黃士駿 蔡金剛

長(zhǎng)期開展氣象研究

在臺(tái)灣科技主管部門直接設(shè)立的重點(diǎn)研究機(jī)構(gòu)中，臺(tái)風(fēng)洪水研究中心是成立最晚的，但這并不代表它的重要性最低。

眾所周知，臺(tái)灣地處副熱帶及歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊相接處，常年有遭受臺(tái)風(fēng)、暴雨、干旱和寒潮及地震等自然災(zāi)害，且近年來有繼續(xù)增加的趨勢(shì)，因此臺(tái)灣科技主管部門自成立以來，一直非常重視對(duì)臺(tái)風(fēng)、洪水等自然災(zāi)害的研究。

臺(tái)灣光復(fù)后，島內(nèi)很快就成立了臺(tái)灣省氣象觀測(cè)所，專門從事氣象觀測(cè)、天氣預(yù)報(bào)和研究工作。1971年，臺(tái)當(dāng)局在該所基礎(chǔ)上成立隸屬于交通主管部門的“中央氣象局”（以下稱氣象主管部門），約有700余人，設(shè)有技術(shù)組、測(cè)政組、通訊電子組、應(yīng)用氣象組等部門，另外還有24處氣象站、3處氣象雷達(dá)站和8個(gè)潮汐觀測(cè)站，觀測(cè)項(xiàng)目包括：地面及高空氣溫、氣壓、風(fēng)力、風(fēng)向、雨量、云量，以及潮汐高度、落差、波浪周期、浪高、大氣污染程度、放射物沉降等。此外也進(jìn)行一些大氣化學(xué)項(xiàng)目的觀測(cè)。由于臺(tái)灣地區(qū)多山，且河川短促，每逢大雨季節(jié)極易造成水患，自上世紀(jì)80年代起，臺(tái)灣氣象主管部門陸續(xù)在島內(nèi)各山區(qū)設(shè)立自動(dòng)雨量站及遙測(cè)氣象站。

1983年以后，臺(tái)灣氣象主管部門又以任務(wù)編組方式，先后成立臺(tái)北氣象預(yù)報(bào)中心、氣象衛(wèi)星中心、氣象科技研究中心、資訊中心、地震測(cè)報(bào)中心和氣象儀器檢校中心，分別管理氣象預(yù)報(bào)、氣象衛(wèi)星資料接收和信息處理、地震測(cè)報(bào)以及和氣象儀器設(shè)備有關(guān)的業(yè)務(wù)。其中，臺(tái)北氣象預(yù)報(bào)中心是臺(tái)灣最大的天氣預(yù)報(bào)機(jī)構(gòu)，主要職責(zé)是發(fā)布多種天氣預(yù)報(bào)，包括區(qū)域性天氣預(yù)報(bào)、中期（3至7天）天氣預(yù)報(bào)、月長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)、漁業(yè)氣象預(yù)報(bào)、農(nóng)業(yè)天氣預(yù)報(bào)、山地觀光區(qū)天氣預(yù)報(bào)、突發(fā)性天氣預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)警報(bào)等。

此后臺(tái)灣氣象主管部門陸續(xù)購置了數(shù)臺(tái)大型計(jì)算機(jī)，于1988—1990年間先后投入業(yè)務(wù)應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了全球、區(qū)域、中尺度及臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。1990年又進(jìn)行了性能提升和改進(jìn)，配備了新一代超級(jí)電腦，從而建立了最佳的內(nèi)插客觀分析、T79全球譜預(yù)報(bào)模式以及嵌套的有限區(qū)域與臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)模式。1992年又建立即時(shí)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)，可在短時(shí)間內(nèi)迅速獲得天氣分析及預(yù)報(bào)所需的各種資訊，改進(jìn)為時(shí)短暫的區(qū)域性暴雨等劇烈天氣變化的預(yù)報(bào)能力，提早報(bào)警時(shí)間，發(fā)布0至12小時(shí)的即時(shí)天氣預(yù)報(bào)（即超短時(shí)天氣預(yù)報(bào)）。

臺(tái)灣氣象衛(wèi)星中心下設(shè)分析判讀、資料供應(yīng)、系統(tǒng)工程、圖像處理、極軌衛(wèi)星和同步衛(wèi)星等科室，負(fù)責(zé)24小時(shí)接收、處理及分析日本地球同步氣象衛(wèi)星（GMS）和美國極軌氣象衛(wèi)星下傳的信息資料。其中，從GMS衛(wèi)星可得到每小時(shí)1次的數(shù)字云圖資料，從極軌衛(wèi)星每天可接收處理4次5種不同頻道的資料，不但可為臺(tái)灣氣象主管部門各種預(yù)報(bào)作業(yè)提供重要觀測(cè)依據(jù)，而且也可用作為監(jiān)視暴雨中的中尺度對(duì)流系統(tǒng)和對(duì)臺(tái)風(fēng)中心進(jìn)行定位及強(qiáng)度估計(jì)。

氣象科技研究中心既擔(dān)負(fù)氣象科研的組織工作，又承擔(dān)具體課題的研究，下設(shè)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、氣象統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)、短期氣候預(yù)測(cè)、衛(wèi)星氣象與雷達(dá)氣象、臺(tái)風(fēng)研究等5個(gè)研究小組，主要從事數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、區(qū)域性暴雨及長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)研究，尤其側(cè)重于臺(tái)灣地區(qū)災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)技術(shù)，特別是臺(tái)風(fēng)和暴雨的預(yù)報(bào)方法。

