• 路徑分類及關鍵區:類比法應用
  • 颱風受山影響:自由與分裂過山及與風、雨預報關係
  • 颱風受山影響:路徑變形與移速變化及登陸預報
  • 颱風過山後之路徑變化:彎曲與不彎曲
  • 颱風遇山之特殊變化路徑
  • 分裂過山颱風副中心之產生與取代原颱風之副中心位置
  • 焚風低壓對颱風中心運動影響
  • 侵臺颱風30種典型路徑
    路徑變化:水工與數值模擬

路 徑  

為了使此一「網頁」式的預報輔助系統對其內容有一概括性的了解,俾便快速查閱,應用方便,故先就此系統之重要內容及架構作一簡單之介紹,首先介紹「颱風路徑篇」。


一、路徑統計分析
為了對侵臺颱風有一較完整了解,此處係先就侵臺颱風之長年資料分析開始。圖1為1947-1996年侵臺颱風之最佳路徑圖,圖中真是一片雜亂,其路徑已涵蓋全部臺灣及近海地區,但藉此至少可作各種統計及「分類」分析。圖2a為1897-1996年百年颱風之逐年侵臺次數統計,年平均3.7次,標準偏差為1.7次。圖2b為1897-1996年百年侵臺颱風逐年次數譜分析。藉圖可見略以4年、7年、12年之變化週期最為顯著。圖2c為百年(1897-1996)侵臺颱風的侵襲頻率分布。其中,除臺灣本島約200公里的「A區」以內,過境颱風的侵襲機率(主要以7級平均風或11級陣風侵襲或有發生災害颱風)佔95.2%,C及B區者佔4.8%。


二、侵臺颱風的路徑分類


圖3a-d為圖1雜亂無章之侵臺颱風路徑所作之分類圖,此為「類比法」預報所必須。其中圖3a為西行颱風相對於臺灣的路徑分類。計分5大類,各大類中又分小類。係以西行颱風路徑通過122°E經線為準,再以所經緯度不同為依據。圖3b為北行颱風分類,以中央山脈為界分為6、7兩類,係以22°N為準。另外,第8類為來自太平洋的轉向颱風,以121°E為分類依據。第9類為來自南海颱風,以120°E為分類依據。圖3c稱「O」類颱風,雖不侵襲臺灣,但仍可影響臺灣降雨。圖3d為西行與北行颱風移向定義及O類颱風之移向分類。圖4a為根據圖3a-b路徑分類所作1897-1996年間各類別颱風發生次數及頻率統計。圖4b為百年間颱風之登陸地區次數及其發生頻率統計。藉作工程界及有關單位之應用參考。


三、對侵臺颱風「8位數」的分類碼
──預報之「類比法」應用,端賴於此
表1為侵臺颱風8位數分類碼說明。8位碼中,路徑碼佔5位,特著重登陸臺灣颱風者,舉凡過山時路徑分裂、連續、彎曲等均已考慮在內。另外,強度碼一位,由A至E。範圍碼2位,各以30kt與50kt風半徑(公里)表出。藉此8位數之「分類碼」,侵臺颱風無論路徑、強度、風力半徑等特性,均已一覽無餘。我們作有百年(1897-1996)凡666個颱風(含"O"類)之此項分類統計,藉供預報參考應用。為利於使用者方便,以下並作實例說明。


四、颱風自由過山(路徑為連續者)與分裂過山問題

此為侵臺颱風最有興趣的課題。在臺灣中尺度之中央山脈影響下,侵臺颱風常可見山脈背風面的副低壓中心取代原颱風中心之事實,且副中心「生成」處,常為「無風」,也「無雨」。故對其預報有其特別重要性。此處先討論此兩類颱風,即「自由」過山與「分裂」過山颱風發生條件,此可參見圖5a-b與6a-b。圖5a為「自由過山」颱風之流場,為1959年8月29日13 Z瓊安(Joan)之例。此處特標出颱風氣流之進入角(α),此處定義為颱風進入氣流與中央山脈「長軸方向」的夾角(見如圖),常可以彭佳嶼之風向表示。反之,圖5b為分裂過山颱風之流場,係1955年8月23日16 Z艾瑞絲(Iris)之例。其流場上最大不同為山脈迎風面有「滯留區」(stagnation zone),背風面有「尾流區」(wake zone)(風速均定義為<10kt,且風向不定)。由圖並可見氣流進入角α為甚大。圖6a為1949-1996年間共26次「自由過山」之颱風路徑圖(參見報告6「百年颱風路徑圖集及其應用」)。藉圖立可見,幾乎所有「自由過山」颱風,在過山前二個緯度範圍內,其移向略均為正對中央山脈,即:此處所謂β角為90°。圖6b為相同年間計凡18次「分裂過山」之颱風路徑圖。藉圖可見,略均發生在黃色區之「三角形範圍」中,且其移向均為西北,即β角∼150°。
以上討論,可將「自由」與「分裂」過山颱風條件可寫成如表2。

