學位論文
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Item 未來長期氣候變遷對西北太平洋超級颱風個案降水潛在影響之模擬研究(2023) 謝旻儒; Hsieh, Min-Ru氣候變遷所衍生的極端天氣現象是人類在未來須面對的環境議題之一，近年來逐漸在國際間獲得重視，而對於未來的災害推估也是學界近期正努力鑽研的一大領域。對於西北太平洋區域而言，颱風的肆虐往往對陸地造成嚴重災損，除風力驚人，其挾帶的劇烈降水更具有破壞力，尤其薩菲爾·辛普森等級C4或C5的強颱更是不可言喻。為探討未來暖化下強烈颱風的降水變化，本研究以此為動機，自Thean (2021) 選取雲解析風暴模式CReSS模擬之梅姬(2010)、海燕(2013)、莫蘭蒂(2016)三個典型超級颱風個案及未來21世紀末RCP 4.5及RCP 8.5情境的模擬實驗結果，加以分析相關降水參數及環流結構變異，另使用水收支做更進一步的定性與定量診斷作為研究主軸。研究結果指出，三個案在未來情境模擬下，背景水氣增加與垂直次環流上升運動的加強導致颱風劇烈降水皆有顯著成長，在0~400公里半徑範圍內，經全模擬時間平均，梅姬颱風分別在RCP 4.5及RCP 8.5情境下增加6.04%、12.85%，海燕颱風分別增加12.85%、29.6%，莫蘭蒂分別增加4.63%、6.3%；若縮小至0~200公里半徑，梅姬颱風於兩環境下分別成長11%、19.99%，海燕颱風分別增加10.42%、19.43%，莫蘭蒂颱風則成長5.92%、19.58%。各類水象粒子的軸對稱垂直剖面分布也呼應到降水，水氣、降水粒子在內核有顯著增長，而冰相粒子因溶解層提高，生成高度會些許增加且有總含量減少的可能性。在水收支分析上，考慮不同個案的環流半徑與計算精確度，三個案使用不同半徑與時長進行計算，不過皆有一致的結果：在暖化情境下，密度輻合增強，密度平流加強，粒子絕對溼度時變率亦增加，而整體水收支以水氣的密度輻合為最大主導項。本研究另有分析中低層0~5.5公里之可降水量與水平輻合積分，儘管發現三個案於不同暖化情境下誘發降水的偏好歸因不同，一部分實驗的降水差異來自水平輻合的增大，另一部分則來自可降水量的增加，不過兩機制皆會對未來超級颱風環流降水增加的可預期性是不變的。Item 人為影響對2009年莫拉克颱風極端降雨變化的歸因分析(2021) 駱世豪; Lo, Shih-How天氣與氣候極端事件到底是不是真的已經與過去發生的事件截然不同，一直是極具爭議性的問題。本研究針對最近發生的極端天氣事件（如熱帶氣旋）進行機率事件歸因研究，期望能克服模式模擬極端天氣與氣候事件的能力限制，同時也能夠透過獨特的數值實驗設計釐清並量化過去氣候變遷中人為的貢獻。本研究中主要分為三部分，（1）過去百年人為所造成的大氣與海洋變化的估算，運用第五階段耦合模式比較計劃（CMIP5）的氣候模式數值實驗資料庫，可以將人為排放溫室氣體與氣溶膠的作用與已知的氣候系統自然變動加以區分，同時也以不同模式的估算涵蓋其不確定性。（2）評估雲解析風暴模擬模式對於侵臺颱風與其伴隨降雨的模擬能力，了解其掌握大尺度背景環流、熱力結構以及地形對颱風影響的能力。（3）利用歷史情境和只有自然驅力情境的系集模擬，進一步展開人為因子對於颱風影響的量化評估。 運用機率事件歸因的統計分析，並以莫拉克颱風（2009）為例，研究發現過去百年人為所造成的氣候暖化，對於颱風路徑並沒有顯著性的影響，整體颱風強度指數的增加雖然只有 5%左右，但是統計上非常顯著。而伴隨颱風的極端強降雨分析顯示，對於區域強降雨超過 500 mm以上的極端事件發生機率，人為的影響非常可能（大於 90%）會使極端降雨機率增加至少 10%。若以相對於颱風中心的角度分析，極端降雨超過 2000 mm 以上的事件發生機率，人為的影響可能（大於 66%）會使極端降雨機率增加至少 10%，甚至也不排除有 10%的機會，人為的影響使極端降雨發生的風險增加了一倍。進一步透過颱風環流與熱力結構分析發現，極端降雨增加的原因不只來自於水氣的變化，上升氣流加強以及其與極端降雨增加的空間對應關係，顯示動力效應提供了額外的助力。Item 未來長期氣候變遷對北行侵台颱風個案之降雨影響(2019) 陳常溢; Chen, Chang-Yi本研究主要針對暖化情境對侵台颱風在降雨方面造成的影響為主軸。為了排除諸多不確定因素，本研究選取過去發生並有發布警報之北行颱風個案，使用雲解析風暴模式Cloud-Resolving Storm Simulator (簡稱CReSS)重現，並將其放置於本世紀末的氣候場探討，並加以比較進行敏感度測試，隨後本研究也使用水收支方程式來探討兩者降雨差異的原因。 未來的氣候推估方面，我們選取CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)共38個模式，挑選1981-2000年Historical run和未來RCP4.5和RCP8.5暖化情境的2081-2100年，選取這三種情境的6到10月做平均後，計算這100年間的差異作為氣候差異場。在個案上，我們選取了梅姬颱風(2010)、泰利颱風(2012)、康芮颱風(2013)以及鳳凰颱風(2014)。各個案的控制組實驗(現代氣候)採用格點分析資料模擬，而將上述氣候差異場疊加於相同分析資料後，即為未來暖化情境的敏感度實驗。 結果顯示，各個案大同小異：梅姬颱風在距中心500 km半徑內，RCP4.5情境下的總降雨量增加約20%，RCP8.5情境下增加約9%；泰利颱風在400 km半徑內，RCP4.5情境下總雨量增加約11%，RCP8.5情境減少約2%；康芮颱風在500 km半徑，RCP4.5情境下降雨量增加約57%，RCP8.5情境下減少約8%；最後，鳳凰颱風在400 km半徑內，RCP4.5情境下降雨量增加約11%，RCP8.5情境下增加約6%。所有的共通特性皆為強降水事件增加；弱降水事件減少。由於RCP4.5情境下雨帶較RCP8.5情境分佈廣泛，而RCP8.5情境下降雨集中在眼牆附近。在計算格點平均時，會使得降雨較集中的RCP8.5情境總雨量較少，但其雨量集中的程度不容小看。 在降雨增加的原因，分析颱風的次環流運動，低層內流增強；高層外流增強，導致內核上升運動增強，這也使得降雨在內核提高。