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DC 欄位 | 值 | 語言 |
---|---|---|
dc.contributor.advisor | 楊明仁 | |
dc.contributor.author | Jyong-En Miao | en |
dc.contributor.author | 繆炯恩 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-05-13T06:48:46Z | - |
dc.date.available | 2017-08-25 | |
dc.date.available | 2021-05-13T06:48:46Z | - |
dc.date.copyright | 2017-08-25 | |
dc.date.issued | 2017 | |
dc.date.submitted | 2017-08-21 | |
dc.identifier.citation | [1] Böing, S. J., H. J. J. Jonker, A. P. Siebesma, and W. W. Grabowski, 2012: Influence of the subcloud layer on the development of a deep convective ensemble. J. Atmos. Sci., 69, 2682–2698.
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[40] 林品芳、張保亮、周仲島,2012:弱綜觀環境下臺灣午後對流特徵及其客觀預報。大氣科學,40(1),77-108。 [41] 鍾宜娟,2014: 使用WRF理想模組討論颮線系統與山脈地形之交互作用-水收支及降水效率研究。國立中央大學大氣物理研究所碩士論文。 | |
dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/2710 | - |
dc.description.abstract | 2015年6月14日臺北盆地午後暴雨事件為非常顯著的短延時強降雨,公館雨量站測得最大時雨量131毫米,許多其他測站也測得80毫米以上的時雨量,造成臺北市區多處嚴重淹水。五分山雷達(RCWF)觀測到此午後暴雨事件伴隨多重對流胞的合併。本研究使用高解析度的WRF 模式(最小水平網格間距為0.5公里),討論在此個案中對流胞合併的物理機制,以及造成雙北都會區午後暴雨的物理過程。模擬結果顯示對流胞合併的物理機制為:(1) 海風環流與山區降雨的冷池外流增強低層輻合形成適合對流發展的中尺度環境條件;(2) 多重對流胞的冷池外流相撞增強低層氣流輻合,並且在相撞的冷池外流邊界前緣有顯著的水氣聚集(moisture patch)及水氣通量輻合,環境動力與熱力條件的雙重配合使得連接對流胞的雲橋持續發展,最終完成對流胞合併。
在雲微物理的特徵方面,對流胞合併後,雲內軟雹的混和比顯著增加,顯示存在旺盛的上衝流,並且由暖雨主導的過程轉變為混合相位降雨過程(mixed-phase precipitation process)所主導。除此之外,雲動力的特徵也有顯著改變,對流胞合併後在冷池外流相撞處冷池高度抬升約50%,冷池外衝風場(coldair outflow)增強,進而增強冷池外流風場和海風的低層輻合。 對流胞合併後雷雨胞複合體(merged thunderstorm complex)停留約30分鐘,呈現準靜止(quasi-stationary)的型態。潮濕的海風氣流持續被陣風鋒面所舉升,新的上衝流向後方(陣風鋒面)傾斜,並與舊的上衝流合併,形成更大範圍的上衝流,此時環境乾空氣的逸入作用較小,對流可以在垂直方向發展得更旺盛,因此在對流胞合併發生位置附近產生豪大雨。降雨增強以後,冷池外衝風場增強,此時雷雨胞複合體才開始明顯往北移動。 雲微物理敏感度實驗的測試結果顯示,雨水蒸發冷卻對於冷池強度扮演重要角色,若不考慮雨水的蒸發冷卻效應,則不會發生對流胞合併,強對流也不會由新北市山區移入臺北市平地,降雨區域僅會局限於新北市山區;軟雹溶解冷卻則相對而言影響較小,不過混合相位雲微物理過程仍然重要。地形敏感度實驗的測試結果顯示大屯山的存在透過狹道效應(channel effect)可以顯著增強通過淡水河谷的海風環流,進而增強海風環流與冷池外流的低層輻合,使得降雨增強。 | zh_TW |
dc.description.abstract | On 14 June 2015, a severe afternoon thunderstorm event associated with cell merger developed within the Taipei basin, which produced an hourly rainfall of 131 mm/h and resulted in urban-scale flooding. Cloud-resolving numerical simulations were performed to capture reasonably well the development and evolution of the afternoon thunderstorms observed on that day. The mesoscale model WRF was used in this study with the horizontal grid size nesting down to 0.5 km and 55 vertical layers in order to explicitly resolve the deep convection. The merging between three intense convective cells was realistically reproduced by the simulations and the model results were in good agreement with radar observations. The low-level convergence was essential to provide the lifting mechanism necessary for the cell merger. The convergence between the cold-air outflow with see-breeze circulation, as well as the interactions between the two cold-air outflows associated with downdrafts, were the main factors that enhanced the low-level convergence. The formation and development of new convection from the cloud bridge was the main reason for the occurrence of the cloud merger. After the convective cells merged, cold pool heights elevated and cloud radii increased, resulting in this severe thunderstorm event.