表2:侵臺颱風「自由」過山與「分裂」過山之條件
A.以颱風移向與中央山脈長軸方向間之角度()表示:
  a.自由過山: 70°≦β≦110°,與颱風強度無關。
b.分裂過山:110°<β≦170°,與颱風強度無關。
B.以颱風氣流方向與中央山脈長軸方向之角度()表示之:
  a.自由過山:α≦70°
b.分裂過山:α>70°
註:A部份為必要條件,B部份為輔助條件。

 


五、侵臺颱風路徑預報之「關鍵區」(key area)觀念──地形與颱風流場交互作用分析
由於中央山脈影響,在各類路徑中常可見某些「區域性」之特徵,或稱「關鍵區」,足可供各類路徑之分析與預報。圖7a為西行颱風遇山路徑預報之關鍵區及其分布圖,計可分為「10」區。各主要關鍵區均將作實例討論。又圖7b為北行颱風受山脈影響路徑預報之關鍵區及其分布圖,後面將再討論。
此處之路徑「關鍵區」,可被認為颱風受大規模導引氣流「遇山」及颱風流場「遇山」影響下之結果。圖8a-b給出一些大規模流場及颱風流場遇山的一些較典型之例。又圖8c-e為颱風環流遇山可能影響路徑變化的一些可能結果。


六、西行颱風關鍵區「2」處颱風路徑變化
圖10給出西行第一類颱風在關鍵區「2」處實際路徑變化之例。藍色區為以50公里為半徑所作出之「關鍵區」,可發現在此區內,颱風中心西南行與西北行之機會略各為一半,即各為50%。本圖在預報上應用及實例,將見網頁之主文,不另贅述。


七、西行颱風關鍵區「8」處之颱風路徑變化
──颱風「分裂」或「自由」過山
此亦即颱風是否「分裂」過山或「自由」過山之變化。其條件已見上述之第四節。此處僅給出其實例及模擬之結果。
圖11a-c為分裂過山之1959年9月3日魯依絲(Louise)颱風之例。由圖a可見山脈西側有3個副低壓中心,如以位置來分,自北向南定為L1、L2、L3,但最後為L2增強以取代原中心,其位置並在原消失颱風中心之南。圖12a-d為簡國基(2000)博士論文所作之1990年Dot颱風之「數值模擬」,亦可見取代之分裂中心係在主中心之南。圖13a-g為「水工模擬」之例(王時鼎,1980,係黃榮鑑博士代為製作)。
圖14a-c為自由過山之1959年8月29日瓊安(Joan)颱風之例。由圖明顯可見,過山時並無副中心之產生,中心過山時路徑為連續者。由圖並可見當其過山時「流場」有「變形」(亦即等壓線呈非對稱分布),其路徑亦見有「彎曲」。
圖15a-g給出類此自由過山颱風之「水工模擬」之例(由鮑咸平教授所作),不但可見出路徑之「彎曲」,且可見出速度上之「變化」。


八、北行颱風關鍵區「1」處之颱風路徑變化
──颱風「分裂」,抑不受影響
圖7b即為上已提及之北行颱風之關鍵區及其分布圖。計關鍵區有5,各如圖示。
以下為就關鍵區「1」之討論。圖16為1979-1996年間山脈東側北上之第6類颱風之例。注意在紅線以西區域內,北上之颱風均為由山脈西北側之「副中心」取代原颱風中心。其所以如此的原因,乃為原中心的「核心」區已遭地形破壞,因而強度迅速減弱之故。

第6類颱風副中心取代與否條件,經調查及分析可得:

1.「中心須在紅色區西方北行,其邊界距山略在0.5緯度內」。
2. 與強度無關。
3. 此時必須不受冷高壓之東北季風共伴影響(見後)。

以上即為關鍵區「1」之條件。

 

圖17為1962年凱蒂(Kit)颱風自山脈東側北行,而最後為山脈西北側之副低壓中心所取代之實例。因該圖之颱風路徑變化均符含以上之「三條件」。
圖18即為類似圖17之颱風動態變化之水工模擬。可明顯見出,當該中心在關鍵區「1」以內北行,最後乃為副中心所取代,因水工模擬圖可明顯見出颱風環流係被分割成「內圈」(或稱內區),與外圈(外區),最後「內圈」環流被「外圈」所吸收,並因外圈環流之渦度「重建」,因而取代原中心。
圖19為有關類此北行「分裂型」颱風之數值模擬(黃清勇,2000),可謂與實際圖17情形甚相一致。
圖20為在關鍵區「1」以外之北行颱風,1957年佛琴尼(Virginia)颱風之例,雖有副中心之發展,但因原中心距山較遠,核心部分未被破壞,致有「不被取代」之事實。 圖21之水工模擬正好具體說明此項事實,但仍可見由於山脈存在,渦旋路徑有「繞山北行」之勢。


