冬季東北季風對宜蘭地區降水與氣流分佈影響之理想模擬研究

Abstract

秋冬季(9～2月)東北季風降雨為臺灣東北部與東部地區重要的降雨來源之一。由於宜蘭地區特殊的口袋狀地形使平原內氣流形成偏轉、產生輻合，而在東南側山區迎風面造成大量的降雨。本研究欲探討單純的東北風對宜蘭地區降雨及風場造成的影響，利用2020年宜蘭劇烈降雨觀測實驗(Yilan Experiment for Severe Rainfall in 2020，YESR2020)期間東北風事件的大氣環境為基礎，以CReSS模式的理想化模擬，探討不同環境濕度、風速及風向下的降雨及風場分佈。本研究以臺灣東北方海面之分析資料時空間平均，製作水平向均勻、無氣壓梯度的模式初始場及邊界條件，進行東北風理想模擬實驗。實驗設計了3種相對濕度(80%、70%、60%)、3種風速(12、8、4 m s-1)及7種風向(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°)，共63種大氣環境組合，探討各實驗在蘭陽平原及其周圍山區局部環流與降雨之間的關係。 各實驗分析結果顯示，當環境相對濕度改變時，對大氣穩定度、降雨量、氣流遇地形障礙後的運動方式等都有顯著影響。當空氣濕度較高時，其具有豐沛的水氣及較低的穩定度，各地山區迎風面均有較大的降雨量，且較容易爬升越過地形。氣流進入平原西南側後，由於空氣的質量堆積及沿地形舉升後的絕熱冷卻造成氣壓上升，形成較大的擾動氣壓及擾動氣壓梯度，導致氣流產生逆鐘向水平繞流，使平原東南側山區輻合降雨增強。 當環境風速改變時，對降雨強度、擾動氣壓梯度、氣流遇地形障礙後的運動方式等都有明顯改變。當環境風速較高(12 m s-1)，氣流容易沿著地形爬升、產生較大氣壓擾動，導致平原內形成水平繞流及東南側輻合增強。而當環境風速較低(4 m s-1)時，水氣供應減少，降雨強度減弱，風場較容易受擾動氣壓影響。在東北風到偏東風情境，近地面的離岸氣壓梯度力範圍越向外海移動，使輻合雨帶向東移。當環境風向改變時，降雨區域、擾動氣壓分佈、平原內氣流運動情形亦有明顯不同。當環境風向為東北風時(30°～60°)，氣流較容易進入蘭陽平原西南側形成較大擾動氣壓，導致平原內形成逆鐘向繞流增強。在環境風向較偏東風時，平原內有較大的擾動氣壓，且在高濕度、高風速情境下，平原西南側有較大的擾動氣壓梯度，在沿海地區搭配海陸地面磨擦差異，形成較強的輻合帶。

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