The influence of latent cooling by evaporation and melting on the occurrence of the cell merger was further analyzed. Evaporation cooling played an important role in the cell merger process, whereas melting cooling played a relatively minor role. However, ice-phase microphysics was still important. The experiments with the removal of local topography (Mount Datun) indicated that the channel effect by Mt. Datun intensified the sea-breeze circulation and then enhanced the low-level convergence within the Taipei basin. | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-05-13T06:48:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-106-R04229019-1.pdf: 12157772 bytes, checksum: aa36174bbab97bae2d7dd0e3c6df21d1 (MD5) Previous issue date: 2017 | en |
dc.description.tableofcontents | 目錄
口試委員會審定書 # 誌謝 i 中文摘要 ii ABSTRACT iv 目錄 vi 圖目錄 viii 表目錄 xiii Chapter 1 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 文獻回顧 1 1.3 研究動機 4 Chapter 2 模式架構與實驗設計 6 2.1 WRF 數值模式簡介 6 2.2 實驗設計 7 2.2.1 控制組(CNTL)實驗設計 7 2.2.2 敏感度實驗設計 8 Chapter 3 研究方法 9 3.1 水收支及降水效率 9 3.2 冷池、冷池高度、冷池移動速度 10 Chapter 4 控制組實驗 11 4.1 觀測資料分析 11 4.2 控制組模擬校驗及結果 12 4.3 水收支及降水效率分析 19 4.4 冷池平均特徵之分析 21 Chapter 5 敏感度實驗 23 5.1 雲微物理敏感度實驗 23 5.1.1 NEVPR實驗 (No evaporation cooling of rainwater ) 23 5.1.2 NMLTG實驗 (No melting cooling of graupel) 24 5.1.3 SIMPICE實驗 (Simple ice) 25 5.1.4 冷池特徵的定量分析 25 5.2 地形敏感度實驗 26 Chapter 6 結論 28 圖 30 表 66 參考資料 67 圖目錄 圖2.1:巢狀網格設計。 30 圖2.2:(a) CNTL實驗及 (b) NDAT實驗的地形高度。等值線為地形高度,初始值為100公尺,間隔為200公尺。 31 圖 3.1:控制組(CNTL)實驗模擬於Z = 1.5公里高度的回波。(a)1230 32 LST、(b) 1310 LST、(c) 1340 LST 、(d) 1410 LST和 (e) 1450 LST。圖中黑色方框為水收支計算及冷池平均特徵所選取的計算範圍,其長為60公里,寬為37.5公里。 32 圖4.1:2015年6月14日大臺北地區1200-1800 LST觀測6小時累積雨量。(資料來源:中央氣象局) 33 圖4.2:2015年6月14日 0000 UTC (0800 LST) 的 (a)地面天氣圖;(b) 500百帕天氣圖。(資料來源:中央氣象局) 34 圖4.3:2015年6月14日0000 UTC (0800 LST)的板橋探空。(資料來源:中央氣象局) 35 圖4.4:2015年6月14日五分山雷達回波0.5PPI。(a) 1406 36 LST、(b) 1411 LST、(c) 1429 LST 、(d) 1435 LST、(e) 1441 LST和 (f) 1452 LST。△表示公館所在位置。圖(c)直線NE-SW顯示圖4.5垂直剖面的位置。 36 圖4.5:沿圖4.4c之NE-SW的五分山雷達回波垂直剖面。(a)1423 LST、(b) 1429 LST、(c) 1435 LST 和 (d) 1441 LST。 