台灣梅雨季豪大雨定量降水預報技術之建立與改進-子計畫:以氣象雷達資料改進複雜山區地形上梅雨季豪大雨定量降水預報的技術研發與應用(III)

本子計畫是依據 106年度科技部自然司，防災科技學門專題研究計畫課題重點說明(氣象領域) 中的第1-3項 ，即”梅雨季豪大雨定量降水預報技術的建立與改進”課題所提出，工作內容為該課題之下的第1條:依不同時間尺度之需求，配合不同特性數值模式與/或資料同化等預報技術，發展梅雨季即時(0~3 小時)、極短至短期(3~24 小時)、逐日(1~3 日)、以至一週(3~7 日)之定量降水預報技術，並延長應變前置時間; 與第3項: 進行梅雨季區域性強降水系統受地形和西南氣流影響、觀測系統模擬實驗、以及可預報度等之相關研究。申請人近年來發展了一個新的多都卜勒雷達風場合成系統(Liou and Chang 2009, Liou et al. 2012, Liou et al. 2014)，命名為WISSDOM (WInd Synthesis System using DOppler Measurements)，此方法納入流體連續方程與渦度方程做為變分約束條件，可以同時使用來自任何數目雷達的資料，合成出涵蓋雷達baseline以及沿著複雜地形上的三維風場，這是目前國際雷達氣象學界唯一具有前述所有優點的方法，特別適合用在台灣多山的環境，並能最佳化的充份利用環台雷達網的觀測資料。本研究將配合WISSDOM所合成的風場，重新研發一個可以在地形上直接反演熱力場的運算方法，再將由風場直接觀測與反演的在地形上的氣象變數場，初始化一個高解析度的數值模式，以期改進模式在山區預報降雨的表現。此為一個三年期的計畫，分年的工作項目如下，本申請書的計畫為第三年：第一年(2016/8-2017/7)：配合由WISSDOM所合成出來的沿地形三維風場，重新研發一個可以在地形上直接反演溫度與壓力等熱力場的運算方法。第二年(2017/8-2018/7)：使用觀測系統模擬實驗(OSSE)的架構，將雷達觀測與反演得到的三維風場、溫度場、壓力場、雨水與雪水混合比，初始化一高解析度的數值模式，並驗證在此一理想的情況下，模式對於發生在山區複雜地形上豪大雨定量預報的改善程度，並根據結果對計算方法進行調整。第三年(2018/8-2019/7)：根據前二年的研究結果，將此方法用在真實個案的分析上，進行模式降雨預報表現的評估，初步規劃的目標為2008年西南氣流實驗中的個案，或是發生在大都會地區的豪大雨個案。