颱風潛在與實際強度差值之統計分析研究

Abstract

本研究使用Bister and Emanuel(1998)發展的數值模式估計熱帶氣旋的可達最大強度(MPI)。過去使用海氣資料估計MPI時，時間與空間上的解析度較低；當熱帶氣旋通過時，風與海洋交互作用下，在一天之內，海溫與熱帶氣旋強度都可能劇烈變化；但是應用氣候長時間資料計算MPI在熱帶氣旋通過過程中，空間定點的MPI是靜態數值，則無法呈現熱帶氣旋與海洋交互作用對於MPI的回饋影響。應用0.25度與6小時較高解析度海氣資料估計MPI，搭配熱帶氣旋熱勢(TCHP)，透過觀察分析相同的（海棠）颱風個案、以不同資料處理方法得到的海氣互動行為；以熱帶氣旋中心為圓心，選取150公里半徑0.25度MPI平均，則可清楚呈現不同個案的熱帶氣旋強度歷線和MPI歷線的互動變化。 本研究利用2002年6月~2006年12月間，西北太平洋135個颱風個案，與對應的MPI做相關統計分析。首先分析當颱風強度達到顛峰時，顛峰強度與MPI差值甚大者；由結果得知，當颱風強度達到65kts以上時，只有9.21％的個案發展強度與MPI相差甚大；但當顛峰強度低於60kts時，因為颱風眼未形成、動力結構不紮實，容易受環境負面因素影響而減弱；有76%的颱風，雖然有較高的MPI值，但無法繼續增強達到MPI。從綜觀天氣影響分析來看，影響熱帶氣旋發展的因素主要有三點：(1) 強垂直風切 (2) 低幅散 (3) 乾冷空氣入侵。尤其是在熱帶氣旋發展的初期，這些負面因素影響更為明顯。 本研究取熱帶氣旋40kts與60kts門檻強度，與強度達到對應MPI之間強度資料點，利用主成份分析，計算第一主成份旋轉主軸，作為強度平均增長率。當熱帶氣旋強度達MPI的所有颱風，『強度平均增長率』和『MPI與強度差值』沒有明顯的關聯性；強度超過40kts所有資料，和超過60kts所有資料的『強度平均增長率』大致相同。但由於熱帶氣旋在增強的過程中，每個階段的增強速率不一。透過每六小時強度增長量與MPI的關聯分析發現，首先，將兩兩六小時強度平均分為四級，代表熱帶發展過程的不同階段；再求取每兩六小時強度增長量與對應兩點MPI平均作比較。結果顯示，不論熱帶氣旋強度達到哪個階段，六小時增長量與對應MPI大小無明顯相關性。表示熱帶氣旋在增強的過程中，不會因為環境MPI較高，而增強的速率較快；反之亦然。而六小時強度增長量的變異性大，表示其受到當時TCHP條件海溫變化率差異和大氣環境條件影響的程度，遠大於受到MPI與強度差異梯度的影響。 總結來說，建議未來搭配TCHP與大氣資料，分析熱帶氣旋強度、MPI和TCHP三者的交互影響，應有較大機會掌握颱風強度個案變化的差異。而MPI只是提供熱帶氣旋一個強度的上限，比較無法預測熱帶氣旋增強的變化。