37 圖4.6:CNTL實驗模擬(左)與觀測分析(右)在2015 年 6 月 14 日1400 LST時的 (a)地面溫度場及(b)地面輻散場及風場。觀測結果摘自周等人(2016)。 38 圖4.7:CNTL實驗模擬6小時(1200-1800 LST)累積雨量。 39 圖4.8:CNTL實驗模擬在Z = 1500m ASL的雷達回波。(a) 1245 40 LST、(b) 1300 LST、(c) 1310 LST 、(d) 1320 LST、(e) 1330 LST及 (f) 1340 LST。圖(c)直線NW-SE顯示圖4.9垂直剖面的位置。 40 圖4.9:沿圖4.8c之NW-SE的CNTL實驗模擬雷達回波、垂直速度及風場的垂直剖面。色階為雷達回波(dBZ),等值線為垂直速度(-1, 2, 4, 8 ms-1;虛線為負值),箭頭為風場。(a)1314 LST、(b)1318 LST、(c)1325 LST及 (d)1333 LST。 41 圖4.10:沿圖4.8c之NW-SE的CNTL實驗模擬各水象粒子(雲水、雨水、雲冰、雪花及軟雹)混合比的垂直剖面。橘色等值線表示雲水混合比,紅色等值線表示雨水混合比,粉紅色等值線表示雲冰混合比,綠色等值線表示雪花混合比,藍色等值線表示軟雹混合比。各等值線的數值皆為{ 0.1, 0.5, 2.5, 10 } g/kg。(a)1314 LST、(b)1318 LST、(c)1325 LST及 (d)1333 LST。 42 圖4.11:沿圖4.8c之NW-SE的CNTL實驗模擬浮力、垂直速度及風場的垂直剖面。色階為浮力(ms-2),等值線為垂直速度(-1, 2, 4, 8 ms-1;虛線為負值),箭頭為風場。(a) 1314 LST、(b) 1318 LST、(c) 1325 LST及 (d) 1333 LST。 43 圖4.12:冷池厚度從1310 LST至1340 LST的的時間序列圖。(a) 1310 LST、(b) 1313 LST、(c) 1315 LST、(d) 1318 LST、(e) 1320 LST、(f) 1325 LST、(g) 1330 LST及 (h) 1340 LST。 44 圖4.13:CNTL實驗在2015年6月14日1320 LST(合併對流胞A+B和C胞合併的時間)的近地面(模式eta level最底層:35m AGL)的 (a) 位溫擾動和 (b) 水氣距平、(c) 雲底附近(660m AGL)的垂直速度及地面水平風場、(d) 近地面的浮力、(e) 近地面水氣水平通量輻合(water vapor horizontal flux convergence, HFC)、(f) 液態水光程(liquid water path, LWP)及(g) 冰態水光程(ice water path, IWP) 水平分佈圖。(a)和(d)的等值線為在Z = 1.5 km高度的雷達回波(50 dBZ),代表強回波區(> 50 dBZ)所在位置。 45 圖4.14:近地面(35m AGL)浮力1300-1420 LST之時間序列圖。色階為近地面浮力,等值線為Z = 1500 m的雷達回波(50 dBZ)。(a) 1300 LST、(b) 1320 LST、(c) 1330 LST、(d) 1340 LST、(e) 1400 LST及 (f) 1420 LST。 46 圖4.15:近地面(35m AGL)水氣距平1300-1420 LST之時間序列圖。(a)-(f)的時間同圖4.13。 46 圖4.16:雲底附近(660m AGL)的垂直速度1300-1420 LST之時間序列圖。色階為660m AGL的垂直速度,箭頭為地面水平風場。(a)-(f)的時間同圖4.13。 48 圖4.17:近地面(35m AGL)的水氣水平通量輻合(HFC)於1300-1420 LST之時間序列圖。(a)-(f)的時間同圖4.13。 48 圖4.18:液態水光程(LWP)於1300-1420 LST之時間序列圖。(a)-(f)的時間同圖4.13。 49 圖4.19:冰態水光程(IWP) 於1300-1420 LST之時間序列圖。(a)-(f)的時間同圖4.13。圖(e)直線N-S為圖4.19及4.20的垂直剖面位置。 49 圖4.20:沿圖4.18e之N-S的CNTL實驗模擬相當位溫、雷達回波及風場的垂直剖面。色階為相當位溫(K),等值線為雷達回波(20, 45 dBZ),箭頭為風場。(a) 1335 LST、(b) 1345 LST、(c) 1350 LST、(d) 1355 LST、(e) 1400 LST及(f) 1410 LST。 50 圖4.21:沿圖4.18e之N-S的CNTL實驗模擬浮力、垂直速度及風場的垂直剖面。色階為浮力(ms-2),等值線為垂直速度(-1, 2, 4, 8 ms-1;虛線為負值),箭頭為風場。(a)-(f)的時間同圖4.19。 