國研院颱洪中心研究極端天氣現象,建置山區降雨研究雷達

作者 | 發布日期 2014 年 09 月 09 日 16:41 | 分類 環境科學 , 科技教育
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臺灣是自然災害頻繁的小島,其中颱風最盛。過去的颱風如敏督利、莫拉克,造成災情的往往是伴隨而來的西南氣流,甚至還有小林村滅村悲劇。為了避免出現下一個小林村悲劇,以及瞭解極端天氣現象,以做為未來預測的基石,國家實驗研究院台灣颱風洪水研究中心建置了可移動式「雙偏極化降雨研究雷達觀測基地」,平時即收集研究數據,在災難即將降臨前,能提早偵測到山區豪雨,即早撤離,避免大量傷亡。



這顆研究雷達架設在高雄山區,屬於研究用途,研究在地的極端天氣現象。除了收集供氣象學者研究困擾臺灣的西南氧流等極端天氣現象,這顆雷達的數據也能與既有的觀測設備整合,整合的數據加入西南氣流觀測網,供學者研究使用。

料敵從寬 山區雨量知多少?

中央氣象局對於大雨、豪雨、大豪雨的定義分別是 24 小時內降下 50、130、200 毫米的雨量,但台灣颱風或西南氣流卻可能在 1 小時內帶來超過 100 毫米的雨量。若豪雨正好發生在山區,很容易引發山崩、土石流等災害;雨水進一步沿著山坡、溪谷累積至低窪地區,就會淹水;甚至河水夾帶的滾滾砂石,沿途而下摧毀一座座橋梁。

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 ▲ 小林村的慘況至今難以抹滅

目前山區豪雨災害之預警主要依賴雨量站即時觀測雨量,但受限於山區地形、植被及交通等因素,雨量站不易架設與維運,因此數量不多,提供的資訊有限。若能以氣象雷達偵測山區降雨,就不再是單點資料,而可進行全面性雨量推估,提高山區豪雨災害預警之準確性。

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應用前瞻科技 協助防災工作

國研院颱洪中心在 2011 年創立之初,即以西南氣流及山區豪雨為研究主題,規劃「西南氣流大氣水文整合觀測網」,其中第一要務為建置「雙偏極化降雨研究雷達觀測基地」。此基地已於 2013 年底在高雄市杉林區建置完成,雷達觀測半徑超過 150 公里,可涵蓋台南、高雄、屏東等地,並從今年 6 月開始進行日常觀測。目前運作順利,也逐漸展現提早發現山區降雨的功能。

作業氣象雷達一般都建置於海邊,用以推估山區雨量時,由於距離較遠,雷達電磁波的能量會衰減,又會受到山脈遮蔽,因此容易低估降雨量。颱洪中心建置的降雨雷達具可搬遷性,可深入山區複雜地形,較作業氣象雷達更接近山區強降雨,因此可以提早偵測到山區強降雨,並可進行較精細的山區降雨特性分析。

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 ▲ 佈署在山上的雷達站直接在潛在災區研究,必要時發出警訊撤離居民。

此外,颱洪中心所採用的是新一代的雙偏極化雷達,可同時發射水平及垂直極化的電磁波,利用這二種極化電磁波的相位差,在經過複雜的分析後,可得到計算降雨量時所需要的重要資訊,也就是雨滴大小與數量的對應關係。因此,雙偏極化雷達偵測雨量的準確度,比傳統雷達提高了 15% 以上。

颱洪中心的降雨研究雷達未來會將這些防減災所需要的重要資料,即時傳至中央氣象局,應用於土石流、山區崩塌等防災工作,提早通知民眾疏散,避免出現下一個小林村。

結合學研能量 建構領先地位

面對難以捉摸的西南氣流和強降雨系統,我們需要更高的降雨偵測準確度及更長的預警時間,而這有賴於更了解西南氣流導致豪雨發生的機制以及降雨系統的結構和特性。颱洪中心規劃明後年陸續建置剖風儀及無人飛機,利用這些前瞻觀測科技,加上現有的雙偏極化降雨雷達、試驗流域計畫、海研五號海上探空等,形成西南氣流大氣水文整合觀測網。

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除了協助提供災害預警時所需資料外,颱洪中心將進一步結合中央氣象局與學研界能量,包含臺灣大學、中央大學、文化大學等,進行西南氣流聯合觀測實驗,共同挑戰科技極限,提升降雨觀測、分析和預報能力,建構山區豪雨觀測和預報之領先地位。

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