2010-04-092024-05-14https://scholars.lib.ntu.edu.tw/handle/123456789/657457摘要：歷年來颱風屢屢造成台灣地區重大災害，颱風研究的重要性不容小覷。國科會於2002年8月起提供相當經費，進行由台大大氣科學系吳俊傑教授所主持的「颱風重點研究」(National Priority Typhoon Research)。首要研究項目是以「全球衛星定位式投落送」(GPS Dropsonde)進行飛機觀測，名為侵台颱風之飛機偵察及投落送觀測實驗[Dropsonde Observation for Typhoon Surveillance near the TAiwan Region (DOTSTAR)]，又名追風計畫。追風計畫是一跨部會、臺美兩國跨國合作、並由我國研究人員主導的國際研究計畫，並與美國國家海洋大氣總署所屬颶風研究中心(NOAA/HRD)、國家環境預報中心(NCEP)等共同合作。此計畫使台灣在國際颱風研究領域中進入新的里程碑，扮演西北太平洋及東亞地區颱風研究的領導角色。 此計畫將使用ASTRA飛機與機載垂直大氣探空系統(AVAPS)設備，以每架次5-6小時的時間直接飛到颱風周圍43000英呎的高度投擲投落送，以取得颱風周圍關鍵區域的大氣環境資料：溫度、溼度、氣壓以及風速等，所取得的資料會即時傳送至中央氣象局、NCEP、FNMOC以及JMA，並同化至CWB, NECP（AVN/GFDL）, FNMOC（NOGAPS/COAMPS/GFDN）, UKMET以及JMA等模式中。以期對於颱風分析與路徑預報上提供可貴的資料；增進對颱風動力，特別是邊界層的了解（Wu et al. 2005, BAMS)。其成果更可作為我國及各國未來擬定飛機觀測策略的重大指標，亦有助於推動策略性颱風觀測（targeted observation）。 民國92年9月至今，追風計畫已針對杜鵑、米勒、妮妲、康森、敏督利、梅姬、艾利、米雷、納坦、南瑪都、海棠、馬莎、珊瑚、卡努、龍王、碧利斯、凱米、寶發、桑美、珊珊、帕布、聖帕、韋帕、柯羅莎、風神、卡玫基、鳳凰、如麗、辛樂克、哈格比、薔蜜、蓮花、莫拉克、芭瑪及盧碧等35個颱風完成45航次之飛機偵察及投落送觀測任務，總計在颱風上空飛行239小時、並成功投擲751枚投落送。在觀測的同時，這些寶貴的投落送資料皆即時進入中央氣象局及世界各國氣象單位之電腦預測系統中，協助預測颱風路徑及分析其周圍結構，如暴風半徑（對颱風停班停課之決策具關鍵性影響）。到民國93年底為止，針對追風計畫所得資料的評估結果顯示，投落送資料平均可以改進美國氣象局、美國海軍及日本氣象廳全球電腦模式前72小時颱風路徑預測準確度達20%（Wu et al. 2007a）。廖（2009）針對2004至2006年的22個追風計畫觀測個案進行投落送資料研究，發現同化全部的投落送資料在12-72小時顯示平均能夠有效的減少路徑誤差達78.6公里，並且改善路徑預報達26.5%。本研究團隊亦使用MM5模式與其伴隨三維變分資料同化模式，來進行有效結合虛擬渦旋與投落送資料的渦旋初始化工作，研究結果顯示透過此結合適當渦旋結構與投落送資料的方法，颱風之路徑及強度預報能力將有明顯提升（Chou and Wu 2008）。另一方面，投落送也已被成功用來驗證及校正衛星與雷達等遙測資料（Chou et al. 2009）。此外，追風研究團隊提出以共軛模式計算出颱風觀測敏感區域之颱風觀測的創新策略理論（Wu et al. 2007b），已被採用作為新一代國際（如美國國家海洋大氣總署所屬颶風研究中心）颱風飛機觀測之參考。追風研究團隊也已經在主要國際學術期刊發表數篇研究成果。 國科會所推動的追風計畫相當圓滿成功，第一期計畫已經在民國94年7月結束。追風研究團隊除持續進行具關鍵性的後續研究外，第二期追風計畫（民國95至97年）亦已順利完成，在以中央氣象局為主、加上國科會的合作支持下繼續推動，一方面對國內科技、民生與防災有重大貢獻，另一方面則期望做出具突破性的研究成果，並在國際學術研究領域佔有一席之地。此外，97年追風計畫與國際THORPEX/PARC（The Observation System Research and Predictability Experiment Pacific-Asian Regional Campaign）實驗聯合飛機觀測已於八、九月順利圓滿達成。98年至今已完成蓮花、莫拉克、芭瑪及盧碧颱風等七次飛機觀測。在此七次飛機觀測中，累計的飛行時數已達32個小時，並成功使用102具投落送。此外，七次颱風觀測的投落送資料已透過衛星電話撥接回傳中央氣象局，並即時顯示於氣象局的WINS系統。另外，投落送資料模式影響實驗亦已開始進行中。 在民國98年9月計畫共同主持人吳俊傑受邀前往至美國Monterey，由WMO所舉辦的第三屆THORPEX科學研討會，針對台灣追風計畫參與T-PARC實驗後之經驗分享以及與參加T-PARC實驗的學者進行科學議題探討，並在會中發表運用EnKF有效改善颱風渦旋初始化的新方法，並獲得廣大迴響。 民國98年10月共同主持人吳俊傑前往上海參與WMO所舉辦的第二屆國際熱帶氣旋登陸過程研討會(IWTCLP-II)，會中與各國科學家報告2008年追風計畫參與T-PARC實驗的最新成果介紹。並在10月底受邀至美國Monterey參與由Naval Postgraduate School所舉辦2008年熱帶氣旋結構研討會，會中針對EnKF方法與2008年T-PARC實驗期間獲得多架次國際聯合觀測的辛樂克颱風的雙眼牆結構演變發表演說，並與多位國際知名熱帶氣旋研究學者在此議題上進行熱烈討論。 在分別由台灣中央氣象局、國科會、美國海軍ONR經費支持下，共同主持人吳俊傑正領導國際相關研究團隊成員進行一項颱風觀測策略理論比較及資料同化研究，此亦為世界氣象組織於第六屆國際颱風研討會後所宣示之重點議題之一。美國氣象學會所發行Monthly Weather Review 期刊的總編輯（Editor in Chief）已於2009年發表刊出相關十數篇由主持人吳俊傑所主導並衍生之國際性論文專刊（Special Collection on Targeted Observations, Data Assimilation, and Tropical Cyclone Predictability）。