51 圖4.22:沿圖4.18e之N-S的CNTL實驗模擬雨水蒸發冷卻率、垂直速度及風場的垂直剖面。色階為雨水蒸發冷卻率(K/5min),等值線為垂直速度(-1, 2, 4, 8 ms-1;虛線為負值),箭頭為風場。(a)-(f)的時間同圖4.19。 52 圖4.23:圖3.1長方形區域(60km × 37.5km)內最大垂直速度的時間序列。 53 圖4.24:圖3.1長方形區域(60km × 37.5km)內 (a) 水氣水平通量輻合(HFC)的體積分、地面降雨率(P)的面積分;(b) 液態水光程(LWP)與冰態水光程(IWP)的空間平均;(c) 大尺度降水效率(LSPE2)的時間序列。圖(c)標示對流胞合併前(1230-1300 LST)、合併期間(1300-1330 LST)及合併後(1330-1400 LST)的時間。 54 圖4.25:圖3.1長方形區域(60km × 37.5km)內(a) 冷池近地面浮力、(b) 冷池高度及(c) 冷池移動速度的空間平均隨時間的變化。 55 圖5.1:CNTL實驗模擬在Z = 1500 m ASL的雷達回波。(a) 1330 56 LST、(b) 1340 LST、(c) 1350 LST 、(d) 1400 LST及 (e) 1420 LST。 56 圖5.2 :同圖5.1,但為NEVPR實驗的結果。 57 圖5.3:各數值實驗1420 LST時的近地面浮力。(a) CNTL實驗、(b) NEVPR實驗、(c) NMLTG實驗及 (d) SIMPICE實驗。 58 圖5.4:各數值實驗1420 LST時的地面輻散場及水平風場。色階為地面輻散場,箭頭為地面水平風場。等值線為地形高度,初始值為 100 公尺,間距為 200 公尺。(a) CNTL實驗、(b) NEVPR實驗、(c) NMLTG實驗及 (d) SIMPICE實驗。黃色粗線標示海風環流與冷池外流的輻合線所在位置。 59 圖5.5:各數值實驗1200-1445 LST的累積雨量。(a) CNTL實驗、(b) NEVPR實驗、(c) NMLTG實驗及 (d) SIMPICE實驗。 60 圖5.6:同圖5.1,但為NMLTG實驗的結果。 61 圖5.7:同圖5.1,但為SIMPICE實驗的結果。 62 圖5.8:各數值實驗於圖3.1長方形區域(60km × 37.5km)內(a) 冷池近地面浮力、(b) 冷池高度及 (c) 冷池移動速度的空間平均隨時間的變化。 63 圖5.9:(a) CNTL實驗及 (b) NDAT實驗1200 LST時的地面水平風場。色階為地面水平風速,箭頭為地面水平風場。等值線為地形高度,初始值為 100 公尺,間距為 100 公尺。 64 圖5.10:(a) CNTL實驗及 (b) NDAT實驗的6小時(1200-1800 LST)累積雨量。 65 表目錄 表2.1:本研究使用的五組數值實驗及其設定。 66 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 2015年6月14日臺北盆地劇烈午後雷暴個案之高解析度模擬研究 | zh_TW |
dc.title | A Sub-kilometer Modeling Study of the Severe Thunderstorm Event with Urban Flooding at Taipei on 14 June 2015 | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 105-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 周仲島,陳正平,郭鴻基 | |
dc.subject.keyword | 午後對流,冷池,胞合併,降水效率,高解析度模擬, | zh_TW |
dc.subject.keyword | afternoon thunderstorm,cold pool,cell merger,precipitation efficiency,sub-kilometer modeling, | en |
dc.relation.page | 71 | |
dc.identifier.doi | 10.6342/NTU201704067 | |
dc.rights.note | 同意授權(全球公開) | |
dc.date.accepted | 2017-08-21 | |
dc.contributor.author-college | 理學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 大氣科學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 大氣科學系 |
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