作者:劉宇其 | 《國立臺灣大學大氣科學系》研究生

今年第一號颱風(尼伯特)在7/7、7/8兩天侵襲臺灣,颱風眼並於八號清晨由臺東太麻里附近登陸,近中心猛烈的強風豪雨造成臺東市、太麻里鄉及綠島、蘭嶼空前的災害,而臺東測站更飆出了57.2m/s(相當於17級)的瞬間最大陣風,打破了1901年設站以來的陣風紀錄,另外中心南側的大武也出現41.3m/s(相當於13級)的強陣風,擠進了設站以來的前五名。相較於臺東及南臺灣的風狂雨驟,暴風圈邊緣輕掃的中部以北地區,在中央山脈的庇蔭下則顯得風平浪靜,和原本強颱來勢洶洶的預期落差甚大;而這次颱風來襲之前,許多人不免聯想到去年也是由東部登陸的蘇迪勒颱風,臺北的歪腰郵筒、梧棲被折斷的風力發電機和高雄飛起來的機車仍記憶猶新,對比於當時全臺大範圍的強風豪雨,這次就顯得更加不如預期。

其實這兩個颱風除了路徑不同外,「結構」的不同也是導致兩個颱風這麼不一樣的主要原因。從登陸點附近測站的觀測資料就可以看出些端倪,去年的中度颱風蘇迪勒登陸花蓮縣秀林鄉時,登陸點以北60公里處的蘇澳測站(圖1)出現了66.1m/s(>17級)的強陣風,而若以颱風天停班停課的標準(平均風≥7級或陣風≥10級)做為達到強風的條件,蘇迪勒影響期間蘇澳達放假標準的時間共31個小時,且當颱風中心距離蘇澳還有310公里時,風力就已經超過放假標準,顯示蘇迪勒颱風強風的範圍相當廣泛。而同樣位於強烈颱風尼伯特登陸點北側約50公里的成功氣象站(圖2),在颱風登陸臺東太麻里時僅測得36.4m/s(12級)的陣風,颱風影響期間達放假標準的時間只有8個小時,雖然是強烈颱風,不但與中心相似距離的測站陣風風速較小,而且風力開始符合放假標準時,颱風中心距離測站只剩下150公里,顯示尼伯特暴風圈內強風的範圍比蘇迪勒更窄、更向中心集中。透過兩個颱風的比較我們發現一個強烈颱風對於距中心50-60公里的測站影響竟然遠不及一個中度颱風,而這也隱含除了進中心風速的「強度」之外,颱風強風範圍的「大小」也牽動著對各地風雨的影響。

颱風消息中氣象局會以「七級風暴風半徑」及「十級風暴風半徑」兩項資料敘述颱風的大小,可是颱風形成後大部分的時間都位在毫無觀測站的海上,平時仰賴的船舶觀測遇到颱風走得走逃得逃,既使颱風真的經過一些島嶼,島上的測站也可能因為地形因素而代表性不足。所以現在暴風半徑的估計必須得依靠氣象衛星的觀測,可是位在900公里高的繞極衛星要如何測量暴風半徑呢?

聽過「吹皺一池春水」嗎?沒聽過應該也喝過湯吧?相信大家應該都習慣在熱湯入口前吹幾口氣讓湯散點熱,此時會看到湯的表面掀起一些漣漪,而當你越用力地吹氣,掀起的「波濤」也越劇烈。因此我們可以從「波濤的劇烈程度」透過經驗計算反推你吹氣的強度,而衛星觀測其實就是在觀測海表面波浪的起伏程度,再用經驗式回推出海面上風場的分布,預報員於是可進一步用衛星計算的結果估計暴風半徑。圖3及圖4分別是蘇迪勒颱風、尼伯特颱風登陸前衛星推算的風場,兩相比較下可見近中心風速尼伯特颱風比蘇迪勒颱風劇烈,可是論大小則是蘇迪勒颱風技高一籌,會造成這麼廣範圍的強風也是可以預期的了。

看到這兩張圖,是不是對這兩個颱風結構上的差異有點feel了呢?