此委託研究計畫延續過去追風計畫之成果，99年度的工作重點將包括： 執行侵台颱風之環流場投落送拋投作業 建立預報中心投落送探空資料與飛航環境資料之即時傳輸與顯示系統 進行投落送資料對於中央氣象局模式之影響評估及改進研發 颱風觀測敏感區分析技術之理論說明 協助改進中央氣象局之颱風觀測分析及預報 與美、日合作進行ITOP國際實驗（颱風與海洋交互作用研究） <br> Abstract: In light of the heavy damage done by typhoons to Taiwan year by year, the National Science Council (NSC) of Taiwan places a great premium on typhoon research, and therefore funds the "National Priority Typhoon Research" project for three years (from August 1, 2002 to July 31, 2005), especially including the field experiment, “Dropsonde Observations for Typhoon Surveillance near the Taiwan Region (DOTSTAR)”. The DOTSTAR is an international research program conducted by meteorologists in Taiwan partnered with scientists at the Hurricane Research Division (HRD) and the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) of the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). This project marks the beginning of a new era for the aircraft surveillance of typhoons in the western North Pacific. Built upon work pioneered at NOAA`s Hurricane Research Division (HRD), the key to the project is the use of airborne sensors -- dropwindsondes, which are released from jet aircraft flying above 43,000 feet in the environment of a tropical cyclone. These sensors gather temperature, humidity, pressure, and wind velocity information as they fall to the surface. Information from the surveillance flights is transmitted in near real-time to the CWB of Taiwan, as well as to the NCEP, FNMOC, and JMA. The data are immediately assimilated into the numerical models of CWB, NCEP (AVN/GFDL), FNMOC (NOGAPS/COAMPS/GFDN), UKMET, and JMA. The DOTSTAR are expected to provide valuable data which can help increase the accuracy of TC analysis and track forecasts, to assess the impact of the data on numerical models, to evaluate the strategies for adaptive/targeted observations, to validate/calibrate the remote-sensing data, and to improve our understanding on the TC dynamics, especially over the TC’s boundary layer (Wu et al. 2005, BAMS). Up to now, 38 missions have been flown for 35 typhoons, with 751 dropwindsondes released. It has been shown that the dropsonde data improve the 12-72-h NCEP GFS track prediction by about 20% (Wu et al. 2007a). In addition, the field experiment, THORPEX/PARC (The Observation System Research and Predictability Experiment Pacific-Asian Regional Campaign, T-PARC), including TCS08 (Tropical Cyclone Structure 2008), TH08 (Typhoon Hunter 2008) and DOTSTAR, has been completed from August to September in 2008. It is believed that the DOTSTAR and T-PARC experiments have made a significant contribution to the international typhoon research community. The project is expected to yield breakthroughs in typhoon research, forecasting, and observation when it is completed. The foci of the new DOTSTAR project in the 2010 year are: Conducting the DOTSTAR observations Realtime analysis of the DOTSTAR data on CWB WINS system Collaboration of DOTSTAR with the Central Weather Bureau and other agencies Research on the impact of the DOTSTAR data to numerical models Research on the tropical cyclone initialization procedure related to dropwindsonde International collaboration with ITOP project颱風重點研究GPS投落送策略性觀測颱風偵察飛機觀測實驗資料同化Priority typhoon researchGPS dropsondeadaptive observationtyphoon surveillance observation experimentsdata assimilation