第29卷 第 8期科 學 發 展 月 刊 568

專 題 報 導

台灣天氣研究計畫與綠島中尺度實驗簡介周仲島 ／台灣大學大氣科學系

一、前言

近年來，台灣常遭逢空前巨大自然災害侵

襲，如一九九九年九二一集集大地震和二

○○○年象神颱風所帶來的汐止地區豪大

雨，不僅造成重大人員傷亡及財物損失，更造成國家

基礎建設重創，社會大眾不安心理。如何透過基礎與

應用氣象科技之整合研究，確實達到防災與減災的最

終目標，已是氣象界無可旁貸的責任。鑑於社會的實

際需求以及氣象界自發的省思，在國科會所提之「台

灣災變天氣整合研究計畫」中，整合了國內氣象界之

人力、設備、以及經費等資源，針對影響台灣地區主

要災變天氣系統（侵台颱風和梅雨季鋒面豪雨，圖一）

之相關大氣過程（包括天氣動力過程、大氣降雨過

程、以及大氣邊界層過程等），採用新大氣探測技

術，配合資料分析診斷和數值模擬等研究方法，進行

基礎與應用之整合性研究。為使得整合研究計畫得以

順利推動，由國內各主要大學大氣科學系負責人，以

及中央氣象局局長，共同組成「台灣天氣研究計畫」

圖一　(a)為一九九九年五月廿六日晚上八時紅外線衛星影像。圖中顯示典型梅雨鋒面所伴隨之雲帶，由日本往西延伸至台灣和華南地區。在此

雲帶中常有嵌入之中尺度對流系統（圖中呈黑色者），為造成梅雨季豪大雨之主要中尺度天氣系統。(b)為二○○○年十一月一日早上八時

四十七分氣象局五分山都卜勒雷達站所觀測之象神颱風仰角1.5˚雷達回波影像。圖中顏色愈暖者，表示降雨強度愈強。象神颱風沿台灣

東部海岸往北移行，雖然強度逐漸減為輕度颱風，但是由於她從熱帶海洋帶來充沛水氣，並與東北季風形成共伴環流結構，再加上台灣

北部地形舉升效應，造成北台灣特大豪雨。

(a) (b)

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(Taiwan Weather Research Program, TWRP) 推動小組，