然而畢竟由衛星觀測颱風還是處在遠觀的階段,而且這樣的觀測技術在下大雨的區域會有所誤差。所以當颱風有侵襲臺灣的可能時,氣象局會啟動「追風計劃」,直接派飛機及觀測人員實際到颱風的外圍走一遭,並沿路空投可以測量風向、風速的觀測儀器-「投落送」,預報員會使用「投落送」落到海表面瞬間所傳回的風向、風速資料做為訂定暴風半徑大小的依據,而這樣直接的觀測資料,可信度又比衛星觀測更高。不過大氣的發展瞬息萬變,執行追風計畫的時間點通常會在颱風侵襲臺灣的前一天,當颱風真正要登陸的那一剎那,颱風的結構是不是還維持在執行追風計畫當下的樣子?其實每一次的情形都不盡相同,所以能有更高密度的颱風觀測,對於颱風預報或認識有相當大的助益。颱洪中心目前正在推動無人飛機探空系統,將是未來另一個觀測颱風的方式,而且無人飛機能直接穿越颱風螺旋雨帶、強對流等風雨最大的位置,將更能掌握風雨分布的情形,讓預報員、防災單位以及所有想認識颱風的人有更多實用的資訊!

圖1.(a)藍線:蘇迪勒颱風路徑;紅點:蘇澳氣象站的位置(摘自中央氣象局颱風資料庫)
圖1.(a)藍線:蘇迪勒颱風路徑;紅點:蘇澳氣象站的位置(摘自中央氣象局颱風資料庫)
圖1.(b)蘇迪勒颱風襲臺時蘇澳測站風速時序圖,藍線:平均風風速;紅線:陣風風速;紫線:陣風放假標準(十級風,≥24.5m/s);綠線:平均風放假標準(七級風,≥13.9m/s);黃色陰影為達到放假標準的時段
圖1.(b)蘇迪勒颱風襲臺時蘇澳測站風速時序圖,藍線:平均風風速;紅線:陣風風速;紫線:陣風放假標準(十級風,≥24.5m/s);綠線:平均風放假標準(七級風,≥13.9m/s);黃色陰影為達到放假標準的時段
圖2. (a)藍線:尼伯特颱風路徑;紅點:成功氣象站的位置(摘自中央氣象局颱風資料庫)
圖2. (a)藍線:尼伯特颱風路徑;紅點:成功氣象站的位置(摘自中央氣象局颱風資料庫)
圖2. (b)尼伯特颱風襲臺成功測站風速時序圖,藍線:平均風風速;紅線:陣風風速;紫線:陣風放假標準(十級風,≥24.5m/s);綠線:平均風放假標準(七級風,≥13.9m/s);黃色陰影為達到放假標準的時段
圖2. (b)尼伯特颱風襲臺成功測站風速時序圖,藍線:平均風風速;紅線:陣風風速;紫線:陣風放假標準(十級風,≥24.5m/s);綠線:平均風放假標準(七級風,≥13.9m/s);黃色陰影為達到放假標準的時段
圖3.登陸花蓮前約24小時,蘇迪勒颱風的衛星風場掃描(圖片摘自:Remote Sensing System網頁)
圖3.登陸花蓮前約24小時,蘇迪勒颱風的衛星風場掃描(圖片摘自:Remote Sensing System網頁)
圖4.登陸臺東前約12小時,尼伯特颱風的衛星風場掃描(圖片摘自:Remote Sensing System網頁)
圖4.登陸臺東前約12小時,尼伯特颱風的衛星風場掃描(圖片摘自:Remote Sensing System網頁)
http://www.ttfri.narl.org.tw/sp/wp-content/uploads/2016/08/圖1b風速時序圖-1024x453.pnghttp://www.ttfri.narl.org.tw/sp/wp-content/uploads/2016/08/圖1b風速時序圖-150x150.png編輯團隊文章颱風作者:劉宇其 | 《國立臺灣大學大氣科學系》研究生 今年第一號颱風(尼伯特)在7/7、7/8兩天侵襲臺灣,颱風眼並於八號清晨由臺東太麻里附近登陸,近中心猛烈的強風豪雨造成臺東市、太麻里鄉及綠島、蘭嶼空前的災害,而臺東測站更飆出了57.2m/s(相當於17級)的瞬間最大陣風,打破了1901年設站以來的陣風紀錄,另外中心南側的大武也出現41.3m/s(相當於13級)的強陣風,擠進了設站以來的前五名。