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研究生: 黃柏瑜
Huang, Po-Yu
論文名稱: 「臺灣地區豪大雨預報實驗」之定量降水預報評估研究:預實驗梅雨個案結果
Evaluation of Quantitative Precipitation Forecasts in the Taiwan Area Heavy-rainfall Prediction Experiment (TAHPEX): Results of Dry-run Mei-yu Events
指導教授: 王重傑
Wang, Chung-Chieh
口試委員: 王重傑
Wang, Chung-Chieh
林沛練
Lin, Pay-Liam
楊明仁
Yang, Ming-Jen
口試日期: 2024/06/05
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 地球科學系
Department of Earth Sciences
論文出版年: 2024
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 266
中文關鍵詞: 梅雨定量降水預報系集預報機率解析度
DOI URL: http://doi.org/10.6345/NTNU202401214
論文種類: 學術論文
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  • 本研究利用「臺灣地區豪大雨預報實驗 (Taiwan Area Heavy-rainfall Prediction Experiment, TAHPEX)」計畫預實驗資料,以24小時累計雨量達200毫米為標準,挑選2017年6月1日至4日、2019年6月10日至14日,以及2021年5月29日至6月1日共3個顯著影響臺灣的梅雨事件,利用預兆得分 (TS)、偏倚得分 (BS) 及相似性技術得分 (SSS) 等客觀方法,評估及檢視計畫模式成員在梅雨事件降雨期間,24小時豪大雨預報表現。此外,以差時系集概念輸出系集預報產品,包含系集平均、機率擬合、超越機率(序位一至序位三)以及定量降雨機率預報,與TAHPEX計畫模式成員預報結果進行比較,嘗試提出不同預報產品之間的應用可能與其限制。
    TAHPEX計畫模式成員24小時預報表現,在山區,各成員在第2至3日以上預報時間,對50、80毫米門檻皆具有良好的預報能力,隨預報接近校驗時段,提升預報能力雨量門檻,最大可達24小時累計降雨量百分五十。在平地,以第2日以內的預報,在50及80毫米門檻具預報能力,在2017年梅雨事件中可達200毫米門檻。校驗結果亦顯示,1公里網格解析度模式成員 (M11),在山區多能有更好的可預報度在更高的雨量門檻,在平地有更趨近觀測的預報降雨區域,窺見高解析度模式對海峽移入和地形舉生的對流系統,有更好的預報應用潛力。
    在系集預報產品校驗結果,系集平均隨校驗雨量門檻提升,預報能力顯著降低,僅能在50、80毫米門檻具有良好預報能力。機率擬合在山區,相較系集平均多有更好的可預報度在更高的雨量門檻,預報表現多相當於TAHPEX計畫模式最佳成員,在平地僅天氣系統明確下具有較佳的預報表現,仍以TAHPEX計畫模式成員(如M11)表現較佳。超越機率-序位一在本研究2017年梅雨事件,為預報結果中最佳,在2019及2021年梅雨事件,則能在第2日以上預報,對於是否降雨的情境具良好的預報能力。超越機率-序位二和序位三其機率門檻代表的降雨量,相當於機率擬合和系集平均,可提供系集預報產品中更廣域的預報降雨分布。定量降雨機率預報,在山區隨預報接近校驗時段,機率預報40%以上之雨量門檻可提升達130、200毫米,在更高雨量門檻提供機率預報分布區域,多能與觀測結果範圍相近。在平地則以80毫米以下門檻,機率預報40%以上範圍多能符合觀測結果,其上雨量門檻機率預報則提供可能發生的區域,可輔助其他預報產品進行預報作業。
    回顧2012至2014年梅雨季預報校驗結果,TAHPEX計畫模式成員,在200毫米門檻TS得分均有顯著提升,而350毫米門檻表現持平,仍有進步空間。本研究亦窺見更高解析度氣象模式,為預報能力提升方向之一,尤其是平地預報表現,若能加入更多更高解析度模式成員,不論是個別模式成員之12或24小時預報結果,或其輸出之系集預報產品,應可期待能有較目前TAHPEX計畫成果更好的預報表現與成果。

    第一章 前言 1 第二章 資料來源及研究方法 6 2.1 資料來源 6 2.2 資料時間及模式校驗地理範圍 6 2.3 系集預報產品合成方法與設定 7 2.4 研究方法 8 2.4.1 雨量測站、雨量門檻選定 8 2.4.2 技術得分 9 第三章 2017年6月1日至4日梅雨事件 12 3.1 事件天氣分析 12 3.2 事件之整體預報表現 14 3.2.1 80毫米(大雨)門檻 14 3.2.2 200毫米(豪雨)及250毫米門檻 16 3.2.3 350毫米(大豪雨)及500毫米(超大豪雨)門檻 18 3.3 各校驗時段之預報表現 19 3.3.1 校驗時段一:6月1日1200 UTC至6月2日1200 UTC 19 3.3.2 校驗時段二:6月2日0000 UTC至6月3日0000 UTC 23 3.3.3 校驗時段三:6月2日1200 UTC至6月3日1200 UTC 28 3.3.4 校驗時段四:6月3日0000 UTC至6月4日0000 UTC 31 3.4 2017梅雨事件小結 34 第四章 2019年6月10日至14日梅雨事件 37 4.1 事件天氣分析 37 4.2 事件之整體預報表現 38 4.2.1 50毫米門檻 38 4.2.2 80毫米(大雨)門檻 40 4.2.3 130毫米及200毫米(豪雨)門檻 41 4.3 各校驗時段之預報表現 42 4.3.1 校驗時段一:6月10日1200 UTC至6月11日1200 UTC 42 4.3.2 校驗時段二:6月11日1200 UTC至6月12日1200 UTC 46 4.3.3 校驗時段三:6月13日0000 UTC至6月14日0000 UTC 48 4.4 2019梅雨事件小結 51 第五章 2021年5月29日至6月1日梅雨事件 53 5.1 事件天氣分析 53 5.2 事件之整體預報表現 54 5.2.1 50毫米門檻 54 5.2.2 80毫米(大雨)門檻 55 5.2.3 130毫米及200毫米(豪雨)門檻 56 5.3 各校驗時段之預報表現 57 5.3.1 校驗時段一:5月29日1200 UTC至5月30日1200 UTC 57 5.3.2 校驗時段二:5月30日1200 UTC至5月31日1200 UTC 60 5.4 2021梅雨事件小結 63 第六章 綜合討論與結論 65 6.1 綜觀環境場及TAHPEX計畫模式成員預報校驗結果 65 6.2 系集預報產品預報校驗結果 66 6.3 與過去梅雨季預報校驗結果之討論 67 6.4 結論 68 6.5 未來工作 70 參考文獻 71 表 74 圖 86

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