進階搜尋


   電子論文尚未授權公開,紙本請查館藏目錄
(※如查詢不到或館藏狀況顯示「閉架不公開」,表示該本論文不在書庫,無法取用。)
系統識別號 U0026-2808201816064400
論文名稱(中文) GPS可降水量資料同化分析-以2009年莫拉克颱風為例
論文名稱(英文) Gps Precipitable Water Vapor Data Assimilation Analysis On The 2009 Typhoon Morakot
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 地球科學系
系所名稱(英) Department of Earth Sciences
學年度 106
學期 2
出版年 107
研究生(中文) 馮信瑋
研究生(英文) Hsin-Wei Feng
學號 L47021047
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 91頁
口試委員 指導教授-饒瑞鈞
共同指導教授-宋偉國
口試委員-談珮華
中文關鍵字 GPS  PWV  WRF  莫拉克颱風  資料同化 
英文關鍵字 GPS  PWV  WRF  Typhoon Morakot  data assimilation 
學科別分類
中文摘要 統計過去20年間,於西北太平洋地區,進入中央氣象局颱風警戒區域範圍,發布颱風警報的颱風計有125例,相當於台灣地區每年平均約受到6.25例颱風影響。颱風帶來的狂風、暴雨引發的災害,對台灣地區經濟、交通及農作物影響甚大。颱風季節帶來的豐富水量,為台灣島上重要的水資源來源,而颱風移動速度、移動路徑、強度、水氣量以及地形等因素,使得各地區降水量分布差異,故有效預報降水量應視為一項重要課題。
近20年間,GPS衛星觀測應用廣泛,不受空間、時間限制,可克服雲層厚度與天候不佳等情況。本文將以2009年莫拉克颱風作為研究對象,取該期間NCEP分析場資料(FNL)、全球觀測資料(OBS)、GPS PWV可降水觀測資料;藉由中尺度數值天氣預報模式(WRF),經三維變分資料同化(3DVAR)程序,進行數值模擬;實驗方法分成單純WRF模擬、WRF加入OBS資料進行資料同化模擬、WRF加入OBS與PWV可降水資料進行資料同化模擬等3組預報模式,以分析其差異性,驗證可降水資料對於數值天氣預報模式產品改善情況。
測站降水量模擬分析比較,經資料同化可降水資料,逐時修正預估降水,更接近於真實,隨模擬時間增加,M-PWV組改善效果越顯著。測站降水量資料同化修正效果,資料同化過程中加入GPS PWV可降水訊號,於恆春測站約可減少9.5%誤差的修正效果,永康測站減少8.6%,玉山測站減少58.2%。故資料同化過程中加入GPS PWV可降水訊號,在測站降水量預報,誤差修正是有一定程度。可降水資料可分析出,地面氣象觀測站出現較大雨量前約1~2小時,大致上鄰近GPS測站PWV可降水資料會出現較高量情況。模擬移動路徑分析,颱風中心位置接近陸地或在陸地上時,會出現干擾情形,而產生許多不確定結果。雷達反射率分析比較,雷達反射率修正效果較不穩定、無較明顯差異情況。累積降水量分析比較,無資料同化,預估降水結果明顯差異;經資料同化可降水資料,雖有預估累積降水量過大情況,但隨積分時間結果,整體顯著降水分布區域較符合實際情況;此外,累積降水量為逐時降水量加總,模擬時雨量誤差,經累計時可能產生較大的誤差量。
英文摘要 Within the past 20 years, GPS satellite observation has been widely used, which is free from the constraint of space and time, overcome the thickness of the cloud as well as the severe weather. This thesis will take the 2009 typhoon Morakot as the object for research, taking the NCEP analysis field data (FNL), global observation data (OBS), GPS PWV precipitation observation data during the typhoon period; by the mesoscale numerical weather prediction model (WRF). Three-dimensional variational data assimilation (3DVAR) program for numerical simulation is used for analysis. Experimental methods will be separated into 3 models: simple WRF simulation, WRF with OBS data for assimilating simulation, as well as the WRF with OBS and PWV with precipitation data for assimilating simulation. The difference is to verify the improvement regarding the precipitation data to the numerical weather predicting model.
The simulation analysis of the precipitation of the station is compared with the data of the assimilation of the data, and the predicted precipitation is corrected on a time-by-time basis, which is closer to the real case. With the increase of the simulation time, the improvement effect of the M-PWV group is more significant. The station assimilation data correction effect, the GPS PWV precipitation signal can be added during the data assimilation process, and the correction effect of the 9.5% error can be reduced at the Hengchun station, the Yongkang station is reduced by 8.6%, and the Yushan station is reduced by 58.2%. Therefore, GPS PWV can be used to add precipitation signals during data assimilation. In the station precipitation forecast, the error correction can be used to a certain extent.
論文目次 摘要 I
ABSTRACT III
誌謝 VIII
目錄 IX
表目錄 XI
圖目錄 XII
第1章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 文獻回顧 3
第2章 資料與方法 7
2.1 資料數據源 7
2.2 GPS與GAMIT解算軟體 8
2.3 研究方法 10
第3章 數值預報模式與WRF資料同化 15
3.1 氣象數值模式發展與WRF模式 15
3.2 模式參數 19
3.3 WRF預先處理程序系統(WPS) 20
3.4 WRF主程式 22
3.5 WRF 3DVAR資料同化 22
3.5.1 資料同化原理 22
3.5.2 資料同化流程 23
第4章 個案介紹 29
2009年8月份莫拉克颱風 29
第5章 結果比較 37
5.1 可降水分析比較 37
5.2 模擬移動路徑分析比較 43
5.3 雷達反射率分析比較 45
5.4 累積降水量分析比較 53
5.5 測站降水量模擬分析比較 60
5.6 測站降水量資料同化修正效果 75
第6章 討論 82
參考文獻 85
附錄 87