負責整體研究計畫的規劃與推動。本文將針對此計畫

內容作一簡單介紹。綠島中尺度實驗 (Green Island

Mesoscale Experiment, GIMEX) 為本整合計畫於二○

○一年五至六月在綠島地區進行之密集氣象觀測實

驗，相關之科學問題和實驗設計亦在本文加以說明。

二、目標

本整合研究計畫的總體目標為：灱發展我國定量

降雨預報技術，使現有定量降雨預報的「預兆得分」

(threat score) 得以提高一倍。牞發展洋面大氣觀測資

料應用之技術，使我國現有颱風路徑與強度預報準確

度得以大幅改善。為了達成上述目標，「台灣天氣研

究計畫」整合國內氣象界之人力、設備、以及經費等

資源，採用新觀測設備與技術，進行個案分析診斷和

電腦實況模擬之研究，透過基礎原理的深刻認識，應

用於災變天氣預報技術的提升。

本整合研究計畫具體的科學目的包括：

1. 侵台颱風和梅雨季鋒面形成豪大雨的多重尺度

天氣動力過程之瞭解。

2. 伴隨颱風和梅雨季鋒面造成豪大雨之中尺度對

流系統的降雨結構與形成動力機制，及其與環境交互

作用過程之瞭解。

3. 大氣邊界層（複雜地形、局部環流、海陸交界）

對豪大雨系統之形成、發展、以及維持之物理過程的

瞭解。

4. 探討形成豪大雨天氣系統之雲物理和雲動力過

程，以發展改進現有定量降雨預報與估計之技術。

5. 發展數值模式資料同化技術，以改進定量降雨

預報的準確率。

三、計畫內容

灱研究人力

本整合計畫參與研究人力來自國內各主要氣象相

關大學與作業單位。總計畫由周仲島（台大大氣

系），謝信良（中央氣象局），禚漢如（中大大氣系）

三人共同主持。整合計畫下共有十四個子計畫，相關

研究人員包括：坽台大大氣系：陳泰然、李清勝、郭

鴻基、許武榮、吳清吉；夌台大應力所：朱錦洲；奅

中大大氣系：禚漢如、陳台琦、江火明、林沛練；妵

中大遙測中心：劉振榮、劉說安；妺文大大氣系：劉

廣英、楊明仁、劉清煌；姏師大地科系：簡芳菁；姎

中正理工應物系：何台華、張茂興、朱昌敏；妲中央

氣象局：紀水上、陳來發、丘台光、葉天降、柳再

明、鄧仁星、洪景山；姌民用航空局：蒲金標；姁空

軍氣象聯隊：沈畦。

牞研究內容

整體而言，本整合研究計畫在二○○○年八月至

二○○二年七月所推動之研究工作，主要包括兩方

面；坽台灣地區降雨模擬實驗 (Modeling of Taiwan

Area Precipitation, MTAP)；和夌綠島中尺度實驗

(GIMEX)。其中降雨模擬實驗主要在探討系集模擬技

術 (ensemble modeling technique) 在定量降雨預報準確

率的影響，而綠島中尺度實驗則在探討台灣東南方海

域與地形對氣流以及降雨系統的影響。本整合研究計

畫同時推動添購可移動式雙偏振化都卜勒雷達，配合

氣象局即將完成之全省都卜勒雷達網和自動雨量站網

（圖二），進行局部地區災變天氣之高解析度觀測，以

深入瞭解其形成與發展之基本大氣過程。

本整合計畫研究人力以研究方法可區分成三部

分：遙測技術發展、數值或實驗室模擬、以及資料診

斷分析。各部分研究內容包括：

1. 遙測技術發展

坽開發地球同步衛星 (Geostationary Meteorolo-

gical Satellite, GMS) 資料反演技術，針對海上發展之

豪雨系統相關參數進行反演研究。

夌開發美國國家海洋大氣總署 (NOAA) 繞極衛星

資料反演技術，針對海上發展之豪雨系統進行分析。

奅利用澳洲偏極化雷達 (C-pol) 配合熱帶降雨測

量衛星之測雨雷達 (Tropical Rain Measuring mission,

TRMM) 資料，進行降雨量估計研究。

2. 數值或實驗室模擬研究

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坽利用水工實驗模擬侵台颱風受地形影響之環流

特徵；夌利用美國國家大氣研究中心發展之中尺度模

式探討颱風生成機制；奅利用中央氣象局中尺度模式

探討台灣和菲律賓地形對颱風之影響；妵利用中尺度

模式探討海氣交互作用對颱風強度之影響；妺利用美

國國家環境預報中心發展之區域波譜模式研究局部環

流與豪雨的關係；姏發展台大－ 普渡非靜力模式探

討對稱不穩度特徵；姎利用非靜力模式研究地形對降

雨系統之影響；妲利用中尺度模式了解參數化過程對

梅雨中尺度對流系統模擬之影響。

3. 資料診斷分析

坽利用雷達與氣象資料診斷北台灣地形對豪雨系

統之影響；夌發展地-氣與海-氣交換模式,診斷局部環

流特性；奅利用常規氣象資料，進行豪雨系統之中尺

度氣候分析；妵利用常規氣象資料，進行豪雨系統綜

觀尺度之診斷研究；妺利用雷達資料，進行豪雨系統

中尺度特徵之診斷研究；姏中尺度模式之β尺度再分

析。

犴與其他大型研究計畫的配合

為使本整合研究計畫推動之工作得以順利進行，

學術界與作業單位共同成立台灣天氣研究計畫

(TWRP) 規劃小組。小組成員包括中央氣象局謝信良

局長，台大大氣系周仲島主任，中大大氣系黃清勇主

任，文大大氣系劉廣英院長，以及氣象防災負責人台

大大氣系李清勝教授五人組成，負責台灣地區災變天

氣整合研究之整體規劃與執行工作。初步規劃結果，

預計以十年為期，分三階段執行（三年、三年、四

年）。規劃與執行內容與中央氣象局正在規劃之第四

期六年施政計畫相互配合。如此基礎研究之成果，可

轉化至作業應用；而作業單位的資源，亦可補基礎研

究之不足。台灣天氣研究計畫的定位可視為國內天氣

研究之整合計畫，非一般專題研究計畫，也非一般研

究群計畫，而是大型整合研究計畫。一方面整合國內

圖二　(a)中央氣象局預定在二○○一年六月完成的全省都卜勒雷達網。此一雷達網的建立，對災變天氣的監測與預報能力將有很大的提升。

(b)中央氣象局已完成之全省自動地面雨量站網分布。

28˚N

26˚N

24˚N

22˚N

20˚N

28˚N

26˚N

24˚N

22˚N

20˚N

116˚E 118˚E 120˚E 122˚E 124˚E 126˚E

116˚E 118˚E 120˚E 122˚E 124˚E 126˚E

25˚40˚N

25˚10˚N

24˚40˚N

24˚10˚N

23˚40˚N

23˚10˚N

22˚40˚N

22˚10˚N

21˚40˚N

經　　度

緯　　度

119˚30˚E 120˚0˚E 120˚30˚E 121˚0˚E 121˚30˚E 122˚0˚E 122˚30˚E

(a)

(b)

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天氣研究之人力、設備、以及資源，以具體推動大型

研究計畫。另一方面，與國際氣象研究社群接軌，例

如和正執行中之美國天氣研究計畫 (United States

Weather Research Program, USWRP) 和世界天氣研究

計畫 (World Weather Research Program, WWRP) 世界天

氣研究計畫大型整合計畫接軌，由國內走向國際，由

本土走向世界。台灣天氣研究計畫將與現已存在之大

型整合計畫，包括國家防災型計畫，氣象局施政計畫

相互協調配合，將國內之天氣研究架構，由上游基礎

研究至下游應用研究，進一步延伸至技術轉移與人員

培訓，以達到科學成果具體落實的終極目標。

犵相關學術活動之推動與執行

1. 一九九八年五月至六月：在中央氣象局進行

「九十八年梅雨季豪大雨觀測與預報實驗MYEX98」，

預報實驗結果顯示台灣東南部地區降水預報和數值模

擬結果得分都不理想，可能是缺乏密集觀測資料之

故，遂開始構思在台灣東南方綠島地區進行野外密集

觀測實驗的可行性。

2. 一九九八年八月至一九九九年七月：學術界開

始思考建立可移動性雷達的可行性，可移動雷達配合

氣象局即將完成之全島雷達網，可獲取大量高時空解

析度氣象資料。同時提出在綠島地區進行密集觀測實

驗的構想，利用空軍綠島雷達和氣象局建立之墾丁雷

達，再加上可移動之雙偏振化雷達進行密集觀測。

3. 一九九九年八月：在中央氣象局進行「一九九

九年梅雨季豪大雨觀測與預報實驗成果研討會」，顯

示台灣東南部地區降水預報結果仍很不理想，氣象學

術界與作業單位開始進行實驗之規畫。由台灣大學周

仲島、許武榮、吳清吉教授，以及中央大學陳台琦、

林沛練教授，中央氣象局丘台光博士開始進行實驗科

學目的以及實驗內容之規畫工作。

4. 一九九九年十二月：在台大大氣系舉辦「第三

屆雷達氣象近期發展研討會」，邀請美國奧克拉荷馬

大學 Joshua Wurman教授，和澳大利亞氣象局資深研

究員Tom Keenan來台參與討論綠島實驗規劃。並由筆

者陪同前往綠島，實地勘查綠島空軍雷達之性能，以

及台東豐年和志航基地的狀況。

5. 一九九九年十二月廿九日：由中央氣象局謝局

長信良邀集國內學術界代表，於中央氣象局會議室進

行座談，針對台灣地區災變天氣整合研究構想進行詳

細討論。座談會主要結論為成立台灣天氣研究計畫

規劃小組，預計以十年為期，分三階段規劃。規劃內

容由周仲島教授草擬，並擇期向國科會簡報。

6. 二○○○年一月：於台大大氣系會議室召開

「綠島中尺度實驗」第一次規畫會議，集學者專家近

二十人參加。經過三個多小時的熱烈討論，決定儘速

完成下列事項，以使實驗規畫工作得以順利推展。首

先成立綠島實驗之科學組、觀測組、以及資料組。分

別進行科學目標規畫、實驗儀器配置設計、以及資料

傳輸處理等相關準備工作。並推舉各組召集人如下：

「科學組」許武榮和陳台琦；「觀測組」林沛練和吳

清吉；「資料組」丘台光和沈畦。科學組同時將本計

畫之科學目的和實驗需求，加以整合。

7. 二○○○年二月：於中大大氣系舉辦「台灣降

雨的數值模擬研討會」，邀請夏威夷大學陳宇能教

授、北卡州立大學林玉郎教授、美國國家氣象局莊漢

民博士、以及國家太空航空總署陶偉國博士等，針對

台灣地區降雨系統特性所進行之數值模擬結果做專題

演講，並討論未來研究方向。

8. 二○○○年三月：筆者與中央氣象局謝信良局

長將綠島中尺度實驗初步規畫內容刊登於「氣象學

會會刊」。綠島實驗之「科學計畫書」(Science Plan

Documentation) 和「作業計畫書」(Operation Plan

Documentation) 初稿，分別由科學組和觀測組完成，

並在七月上旬進行最後內容討論。觀測組和資料組進

行各觀測儀器現況報告與可能放置地點，以及作業計

畫書之初稿內容討論。資料組將進行實驗網頁架設、

實驗期間資訊傳輸問題探討、準備實驗資料收集處

理、以及實驗Quick-look圖集的製作等。

9. 三○○○年三月：計畫辦公室成員在國科會國

際合作處支援下，前往美國參加「第二次US-WRP科

學研討會」，與美方進行定量降雨預報相關研究交

流，並說明台灣預定於今 (2001) 年九月舉辦中尺度氣

象與颱風國際研討會之規畫，以及二○○四年執行台

灣地區中尺度與颱風實驗 (TAMEX-II) 的構想。US-

WRP預定明年三月將參加第三次科學成果研討會，主

題為登陸颱風之研究，預定邀請我國代表參加，屆時

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可將颱風實驗之構想於會中提出，爭取支持。

10. 二○○○年四月：在中央氣象局舉辦「台灣

地區登陸颱風研討會」，邀請美國海洋大氣總署科學

家Frank Marks博士以及美國國家大氣研究中心代理

主任Walter Dabbert博士和研究員Wen-Chau Lee博士

來台參加，共同研討台灣地形對登陸颱風風雨分的可

能影響。同時討論利用軍用飛機或商用飛機，進行機

載高空投落探空儀 (dropsonde) 作業之可行性。美國國

家大氣研究中心研製成功最新型機載投落探空儀，此

一設備可由飛機載至資料嚴重缺乏之海洋上空投下，

可以量度大氣之溫度、濕度、以及水平風之垂直分

布，對於改進颱風路徑數值模擬預測可扮演重要角

色。此一先進觀測設備對偵測颱風外圍環流，以及海

上大氣結構具有非常重要意義。

11. 二○○○年五至六月：在中央氣象局進行

「二○○○年梅雨季豪大雨預報實驗」，共執行五次密

集觀測期。包括加放早上十一時之探空，雷達密集觀

測，以及系集模擬降雨預報實驗。實驗結果顯示：系

集定量降雨預報能力仍有很大改進空間，但已可提供

相當寶貴參考資料；對由北來的熱帶降雨系統，現有

綜觀檢查表無法發揮功能，應予以改善。雷達和衛星

之降雨估計方法應予以系統化。

12. 二○○○年七月：在台大大氣系舉辦「綠島

中尺度實驗規畫研討會」，邀請美國普渡大學商文義

教授報告，台灣東南部地區數值模擬結果，以及實驗

應注意事項。夏威夷大學陳宇能教授報告，台灣地形

對降雨之可能影響，並說明綠島地區在梅雨期間降雨

特徵，以及應注意事項。同時進行綠島實驗科學計畫

書內容之定稿研討，並討論作業計畫書初步規畫內

容。共有國內外有興趣之學者六十餘人參加。

圖三　空軍氣象聯隊綠島都卜勒雷達所觀測侵台颱風碧利斯 (Bilis) 之近中心降雨回波和都卜勒風場的分布。上圖為仰角1˚下圖為仰角6˚之雷

達影像。由降雨回波（左圖，單位為dBZ）可以看出碧利斯颱風為一具同心眼牆 (concentric ey e walls，俗稱雙眼牆) 颱風，此結構

在低層特別明顯，高層依稀可見。在接近本島時碧利斯颱風強度達到最大，登陸後快速減弱，而同心眼牆結構也隨即消失。由都卜勒風

場（右圖，單位公尺／每秒）可以看出，碧利斯颱風在登陸前，其近地層強風可達每秒六十公尺以上。由成功氣象站地面觀測，碧

利斯颱風登陸期間量測之最大陣風高達每秒七十八公尺。

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13. 二○○○年九月：由於強烈颱風碧利斯 (Bilis)

直接侵襲綠島（圖三），造成綠島都卜勒雷達嚴重受

損。雖然軍方努力搶修中，但是綠島雷達是否能及時

修復，仍不可知。計畫辦公室並已在二○○○年七月

和九月舉辦過兩場研討會，針對實驗之科學目標的最

後確認、實驗觀測設備的校準、放置地點、和期長，

以及密集觀測期之啟動與實驗策略，都做了非常嚴謹

與完整的討論；並且對經費需求也進行了最後較精準

的估算。因此，綠島中尺度實驗之執行將不受綠島雷

達影響，綠島雷達若能即時修復，則實驗設計不做變

更。若是綠島雷達來不及修復，氣象局在墾丁與花蓮

新建之都卜勒雷達將成為降雨期間主要資料來源，無

人飛機探空將與之配合，進行必要觀測策略的改變，

以取得實驗最大效益。

14. 二○○○年十一月：在中央氣象局舉辦「第

四屆雷達氣象近期發展研討會」，邀請美國科羅拉多

州立大學教授Richard Johnson，加州大學洛杉磯分校

教授 Roger Wakimoto，國家海洋大氣總署劇烈風暴實

驗室研究員David Jorgensen博士，國家大氣研究中心

研究員Wen-Chau Lee博士，以及日本北海道大學教

授Hiroshi Uyeda來台參加研討。此次研討會針對中尺

度對流系統之組織與動力、地形對豪雨系統之動力影

響、以及颱風之雷達觀測等近期研究結果進行討論

外，並研討預定二○○四年在台灣全島進行中尺度氣

象實驗的觀測策略。會後由筆者陪同至氣象局墾丁雷

達站和成功氣象站進行實地參訪工作。

15. 預定於二○○一年九月二十六至二十八日與

氣象局共同舉辦「國際東亞中尺度氣象與颱風研討

會」。此研討會係針對影響我國和西北太平洋地區之

災變天氣，如颱風和梅雨季鋒面豪雨，以及相關之中

尺度天氣現象和過程，邀請東亞和環太平洋地區國際

知名學者專家，共同進行相關議題學術研討。除此，

並將針對二○○四年台灣地區進行中尺度氣象實驗的

主要科學訴求，進行詳細規畫與討論。本研討會擬邀

請美國 NOAA/NSSL/MRD-Boulder負責人 David

Jorgensen博士和筆者為會議議程委員會共同主席，

Jorgensen博士現為《每月天氣回顧》(Monthly

W eather Review) 期刊主編和US-WRP計畫代理主

席，並將徵求稿件廣告送美國氣象學會會刊刊登，以

邀攬更多國際知名學者參加。

四、綠島中尺度實驗簡介

灱背景說明

由過去多年梅雨季豪雨預報實驗經驗顯示,氣象局

現有豪大雨預報得分,以地區分,東部地區表現特別不

理想,有很大改進空間（丘台光，民88）。一九九八梅

雨季豪雨觀測與預報實驗 (MYEX98)（周仲島等，民

87）以及一九八七年台灣地區中尺度實驗 (TAMEX)

(Kuo and Chen, 1990) 密集觀測期間資料收集,以中西部

和西北部地區為主,南部地區以及東部地區相關資料尚

甚缺乏。颱風季節台灣東部高聳地形以及複雜之大氣

結構特徵,對颱風路徑以及颱風行為影響甚大 (Tsay,

1994; Jou et al., 1996; Cheng et al., 1999)，相對而言，

了解相當有限。為改善此一情況，「台灣天氣研究計

畫」集合颱風、豪雨、以及局部環流研究群成員，整

合規畫於台灣東南部地區進行小型密集觀測實驗，藉

由密集資料收集分析過程和對應之數值模擬實驗，增

加對於東南部地區大氣環境的了解，尤其是島嶼地形

對氣流和降水的影響，進而改善該地區的定量降雨預

報準確度。另一方面，本整合研究群亦將和永續會氣

象防災梅雨季豪（大）雨預報研究群成員合作，同時

進行全省之豪雨預報實驗，本實驗所收集之高時空解

析度資料，應可作為改善東南部地區定量降水預報的

重要參考。

牞實驗預定執行內容

1. 預定進行實驗時間與實驗區域

實驗範圍預定以綠島雷達站為中心半徑一二○公

里為主要實驗區域（圖四）。實驗進行時間定為二○

○一年五月十六日至六月十五日。實驗期間區分為非

擾動期和擾動期。此間非擾動期定義為「實驗區域內

無顯著對流天氣系統存在之大氣環境」；而擾動期定

義為「實驗區域內有顯著對流天氣系統存在之大氣環

境」。實驗規劃將特別注意短時間內可能的天氣改

變，進行必要之觀測策略和目標的調整。

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2. 實驗科學目的

本實驗針對台灣東南部地區和臨近海域下列科學

問題進行資料收集工作：

坽 鋒面之中尺度結構和降雨特徵以及地形之影

響 (Chen, 1992; Hsu and Sun 1994; Hor et al., 1998)；

夌 鋒面前後大氣邊界層特性、局部環流、以及

相伴隨之中尺度天氣現象特徵（如中尺度低壓，中尺

度氣旋,海陸風或山谷風環流等之日夜變化以及盛行風

之影響，圖五）(Kuo and Chen, 1990; Chen and Tsay,

1978; Sun et al.,1991; Lin 1993; Chen et al.,1991; Jou,

1994)；

奅 該區之中尺度對流系統降雨與運動場結構特

徵以及地形之影響（圖六） (Jorgensen et al., 1991;

Wang et al.,1990; Lin et al.,1990; Chen and Liang, 1992;

Yu et al.,1999)；

妵 颱風接近時大氣邊界層結構和風雨分布特徵

以及地形對颱風路徑之影響 (Tsay, 1994; Jou et al.,

1996; Cheng et al., 1999)；

妺 台灣南部恆春半島地形和東南部島嶼地形對

該地區之氣流以及降雨系統之影響 (Lin and Kuo, 1996;

Lin et al., 1992)。

3. 實驗之觀測內容與各單位分工

密集觀測部分預定使用之觀測設備，包括原有作

業單位例行觀測在時間上予以加密外，並將輔以特殊

精密觀測儀器。

坽原有作業單位之觀測

圖四　綠島中尺度實驗範圍內相關氣象測站以及複雜之地形分布。無人飛機對於海上氣象參數的觀測，將扮演重要角色。

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圖五　GMS衛星影像所顯示之台灣東部沿岸平行於山脈的狹長雲帶，以及台東外海依稀可見的中尺度渦旋。此兩種中尺度大氣現象，

