侵台颱風之GPS折射率3DVAR資料同化及數值模擬

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Title:	侵台颱風之GPS折射率3DVAR資料同化及數值模擬
Authors:	王潔如;Jei-Ru Wang
Contributors:	大氣物理研究所
Keywords:	折射率/折射指數;GPS掩星技術;資料同化;refractivity/refractive index;GPS occultation technique;data assimilation
Date:	2004-06-18
Issue Date:	2009-09-22 09:42:09 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學圖書館
Abstract:	摘要本文使用NCAR MM5三維變分同化(Three-Dimensional Variational Data Assimilation)方法，將GPS掩星觀測資料及傳統觀測資料資料同化於中尺度模式中，以了解同化折射率對於改善數值天氣預報準確度的影響。配合目前CHAMP及SAC_C衛星觀測的資料，選取兩個颱風個案，包括2001年9月中度颱風Nari及2003年8月中度颱風Dujuan，每個颱風個案皆分成三組模擬，一為不使用3DVAR加入NCEP AVN做為模式的初始氣象場(以NO3DVAR代表)。另一為使用3DVAR同化將傳統觀測資料(例如探空資料及船舶觀測資料等)導入模式中(以GTS代表)。最後一組也是使用3DVAR同化加入GPS掩星觀測資料及傳統觀測資料資料(以BOTH代表)。兩個颱風個案模擬皆使用3層巢狀網域，最高水平解析度為5公里。在最外圍的網域，兩個衛星於模擬初始時間附近約有4-6個探空點，可提供溫濕度的資訊剖面。就Nari颱風而言未使用3DVAR雖然模擬颱風是往南下，但是登陸的時間及地點都相差很多，而BOTH的結果也往南走，在18小時的中心位置於石門鄉登陸，可以看出較為接近中央氣象局所公佈的位置，前30小時BOTH與GTS幾乎一致。我們實際去計算模擬颱風個案之路徑誤差時可以知道，在前30個小時的路徑中同化GPS折射率對於結果有最大10km以內的調整。降雨的預報方面，同化GPS折射率會使模擬的最大降雨量與實際觀測較接近。在Dujuan颱風個案，使用加入GPS掩星折射率資料及傳統觀測資料的模式初始場，我們所模擬出來的颱風路徑移動方向大致上與實際路徑相符，模擬的颱風移速也是相當不錯的，但是對於中心氣壓強度上卻低很多。因此測試Dujuan颱風的初始場採用bogus的方法，種植一個人工的旋渦到模式初始場中。其結果顯示所有颱風中心都會登陸台灣本島，最大風速50 ms-1，最大暴風半徑50km與最大風速45 ms-1，最大暴風半徑100km的虛擬渦旋個案在第12個小時與42-48小時的模擬結果有改善，其他時間改善的路徑比BOTH的差，由觀測累積降雨量來看，杜鵑颱風掃過台灣南端帶來的最大降雨量出現在東部地區，這與模擬的累積降雨量結分布一致。
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