九、北行颱風關鍵區「2」處之颱風路徑變化
──颱風中心未遇山,但仍為被分裂之副中心取代之事實
此可參見圖7b,即北行颱風受山脈影響路徑預報之關鍵區及其分布圖。有關關鍵區「2」之決定可參見圖22,由圖,略在海峽中線(見紅線)以東之北行颱風均有見,其原中心雖未遇山,但仍被山脈西北側之副中心所取代,此可參見圖23,在關鍵區「2」內1977年賽洛瑪(Thelma)颱風被副中心取代之例,而圖24即為類似賽洛瑪颱風動態之「水工模擬」之例。


十、颱風受中央山脈影響路徑變化模式
以上已就西行與北行颱風「重要」關鍵區之颱風「動態」作了「實例」說明與「水工」及「數值」模擬之介紹。即因受中央山脈之影響,而使侵臺颱風路徑出現了各式各樣之變化。圖25即為各類颱風受中央山脈影響不同變化之模式圖。圖a-f為西行(或東行)自由過山颱風路徑變化模式圖。圖g-k為西行颱風遇山,由山脈西側之副中心取代之各類模式圖。
圖e-q為北行颱風受山脈影響路徑變化之例,仍見有雖颱風中心並未「遇山」,但仍被所謂「副中心」取代之事實。而圖r-v為第1類(r與s)及第5類(t-v)颱風受山影響路徑變化之例。在上述圖7a與7b中各關鍵區即用以「決定」此項路徑變化(a-v)之用者。另外圖w-y,即為未能歸入上述各類之特例。另外,圖26a-x亦為實際颱風路徑變化圖例,並均標出各颱風之名稱,藉供查考。


十一、侵臺颱風之標準「流型」(flow regime)


可發現一項對「旋流」或「颱風」遇山之「流型」模式圖,甚富應用與理論探索價值。圖27即為在颱風旋流情形下,中央山脈上風面在「外圈」中出現之4類「流型」(flow regime)模式圖。即:(a)沿山流,(b)阻擋流或稱繞山流,(c)非阻擋流或稱爬山流,及(d)即(b)與(c)之組合流(下層為b型,上層為c型)。另外,圖28即為所謂颱風「內圈」與「外圈」之觀念及定義,此處係認定半徑為100公里以內為「內圈」,此略與中央山脈寬度相若。「內圈氣流」基本上由於氣流軌跡曲率大,不能越山,故僅上述之「外圈」才有所謂四類「流型」的意義。各類流型可以(1)氣流進入角「α」,即颱風氣流與中央山脈長軸方向之夾角及(2)夫如數(Fr,Froude number) 之大小加以界定,可參見「侵臺颱風流型及其應用」一文。「流型」是可以根據α與Fr大小作出預報的。圖29即為以α與Fr為座標之4類流型分類圖,可藉以作「流型」預報的基礎。


十二、颱風旋流遇山「流型」與侵臺颱風路徑走向
此在研究報告六──「百年颱風路徑圖集及其應用」一文中,已有專文論及。結論為:
1. 如颱風中心移近階段均保持為流型Ⅰ(圖26a),亦即「沿山流」時,即中心為「正對山脈」移動颱風將為「自由過山,過山時路徑為「連續」。
2. 如颱風中心移近階段均保持流型Ⅱ或Ⅳ,亦即「繞山流」,或下層為「繞山流」,上層為「爬山流」,即中心為「斜對山脈」移動,颱風將為「分裂過山」,過山時,路徑為「不連續」。
注意副中心處將為「無風」亦「無雨」,故上述事實的「判定」為極端重要。


十三、由自由過山與分裂過山實例之合成天氣圖所見之特徵

另外,此處可再參見圖30a、b。該兩圖各為「自由過山」颱風與「分裂過山」颱風,各在左下角之「17」方格處(即22°-23°N與121°-122°E間之方格)之「合成天氣圖」,個案次數一為24,一為46。藉圖可見斜向山脈移動颱風為「分裂過山」(圖30b),正向山脈移動為「自由過山」(該兩圖之原始颱風路徑參見圖6a與b)。另外圖31a、b為颱風各在「10」方格處之合成天氣圖(一為27次個例,一為64次個例)。圖31a為自由過山,圖31b為分裂過山(背風面已可見副中心)。圖30a、b與31a、b均為彭立博士所製作。各圖之氣壓為距平值(即各站之氣壓均減去其平均值而作出),故尚可看出兩類颱風在過山期間之強度變化,關於此,後再討論。