西南氣流實驗(SoWMEX)

西南氣流實驗(SoWMEX)
國立苗栗高級中學地球科學科劉承玨老師/國立台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

台灣位於副熱帶，是亞洲地區十分顯著之季風區。因此，台灣春末和夏季常有豪雨現象，包含梅雨季鋒面伴隨豪雨系統(5-6月)和颱風季豪雨系統。為了對這樣的降雨現象有更深入的了解，國科會和中央氣象局便展開了所謂的西南氣流實驗(SoWMEX, Southwest Monsoon Experiment)。SoWMEX於2008 年5 月15 日至6 月30 日與美國國家科學基金會資助的地形季風降雨實驗計劃(TiMREX)共同舉行實地密集觀測。

西南氣流實驗主要工作為加強西南氣流導致的豪大雨天氣系統之預測實驗，進一步改善現有短期定量降雨估計與預報精確度。這個計劃觀測地點為南海北部和台灣本島及臨近海域，實驗內容主要有下列三點：1)增加南海和台灣海峽大氣探空（飛機載投落送和船舶探空）的觀測資料量；2)針對台灣梅雨季（東亞夏季西南季風初期）探討南中國海西南氣流的熱動力性質；3)利用環島都卜勒雷達，國科會新增載有X 波段雙偏振雷達、美國NCAR S-波段雙偏振雷達、以及測雨雷達、自動氣象測站和地面GPS測站等儀器的車子，對西南季風環境下豪雨個案進行密集觀測、分析、診斷和研究。圖1為西南氣流實驗觀測位置分佈示意圖，藍點線代表飛機規劃投擲探空儀路線和位置，紅色線代表船舶探空位置，紅點為陸地探空位置。圖2為西南氣流實驗的熱動力性質之遙測觀測設備，從左上順時鐘旋轉分別為：日本都卜勒雷達、JW撞擊式雨滴譜儀、美國NCAR之SPOL雷達、1.25公分波長微波降雨雷達、韓國慶北大學垂直指向X波段降雨雷達、以及NCAR機載投落探空儀。

在颱風或是梅雨鋒面或豪雨天氣系統極端氣候的影響下，常在台灣地區引發的氣象災害，故對颱風、梅雨鋒面所引發豪雨之降雨量預報，是備受關注。西南氣流實驗的目的在改進台灣在西南氣流盛行季節，因豪雨瑱氣系統的空間尺度很小，且時間尺度也在0至36小時之內，若能在不同時間的間距進行降雨量的估計和預報，將可對現有防救災需求有所助益。加上台灣地區地形變化甚劇，同樣的天氣系統在不同地形的區域出現會造成不同降雨量，西南氣流實驗在空間或是時間上的研究尺度都較過去類似的研究為小。所以，西南氣流實驗希望達到的科學目標有：(1)瞭解西南氣流之熱動力性質以及其和梅雨鋒面與中尺度對流系統之發展、組織、以及維持等物理過程之關係； (2)探討中尺度對流系統的運動熱力以及微物理降雨過程特徵尤其是與豪大雨有關之微物理過程；(3)台灣地形與海陸交界對中尺度對流系統的激發與消散之影響；(4)發展雷達資料同化技術以及極短期定量降雨預報技術。 進而探討對台灣影響最直接的迫切問題：西南氣流所引發的豪雨為何有時在山區有時卻集中在平地？這個問題可以簡化成計算盛行風的福祿數（Froude number，由盛行風強度，流體穩定度及地形高度組合而成之參數）。然而，在複雜地形環境下福祿數的計算並不容易，且氣流受到地形影響所造成的結果相當複雜，因此，必須要有密集且正確的觀測資料才可能計算出較正確的降雨量。

圖1：西南氣流實驗觀測位置分佈示意圖

圖2：西南氣流實驗的熱動力性質之遙測觀測設備

參考資料：
SoWMEX 網站 : http://sowmex.cwb.gov.tw/
2010SoWMEX實驗內容 ： http://sowmex.cwb.gov.tw/2010/index.php
A brief Summary of Southwest Monsoon Experiment (SoWMEX) 2010
http://sowmex.cwb.gov.tw/2010/da … y-of-SoWMEX2010.pdf