃色數值表示波數大於五之總擾動能量占比。