卫星资料估算台风旋转及强度变化在热带气旋 .pdfVIP

衛星資料估算颱風旋轉及強度變化在熱帶氣旋 定量降雨預測之研究 陳嬿如 1 趙俊傑 1 劉振榮 1,2 1 國立中央大學大氣物理研究所 2 國立中央大學太空及遙測研究中心 摘 要 近年來，由颱風帶來的災害越來越嚴重。颱風挾帶的豪大雨和土石流，導致 人員和財產的重大損失。因此颱風降水定量預報為目前防災最重要的課題之一。 美國官方目前使用TRaP預報颶風24小時的累積降雨量。本篇研究希望改進 TRaP方法，考慮颱風旋轉及強度變化的影響。本研究使用衛星觀測資料估算颱 風帶來的即時降雨量，用來預測未來 小時內累積降雨量，並和島嶼測站的降雨 6 資料相比較。研究結果發現考慮颱風的旋轉對於改進降雨的估算能提升準確度。 關鍵字：熱帶氣旋、TRaP 前 言 Kidder 等(2005)利用 SSM/I 、TMI 及 AMSU 等被動式微波儀器估算熱帶氣旋 降雨，參考官方最佳路徑資料，利用平移方法預測 24 小時後豪大雨的潛勢預報， 此技術(Topical Rainfall Potential ，TRaP)提供一種快速又實用的方法，應用此方 法預測降雨比數值模式的預測更接近於實際觀測(Ferraro 等，2005) ，但是TRaP 仍然有許多改進的空間，例如 :TRaP 方法中，假設颱風降雨的空間分布不會改 變，忽略了颱風會旋轉的事實。在強度方面，Randall 等人(2000)發現在大西洋和 北太平洋海域，熱帶氣旋的強度和降雨都有關係存在。 研究方法 一. 降雨反演式 本篇文章使用 Ferraro(1997)的降雨反演式，使用 19GHz(V) 、22GHz(V)和 85GHz(V)三個頻道反演降雨率。此反演式的降雨估計上限為 35mm/h ，當降雨大 於 35mm/h ，則設為35mm/h 。 二. 計算颱風旋轉角度 颱風是低壓系統，會繞著颱風中心逆時針旋轉，因此颱風的螺旋雨帶會隨著 不同颱風及不同時期有不同的移動速度及旋轉速度，Liu(2006)假設颱風螺旋雨帶 的旋轉速度不變及螺旋雨帶沿著颱風中心同心圓方向移動，利用同步衛星紅外線 資料，用半小時或一小時之雲圖估算雲的旋轉速度，其方法為(1)將雲圖以颱風 為中心，切割半徑約 200~500 公里(40~100 像素)之環，(2)以每次角度 1 度的間 隔計算與下一個時間的相關係數，(3)找出相關係數最大的旋轉角度視為此颱風 之旋轉速度。以 2003 年杜鵑颱風為例，如圖 1 所示，其每個旋轉角度與下一張 雲圖的相關係數以 7 度為最大，表示 7 度與下張雲圖最相像，因此當時的旋轉角 度設定為 7 度。 三. 估算颱風強度變化 DeMaria(2006)將 GOES 衛星及飛機觀測之參數加入 SHIPS 回歸，發現對於 颱風的強度預測有改進，因此本研究利用 DeMaria 使用的 6 個衛星參數回歸 2003 、2004 年颱風的強度，以 2005 年颱風作為驗證資料。其 6 個參數如表 1 左 所示，但因 SHIPS 是大西洋的熱帶氣旋預測方法，在太平洋海域熱帶氣旋的性 質會有所不同，因此將這 6 個參數改為表 1 右。回歸結果如表 2 所示，和最佳路 徑的相關係數為 0.752 ，2005 年颱風驗證的相關係數為 0.63 。若將這6 個參數和 6 小時後的強度回歸，其相關係數為 0.727 ，2005 年颱風驗證的相關係數為 0.888 。 資 料 一. SSM/I 本研究使用搭載於美國國防氣象衛星計畫(Defence Meteorological Satellite Program ，DMSP)所發射之衛星上的 SSM/I 被動微波輻射儀。DMSP 衛星繞行地 球每天 14.1 周，傾角 98.88 度。SSM/I 被動微波輻射儀有 19.4 、37.0 及 85.5GHz 雙偏振微波輻射頻道及 22.2GHz 垂直極化微波輻射頻道。 二. 同步衛星資料