研究成果 Research
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同化地表密集測站與ZTD資料以改善複雜地形下的午後熱對流預報
Improving afternoon thunderstorm prediction over complex terrain with the assimilation of dense ground-based surface and ZTD data
發布日期: 2024.03.06
DOI: https://doi.org/10.1175/WAF-D-23-0149.1
本研究為楊舒芝教授研究團隊(楊舒芝教授、研究助理張逸品、助理研究員林冠任等人)之研究成果，於2024年3月6日刊載於Weather and Forecasting期刊。
本研究以臺北盆地的四個個案為例，探討同化地表密集氣象測站 (SFC) 與GNSS ZTD (zenith total delay，天頂總延遲量) 資料對複雜地形下的午後熱對流預報之影響。氣象署在臺灣已建立密集的地表觀測網絡，其中包含29個局屬氣象站、406個自動氣象站、以及118個GNSS ZTD站，能頻繁且密集地提供近地表大氣狀態資訊，這對於午後熱對流的肇始初始化十分重要。
圖一、(a) 北臺灣地形。(b) 北臺灣測站分佈。
同化實驗結果顯示，每30分鐘同化ZTD能有效修正水氣分佈，每30分鐘同化SFC則提供風場與溫度場資訊，進一步改善輻合位置與模式背景場之冷偏差，因此能改善降雨預報的位置。而在每10分鐘同化氣象測站的高時間解析度實驗(ZSDA_HT)中，降雨預報強度有最好的表現，對於提早1~2小時起始的預報表現也有顯著改善，這是因為高時空解析度同化最能掌握複雜地形下的近地表大氣狀態，因此能夠預測對流的快速發展。
圖二、個案一對流位置的相當位溫垂直剖線(漸層)與Storm Tracker(圓圈)比較。(a) NoDA (無同化) 實驗。(b) ZDA (ZTD同化) 實驗。(c) ZSDA (ZTD與SFC同化) 實驗。(d) ZSDA_HT (高時間解析度) 實驗。
除此之外，本篇研究另提出能同時評估降雨位置與強度預報表現的圖表 (FSS diagram) ，並探討系集同化系統中，同化策略 (跨變數修正、密集同化) 如何影響預報表現。
圖三、FSS diagram。橫軸評估降雨位置預報表現，縱軸評估降雨強度預報表現，不同顏色代表不同實驗，不同形狀則代表不同起始時間的預報 (請見圖標) 。
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