都和氣流與地形交互作用有關。

泝地面氣象站：蘭嶼、台東、大武、成功、恆

春、花蓮（中央氣象局）；綠島、志航（空軍）；豐

年（民航局）。

沴自動雨量站：（中央氣象局）所屬測站。

沊探空站：板橋、花蓮（中央氣象局）；馬公、

綠島、屏東（空軍）、東沙（海軍）。

沝衛星：GMS、NOAA等衛星資料。

沀雷達：氣象局預定於二○○一年完成全省雷達

網。其中墾丁（中央氣象局）定在二○○一年二月換

裝S波段都卜勒雷達；花蓮（中央氣象局）預定在二

○○一年六月換裝。自一九九四年起空軍在綠島已有

C波段都卜勒雷達，運作正常。綠島雷達與墾丁雷達

兩者相距約一百公里，可進行雙都卜勒資料收集。墾

丁雷達由於發射強度夠，亦可利用長脈波觀測晴空時

之低對流層氣流結構。實驗期間將依不同天氣狀況，

設計不同之雷達掃描策略，以完整有效收集資料。

夌預定之密集觀測

泝作業探空站加密觀測:花蓮（中央氣象局）、綠

島、屏東（空軍）。將由每天兩次增加至一天四次或

八次,視需要而定。擾動期以一天四次了解日夜變化為

主,非擾動期則每三小時一次。

沴為了解島嶼地形對氣流和降水強度與分布的影

響，島嶼上游的探空資料至為重要。預定於東沙探空

或於墾丁加放探空。

沊整合探空系統（integrated sounding system, ISS）

（中大）：預備放置於成功，加上配置全球定位衛星之

探空GPS sounding（台大）；預備放置在蘭嶼。此一組

合加上空軍在綠島原有之探空站，形成一三角觀測網,

有利氣象導數如氣流之輻合輻散的計算。

沝在池上、東河、上游增置測風氣球觀測配合成

功之 ISS，以及海岸區無人飛機探空之觀測，將可建

立一條垂直於海岸山脈的觀測線，以瞭解海陸風和山

谷風之發展情形和結構特徵

沀無人飛機探空（aerosonde）（中央氣象局／台

大）：預備以綠島基地為起降點進行實驗區域之邊界

層氣流場和溫度場之量度。可以和探空／ ISS以及都

卜勒風場資料進行交叉校驗工作。

泞FLUX-PAM-III觀測，此為美國國家大氣研究

中心（NCAR）特別為量測地表與大氣交互作用設計

之儀器，可量度邊界層之各類通量數值，為邊界層模

式主要參數設定之重要參考依據。

泀TRMM衛星內之降雨雷達和微波輻射儀資料，

第29卷 第 8期科 學 發 展 月 刊 576

專 題 報 導

配合地面雷達回波資料、雨滴徑譜儀、和雨量計資料

進行定量降水估計實驗。

洰輻射與懸浮微粒之觀測：與亞洲大氣化學實驗

(ACE-ASIA) 計畫合作，利用輻射和懸浮粒子，測量

綠島附近海域海洋輻射與懸浮粒子特徵，有助於了解

當地降雨雲生成發展之過程。

泍雨滴粒徑譜儀:量度雨滴粒徑分布，協助雷達校

驗Z-R關係式。

4. 數值模擬實驗

針對相關之實驗科學目的，將分別利用台大－普

渡模式，以及賓州州立大學／美國國家大氣研究中心

之MM5模式（PSU/NCAR MM5 model ）針對台灣東

南部地區之局部環流以及相關之中尺度天氣現象進行

數值模擬實驗，尤其是有關半島地形（恆春）和島嶼

地形（綠島）對局部環流以及降雨分布的物理過程。

並可協助實驗之細部規畫與設計工作。另一方面配合

永續會豪大雨研究群進行定量降水系集預報數值模擬

實驗 (Yang et al., 2000)。

5. 資源整合情形

氣象局預定提供人員支援、部分探空消耗品、雷

達操作與資料收集、移動探空車，場地架設觀測儀器

等。空軍氣象聯隊預定提供人員支援、部分探空消耗

品、雷達操作與資料收集，場地架設觀測儀器。民航

局預定提供人員支援、雷達操作與資料收集、航管人

員協助無人飛機探空進行觀測。國科會提供實驗人員

差旅費、部分探空消耗品、資料儲存介面消耗品、租