參考文獻 王潔如. (2004). 侵台颱風之GPS折射率3DVAR資料同化及數值模擬. (碩士), 國立中央大學, 桃園縣.
王潔如. (2015). GPS掩星觀測. Retrieved from http://www.ttfri.narl.org.tw/sp/?p=1667
吳俊傑, 黃清勇, 楊明仁, 簡芳菁, 洪景山, & 顏自雄. (2010). 颱風數值模擬之現況與挑戰-2009年莫拉克颱風. [Typhoon Morakot (2009) and a Special Review on the Current Status and Future Challenge of Tropical Cyclone Simulation]. 大氣科學, 38(2), 99-134.
呂冠毅. (2012). GPS 衛星訊號對流層濕空氣與降水量之關係研究—以台南地區夏季中尺度降水為例. 成功大學地球科學系碩士在職專班學位論文, 1-95.
李育齊. (2013). 應用GPS推估遲延量於數值氣象模擬以610水災(2012)為例. (碩士), 國立中央大學, 桃園縣.
周濤. (2006). 利用WRF3DVAR同化GPS折射率資料探討對於颱風預報的影響. (碩士), 國立中央大學, 桃園縣.
迮嘉欣. (2009). 資料同化對台灣地區颱風和梅雨模擬之影響. (碩士), 國立中央大學, 桃園縣.
香港天文台. (2008). 數值天氣預報基礎課程.
陳舒雅. (2008). GPS掩星觀測資料同化及對區域天氣預報模擬之影響. (博士), 國立中央大學, 桃園縣.
劉清煌. (1985). 台灣地形對颱風環流及其降水影響之數值模擬. (碩士), 國立臺灣大學, 台北市.
Hsiao, L.-F., Chen, D.-S., Kuo, Y.-H., Guo, Y.-R., Yeh, T.-C., Hong, J.-S., . . . Lee, C.-S. (2012). Application of WRF 3DVAR to operational typhoon prediction in Taiwan: Impact of outer loop and partial cycling approaches. Weather and Forecasting, 27(5), 1249-1263.
Huang, C.-Y., Kuo, Y.-H., Chen, S.-H., & Vandenberghe, F. (2005). Improvements in typhoon forecasts with assimilated GPS occultation refractivity. Weather and Forecasting, 20(6), 931-953.
Kunii, M., Seko, H., Ueno, M., Shoji, Y., & Tsuda, T. (2012). Impact of Assimilation of GPS radio occultation refractivity on the forecast of Typhoon Usagi in 2007. Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II, 90(2), 255-273.
NCAR. Available GRIB Datasets. Retrieved from http://www2.mmm.ucar.edu/wrf/users/download/free_data.html
NCAR., & UCAR. NCEP ADP Global Upper Air Observational Weather Data. Retrieved from https://rda.ucar.edu/datasets/ds351.0/?hash=!access
NCAR., & UCAR. (2012). WRF Users' Guide V3.4.
Röcken, W., & Voysey, P. (1995). Sour-dough fermentation in bread making. Journal of applied bacteriology. Oxford[J. APPL. BACTERIOL.]. 79.
WMO. RADIO FREQUENCIES for WEATHER, WATER AND CLIMATE MONITORING AND PREDICTION. Retrieved from http://www.wmo.int/pages/prog/www/TEM/WMO_RFC/index_en.html

論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2023-07-01起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2023-07-01起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw