廖宇慶老師研究團隊利用高解析度四維變分系統探討2014年8月19日大臺北地區強對流之降雨機制

Precipitation processes of a thunderstorm occurred on 19 August 2014 in northern Taiwan documented by using a high resolution 4DVar data assimilation system

DOI: https://doi.org/10.2151/jmsj.2021-049

本篇論文於2021年4月發表在Journal of the Meteorological Society of Japan，是根據吳英璋同學的碩士論文研究撰寫而成，吳同學的指導老師為本系廖宇慶教授，其他的共同作者包括羅翊銓(中央氣象局)、戴聖倫博士(PNNL)、張少凡博士(中科院)、以及Jenny Sun博士(NCAR)。

本研究是利用一個先進的四維變分資料同化系統(IBM_VDRAS)，在結合了雲解析數值模式、氣象雷達、以及地面測站觀測資料後，產出高時空解析度的三維氣象變數場，再據以描述一個於2014年8月發生在大台北地區之強對流系統的降雨過程，並探討其激發及維持機制。

大台北地區常見的午後對流降雨型態為對流胞在新店山區成長後往北移入台北盆地產生降雨，但本個案的肇始則是一個因海陸風與地形效應在桃園所激發出的對流胞，在往東移動的過程中於林口台地東側，與一個成長在台北盆地但強度較弱的對流胞結合，後者的強度在合併後被顯著增強，它往南移動的outflow因雪山山脈的阻擋而激發出新的對流胞，隨後中高層的南風分量又將水氣再帶入位於台北盆地的主對流胞，形成維持降雨的機制。

本研究中的敏感度實驗亦指出，同化地面測站的風場資料，對於模式能否正確預報降雨的位置至關重要。

圖1，IBM_VDRAS 所產出的氣象場，南北剖面位置在121.46 E，時間為2014年8月19日(a)15:42、(b) 15:52、(c)16:02 LST。色階為雨水混合比，粗虛線為-0.5 m/s的下沉氣流，紅色與黑色影線區分別為水氣通量輻合場與水平風輻合場。圖中可見到往南移動的outflow，在受到山脈阻擋後，激發出新的對流胞，中高層的南風再將水氣帶入位於台北盆地的主對流胞，延長其降雨的時間並維持其強度。