用儀器，如微波輻射儀 (microwave radiometer) 費，儀

器搬動費用等。

圖六　當綠島地區盛行東南風時，經常在台東外海地區夜間形成顯著雨帶，並伴隨有雷雨現象。一九八七年五至六月在台灣所進行的台灣地區

中尺度實驗，曾利用美國國家海洋大氣總署氣象飛機 (P3) 在此地區進行密集觀測。P3飛機上有X波段都卜勒雷達，可以依現象所在位

置進行機動觀測。此個案為一九八七年六月十六日發生於台東外海線狀雷雨帶（學名稱之颮線Squall line）之降雨回波和都卜勒風場，

左上圖白線顯示飛機飛行路徑。此一颮線北側，存在一中尺度渦旋，其形成的原因與台灣地形有密切關係。

科學發展月刊

科

學

發

展

月

刊

專 題 報 導

National Science Council Monthly577

6. 預期成果

坽建立台灣東南部地區災變天氣資料庫，收集高

時空解析度氣象資料，作為基礎科學研究和下游應用

研究的基礎。夌增進台灣東南部地區災變天氣系統之

形成、發展，及維持之天氣動力過程的了解，以改善

現有豪大雨事件和定量降水預報能力。奅增進台灣東

南部地區災變天氣系統與大氣降雨過程和大氣邊界層

過程的了解。妵增進大氣遙測（衛星與雷達等）觀測

作業能力和資料應用能力。妺增進期刊論文之發表，

培育基礎氣象科學人才。

五、結語

經由過去多年國內氣象學術界與作業單位在觀測

儀器方面不斷更新與建置，以及數值天氣預報模式的

積極發展與進步，我國氣象科學的研發在即將跨入二

十一世紀已具有相當完備的現代化整體架構。然而如

何充分發揮這些科學的研發成果，具體提升各類型之

天氣預報準確度，以滿足現代社會的需求，則是氣象

從業人員責無旁貸必須面對的問題。

為了正面回應上述的需求，在國內氣象同仁共同

努力下，「台灣天氣研究計畫」(TWRP )已蘊釀成

形，並積極與美國天氣研究計畫 (USWRP) 進行對話

交流。台灣天氣研究計畫的最主要目標是具體改善

現有定量降雨預報 (Quantitative Precipitation

Forecasting, QPF) 之能力。預計以十年的時間，提升

定量降雨預報能力達現有水準的一倍。依據葉天降

等一九九九報告指出，中央氣象局現有定量降雨預報

作業之得分，全省平均約 0.2。一般而言西部較東部

高，夜間較白天高。本文所簡介的綠島中尺度實驗可

以說是台灣天氣研究計畫整體計畫的先驅示範實

驗，希望藉由實驗的進行，提升國內氣象界對該地區

複雜天氣現象的了解，同時也提供一個絕佳的機會，

測試現階段我國氣象科學人員，在整合計畫的執行與

規畫、實驗設計、密集野外觀測、以及先進設備的操

作與使用等方面，獨力運作的能力，以做為未來進行

大型實驗的參考。

「台灣天氣研究計畫」可視為國內天氣研究之整

合計畫。一方面整合國內天氣研究之人力、設備、以

及資源，以具體推動大型實驗計畫。另一方面，與國

際大型整合計畫接軌，包括「美國天氣研究計畫」和

「世界天氣研究計畫」，由國內走向世界，由本土走向

國際。「台灣天氣研究計畫」將與現存之大型整合計

畫，包括國家防災型計畫，氣象局施政計畫相互協調

配合，將國內之天氣研究架構，由上游基礎研究往下

延伸至下游應用研究，並進一步延伸至技術轉移與人

員培訓，以達到科學成果具體落實的終極目標。

誌謝

本文在國科會專題研究計畫NSC89-2111-M-002-026經費支

援下完成。助理陳珮瑤小姐在資料收集以及相關圖表的整理，

在此表示謝意。

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(收稿日期：89年12月1日；接受刊登：90年6月5日)