定量降雨預報技術

本中心持續進行結合雷達資料之極短期定量降雨預報技術之研發工作,目前可即時取得中央氣象局四座都卜勒雷達之回波及徑向速度場觀測資料,並修正雷達資料處理流程,去除海平面1公里以下資料以及回波值小於10dBZ之觀測資料,以及使用新的觀測誤差變異數。觀測資料經前置處理後,再利用WRF中尺度數值預報之三維資料同化系統,將最新觀測資料融合至模式初始場中,進行0~6小時定量降雨系集預報實驗。修正雷達資料同化參數,並測試數個實際颱風觀測個案,以模擬真實颱風狀況下之降雨預報。目前極短期定量降雨預報系統雛型已開發完成,每日可進行四次(6小時一次)雷達資料同化,並進行30小時的預報作業。資料同化策略皆為cold start,也同化傳統觀測資料及GPS掩星資料,00時的作業化流程如圖1所示。
每日00時雷達資料同化流程示意圖
圖1、每日00時雷達資料同化流程示意圖
利用上述雷達資料同化自動化模組,進行2012年6月初一場梅雨事件的預報實驗,以6月10日00時開始的預報結果及其與本中心系集預報實驗的比較,如圖8 所示。圖中上排為3小時累積降雨,下排為6小時累積降雨,左欄為系集的結果,中間欄是僅同化徑向風,右欄則是同化徑向風和回波值,結果顯示有同化雷達資料的模式預報結果,比系集平均還要接近實際觀測累積降雨。
Preliminary result of radar data assimilation system compared with ensemble experiments conducted by TTFRI
圖 2. 預報起始時間為6月10日00時的結果及其與本中心系集預報實驗的比較。圖中上排為3小時累積降雨,下排為6小時累積降雨,左欄為系集的結果,中間欄是僅同化徑向風,右欄則是同化徑向風和回波值
從2012年6月9日18時起至6月12日12時止,計算該降雨事件之總預兆得分Threshold Score(TS值),結果如圖3及圖4所示。以3小時累積降雨量來看,在不同降雨門檻值的情況下,系集的表現略優於雷達資料同化的結果,而只同化徑向風和同時同化徑向風及回波的表現相當;以6小時累積雨量而言,系集預報平均降雨在小雨的表現較佳,大雨則較差,雷達資料同化介於中間,而同時同化徑向風及回波的結果,則比只同化徑向風的結果好。
Threshold scores for 3 hours accumulated
(a)
(b)
圖3 不同降雨門檻值下之3小時累積降雨預兆得分值。圖3(a)為僅同化徑向風與同時同化徑向風與回波值之比較;圖3(b)為同時同化徑向風和回波值之雷達資料同化結果與系集平均之比較。
Threshold scores for 3 hours accumulated
(a)
(b)
圖4 不同降雨門檻值下之6小時累積降雨預兆得分值。圖4(a)為僅同化徑向風與同時同化徑向風與回波值之比較;圖4(b)為同時同化徑向風和回波值之雷達資料同化結果與系集平均之比較。
2012年泰利颱風個案預報結果如下圖所示,圖5及圖6分別為2012年6月20日14時及20時開始往後各預報六小時的累積降雨量和真實降雨的比較,由圖5中可看出預報結果和真實觀測降雨已經相當接近,圖6中顯示模式預報累積降雨位置和實際觀測位置一致,唯模式預報之雨量稍微高估,由結果可看出雷達資料同化針對此颱風個案可得到不錯之預報降雨,本中心未來將繼續進行長時間的預報及評估此方法於其他案例的表現。
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圖5 2012年6月20日14時起六小時累積真實觀測降雨(左圖),及模式預報降雨(右圖)之比較
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圖6 2012年6月20日20時起六小時累積真實觀測降雨(左圖),及模式預報降雨(右圖)之比較

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