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研究生: 李俊賢
Li, Chun-Hsien
論文名稱: 冬季東北季風對宜蘭地區降水與氣流分佈影響之理想模擬研究
Idealized Simulation Study of Rainfall and Airflow Distribution over Yilan area under Northeast Monsoon in Winter
指導教授: 王重傑
Wang, Chung-Chieh
口試委員: 簡芳菁
Chien, Fang-Ching
劉清煌
Liu, Ching-Hwang
王重傑
Wang, Chung-Chieh
口試日期: 2023/06/05
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: 2023
畢業學年度: 111
語文別: 中文
論文頁數: 122
中文關鍵詞: 理想化模擬CReSS模式宜蘭地區東北風地形局部環流
DOI URL: http://doi.org/10.6345/NTNU202300886
論文種類: 學術論文
相關次數: 點閱:112下載:14
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  • 秋冬季(9~2月)東北季風降雨為臺灣東北部與東部地區重要的降雨來源之一。由於宜蘭地區特殊的口袋狀地形使平原內氣流形成偏轉、產生輻合,而在東南側山區迎風面造成大量的降雨。本研究欲探討單純的東北風對宜蘭地區降雨及風場造成的影響,利用2020年宜蘭劇烈降雨觀測實驗(Yilan Experiment for Severe Rainfall in 2020,YESR2020)期間東北風事件的大氣環境為基礎,以CReSS模式的理想化模擬,探討不同環境濕度、風速及風向下的降雨及風場分佈。
    本研究以臺灣東北方海面之分析資料時空間平均,製作水平向均勻、無氣壓梯度的模式初始場及邊界條件,進行東北風理想模擬實驗。實驗設計了3種相對濕度(80%、70%、60%)、3種風速(12、8、4 m s-1)及7種風向(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°),共63種大氣環境組合,探討各實驗在蘭陽平原及其周圍山區局部環流與降雨之間的關係。
    各實驗分析結果顯示,當環境相對濕度改變時,對大氣穩定度、降雨量、氣流遇地形障礙後的運動方式等都有顯著影響。當空氣濕度較高時,其具有豐沛的水氣及較低的穩定度,各地山區迎風面均有較大的降雨量,且較容易爬升越過地形。氣流進入平原西南側後,由於空氣的質量堆積及沿地形舉升後的絕熱冷卻造成氣壓上升,形成較大的擾動氣壓及擾動氣壓梯度,導致氣流產生逆鐘向水平繞流,使平原東南側山區輻合降雨增強。
    當環境風速改變時,對降雨強度、擾動氣壓梯度、氣流遇地形障礙後的運動方式等都有明顯改變。當環境風速較高(12 m s-1),氣流容易沿著地形爬升、產生較大氣壓擾動,導致平原內形成水平繞流及東南側輻合增強。而當環境風速較低(4 m s-1)時,水氣供應減少,降雨強度減弱,風場較容易受擾動氣壓影響。在東北風到偏東風情境,近地面的離岸氣壓梯度力範圍越向外海移動,使輻合雨帶向東移。
    當環境風向改變時,降雨區域、擾動氣壓分佈、平原內氣流運動情形亦有明顯不同。當環境風向為東北風時(30°~60°),氣流較容易進入蘭陽平原西南側形成較大擾動氣壓,導致平原內形成逆鐘向繞流增強。在環境風向較偏東風時,平原內有較大的擾動氣壓,且在高濕度、高風速情境下,平原西南側有較大的擾動氣壓梯度,在沿海地區搭配海陸地面磨擦差異,形成較強的輻合帶。

    摘要 i 目錄 iii 圖表目錄 v 第一章 前言 1 第二章 參考個案回顧 4 2.1 綜觀天氣分析 4 2.2 地面風場及降雨分佈 6 第三章 資料與方法 8 3.1 資料來源 8 3.2 資料選取與處理方法 8 3.3 彭佳嶼及龜山島氣象站風場分析 10 3.4 實驗設計與模式初始場製作 11 3.4.1 不同實驗理想探空處理方法 11 3.4.2 三維經緯網格製作 12 3.5 模式簡介 12 3.6 模式設定 14 3.7 模擬結果分析方法 14 3.7.1 分析風向計算 15 3.7.2 相似性技術得分 Similarity Skill Score 15 第四章 結果分析與討論 17 4.1 模擬實驗結果 17 4.2 參考個案比較 19 4.2.1 東北風事件一:11月20~21日 19 4.2.2 東北風事件二:11月23~24日 22 4.3 水氣來源 25 4.4 宜蘭地區降雨與低層風場水平分佈分析 26 4.5 降水粒子時空間分佈 28 4.6 輻合分析 37 4.7 擾動氣壓分析 38 4.8 概念模式 40 4.9 歷史個案比較 40 4.9.1 歷史個案篩選 40 4.9.2 比較結果 41 第五章 結論與未來展望 43 5.1 結論 43 5.2 未來展望 48 參考文獻 49 圖表 52

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