相較於臺東及南臺灣的風狂雨驟,暴風圈邊緣輕掃的中部以北地區,在中央山脈的庇蔭下則顯得風平浪靜,和原本強颱來勢洶洶的預期落差甚大;而這次颱風來襲之前,許多人不免聯想到去年也是由東部登陸的蘇迪勒颱風,臺北的歪腰郵筒、梧棲被折斷的風力發電機和高雄飛起來的機車仍記憶猶新,對比於當時全臺大範圍的強風豪雨,這次就顯得更加不如預期。 其實這兩個颱風除了路徑不同外,「結構」的不同也是導致兩個颱風這麼不一樣的主要原因。從登陸點附近測站的觀測資料就可以看出些端倪,去年的中度颱風蘇迪勒登陸花蓮縣秀林鄉時,登陸點以北60公里處的蘇澳測站(圖1)出現了66.1m/s(>17級)的強陣風,而若以颱風天停班停課的標準(平均風≥7級或陣風≥10級)做為達到強風的條件,蘇迪勒影響期間蘇澳達放假標準的時間共31個小時,且當颱風中心距離蘇澳還有310公里時,風力就已經超過放假標準,顯示蘇迪勒颱風強風的範圍相當廣泛。而同樣位於強烈颱風尼伯特登陸點北側約50公里的成功氣象站(圖2),在颱風登陸臺東太麻里時僅測得36.4m/s(12級)的陣風,颱風影響期間達放假標準的時間只有8個小時,雖然是強烈颱風,不但與中心相似距離的測站陣風風速較小,而且風力開始符合放假標準時,颱風中心距離測站只剩下150公里,顯示尼伯特暴風圈內強風的範圍比蘇迪勒更窄、更向中心集中。透過兩個颱風的比較我們發現一個強烈颱風對於距中心50-60公里的測站影響竟然遠不及一個中度颱風,而這也隱含除了進中心風速的「強度」之外,颱風強風範圍的「大小」也牽動著對各地風雨的影響。 颱風消息中氣象局會以「七級風暴風半徑」及「十級風暴風半徑」兩項資料敘述颱風的大小,可是颱風形成後大部分的時間都位在毫無觀測站的海上,平時仰賴的船舶觀測遇到颱風走得走逃得逃,既使颱風真的經過一些島嶼,島上的測站也可能因為地形因素而代表性不足。所以現在暴風半徑的估計必須得依靠氣象衛星的觀測,可是位在900公里高的繞極衛星要如何測量暴風半徑呢? 聽過「吹皺一池春水」嗎?沒聽過應該也喝過湯吧?相信大家應該都習慣在熱湯入口前吹幾口氣讓湯散點熱,此時會看到湯的表面掀起一些漣漪,而當你越用力地吹氣,掀起的「波濤」也越劇烈。因此我們可以從「波濤的劇烈程度」透過經驗計算反推你吹氣的強度,而衛星觀測其實就是在觀測海表面波浪的起伏程度,再用經驗式回推出海面上風場的分布,預報員於是可進一步用衛星計算的結果估計暴風半徑。圖3及圖4分別是蘇迪勒颱風、尼伯特颱風登陸前衛星推算的風場,兩相比較下可見近中心風速尼伯特颱風比蘇迪勒颱風劇烈,可是論大小則是蘇迪勒颱風技高一籌,會造成這麼廣範圍的強風也是可以預期的了。 看到這兩張圖,是不是對這兩個颱風結構上的差異有點feel了呢? 然而畢竟由衛星觀測颱風還是處在遠觀的階段,而且這樣的觀測技術在下大雨的區域會有所誤差。所以當颱風有侵襲臺灣的可能時,氣象局會啟動「追風計劃」,直接派飛機及觀測人員實際到颱風的外圍走一遭,並沿路空投可以測量風向、風速的觀測儀器-「投落送」,預報員會使用「投落送」落到海表面瞬間所傳回的風向、風速資料做為訂定暴風半徑大小的依據,而這樣直接的觀測資料,可信度又比衛星觀測更高。不過大氣的發展瞬息萬變,執行追風計畫的時間點通常會在颱風侵襲臺灣的前一天,當颱風真正要登陸的那一剎那,颱風的結構是不是還維持在執行追風計畫當下的樣子?其實每一次的情形都不盡相同,所以能有更高密度的颱風觀測,對於颱風預報或認識有相當大的助益。颱洪中心目前正在推動無人飛機探空系統,將是未來另一個觀測颱風的方式,而且無人飛機能直接穿越颱風螺旋雨帶、強對流等風雨最大的位置,將更能掌握風雨分布的情形,讓預報員、防災單位以及所有想認識颱風的人有更多實用的資訊!Typhoon and Flood Knowledge Sharing Network