臺灣西南部暖季午後雷雨降水特徵

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Title:	臺灣西南部暖季午後雷雨降水特徵 Characteristics of Afternoon Thunderstorm Precipitation in Southwestern Taiwan during the Warm Season
Authors:	呂奕勳 Lu, Yi-Hsun
Contributors:	地學研究所大氣科學組
Keywords:	午後雷雨 Afternoon Thunderstorm
Date:	2024
Issue Date:	2024-11-12 14:22:59 (UTC+8)
Abstract:	臺灣午後雷雨主要盛行於5至9月，集中於西南部近山區，約佔5至9月總降水量的30%，全年總雨量的35%，但由於時間、空間尺度較小，降水條件在數值預報上仍不易掌握。此研究欲探討未受颱風、鋒面直接影響下，暖季（5~9月）臺灣西南部地區（雲林以南，不含恆春半島）不同低層綜觀風向下降水與環境特徵。測站雨量資料使用普通克利金（Ordinary Kriging, OK）以及 Cressman內插法計算網格降水量，依據降水熱區的總網格日雨量將個案分為高（h）、中（m）、低（l）、無降水（n）四類，再使用歐洲氣象中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF）的再分析資料(ERA5, ECMWF reanalysis v5)依據低層西南（SW）、東南（SE）、東北（NE）風比較綜觀環境差異，以及屏東、馬公兩地對流前穩定度參數對於降水掌握的能力，延伸探討降水熱區與沿海環境差異，並利用中央氣象署地面測站比較每類個案降水前後地面環境、降水時空分布差異。分析結果顯示綜觀環境場上，降水量較高的個案南海低壓強度較強，低層南海至臺灣水氣量較多，臺灣西南方海面925hPa風速較強，透過較明顯的西南風將水氣帶至臺灣，使得整體環境較有利對流發展，500hPa副熱帶高壓較弱且脊線尾端在臺灣西南部北側， 200hPa高層西風帶位置較偏北；較少降水個案因為高壓較強偏西，使得臺灣相對水氣減少。不同風向上，副熱帶高壓強度以SE最強，SW次之，NE最弱，整體水氣量則以SW最多，若各風向925hPa迎風側水氣量、臺灣西南部南風分量較多，降水較多。由於ERA5資料相較探空資料擁有高時空解析度，故本研究選用ERA5 8時資料進行探空分析。由降雨熱區與沿海探空大氣穩定度參數顯示，降水熱區對於不同降水量個案區分較佳。不同風向個案以SW兩地參數數值差異最大，NE最小，SE只有SEn與有降水個案有較大差異，與SE在不同降水量個案下，副熱帶高壓脊線西側較偏西且位置差異較小特徵有關。降水較多的個案環境水氣量較多，有較低的LCL及LFC，較大的 K-index、CAPE，及較小的CIN。降水後高降水量個案在17時CAPE有減少的情形，隨後在20時才再增加，降水較少個案無此特徵。由個案分析可知，除了臺灣西南部探空大氣穩定度參數外，判斷西南部午後雷暴降水多寡也需考慮低層風向及水氣量作為預報指標。透過降水熱區與沿海探空大氣垂直環境可得知，沿海對於風向風速特徵差異較顯著，500hPa以下充沛的水氣量(較無降水個案多2-3.5g kg-1)以及700~500hPa盛行東風有利於產生較多降水，氣溫則須考慮不同綜觀低層風向而有不同特徵，西南風有降水個案850~600hPa較SWn偏冷，且降水量較多較明顯，500hPa以下較弱的環境風速(最多相差2m s-1)以及850hPa以下較多的南風分量易產生較多午後雷雨降水。SEh、SEm、SEl雖然明顯較SEn暖濕，同樣降水量較高的個案南風較明顯，但包含風速特徵有降水個案間差異較小。NE西南部沿海東北風較弱 (最多相差1.5m s-1)降水量較多，其主要差異在於水氣量受低壓持續增強影響而增加(約1-2g kg-1)。地面場顯示較多降水個案上午相對濕度較高，降水較早發生，SWh降水較SEh、NEh多，使地表增溫較慢，延後海風形成，NEh則是較早形成海風。SW、SE對流前高雄、屏東海風為西南風、NE對流前雲林、臺南海風北風分量較少時，降水較多，降水後較多降水個案伴隨較強降溫，降水前側存在風切線，海風較早轉換為陸風，其中SW降水持續時間較長，但最大平均時雨量、降溫以NE最多、SE次之、SW最少，SW主要降水集中於雲林至臺南山區(>200m)，SE主要集中於嘉義至高雄近山區，NE則主要集中臺南至屏東近山區。
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