臺(tái)當(dāng)局“國科會(huì)”（以下稱“臺(tái)灣科技主管部門”）曾在1971年邀請(qǐng)海內(nèi)外相關(guān)專家學(xué)者對(duì)臺(tái)灣如何展開大氣科學(xué)研究，尤其是如何減少臺(tái)風(fēng)災(zāi)害等問題進(jìn)行研討，并成立了臺(tái)風(fēng)研究聯(lián)系小組，協(xié)助推動(dòng)相關(guān)工作；1976年主持召開第一屆全臺(tái)灣大氣科學(xué)研究會(huì)；1978年與臺(tái)灣中研院共同舉辦臺(tái)灣地區(qū)災(zāi)變天氣研討會(huì)，并在臺(tái)灣南部沿海地區(qū)開展冬季季風(fēng)實(shí)驗(yàn)研究，獲得了重要?dú)庀笥^測(cè)數(shù)據(jù)。

1985年10月，臺(tái)灣科技主管部門成立大氣科學(xué)學(xué)科規(guī)劃委員會(huì)，聘請(qǐng)有關(guān)專家擔(dān)任規(guī)劃及協(xié)調(diào)委員，擬定5個(gè)大氣科學(xué)重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃：大尺度氣象研究；中尺度氣象研究；小尺度氣象研究；大氣物理；應(yīng)用氣象。其中，“臺(tái)灣地區(qū)中尺度實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱TAMEX） 的目的是增進(jìn)對(duì)區(qū)域性劇烈暴雨（暴雨）的了解，尤其是增進(jìn)對(duì)梅雨系統(tǒng)中尺度暴雨過程的了解，以改進(jìn)對(duì)暴雨的預(yù)報(bào)能力，減少因此而帶來的損失，并設(shè)法增加水資源利用的經(jīng)濟(jì)效益。

為了充分利用此項(xiàng)試驗(yàn)的加密觀測(cè)資料，以達(dá)到學(xué)術(shù)研究和改進(jìn)暴雨預(yù)報(bào)的目的，臺(tái)灣科技主管部門又在上世紀(jì)90年代組織實(shí)施了兩項(xiàng)后續(xù)研究計(jì)劃，即“TAMEX后續(xù)研究推動(dòng)計(jì)劃”和“POST-TAMEX預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)推動(dòng)計(jì)劃”，對(duì)于臺(tái)灣地區(qū)的梅雨鋒結(jié)構(gòu)、對(duì)流結(jié)構(gòu)及其與暴雨的關(guān)系、局域環(huán)流及地形對(duì)梅雨峰與中尺度對(duì)流系統(tǒng)的影響、降水預(yù)報(bào)技術(shù)等都做了大量研究，并取得了新的認(rèn)識(shí)和進(jìn)展，改進(jìn)了對(duì)暴雨和定量降水即時(shí)與超短時(shí)預(yù)報(bào)的能力，明顯提高了預(yù)報(bào)工作的水平。

進(jìn)入新世紀(jì)初年，臺(tái)灣科技人員在氣象及大氣研究方面取得的重要成果有：搜集歐洲中期預(yù)報(bào)中心（ECMWF）全球資料、美國國家氣象中心（NMC）全球資料、熱帶海洋與全球大氣計(jì)劃（TOGA）海上浮球資料、海洋溫度及長(zhǎng)波輻射等衛(wèi)星資料；對(duì)海陸、山坡的局部環(huán)流與對(duì)流系統(tǒng)的關(guān)系資料進(jìn)行分析與模擬；對(duì)臺(tái)風(fēng)經(jīng)過臺(tái)灣的雷達(dá)、路徑與分裂的分析，研究臺(tái)風(fēng)生成動(dòng)力、臺(tái)風(fēng)的水文及數(shù)值模擬及建立臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)庫；臺(tái)灣地區(qū)低層噴流的特性、季風(fēng)環(huán)流內(nèi)的擾動(dòng)與中尺度對(duì)流系統(tǒng)的關(guān)系、暴雨與地形效應(yīng)，及重力波與暴雨的關(guān)系；局部環(huán)流的特性、環(huán)流資料觀測(cè)與分析及模擬，建立數(shù)據(jù)庫，探討水循環(huán)及能量特性；研究大氣環(huán)流即時(shí)診斷分析，分析東亞季風(fēng)的特性，分析中緯度天氣系統(tǒng)、太平洋洋溫與季風(fēng)的關(guān)系，分析梅雨期大尺度環(huán)流的時(shí)空特性，探討水循環(huán)及能量分布特性，并發(fā)展數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的模式及其應(yīng)用；收集衛(wèi)星導(dǎo)求海洋表面風(fēng)資料，以了解對(duì)流、輻射等作用在短期氣候變化中所扮演的角色，針對(duì)熱帶動(dòng)力對(duì)東亞梅雨期大氣環(huán)流的影響進(jìn)行分析與模擬，研究東亞季風(fēng)的季節(jié)與年際變化的關(guān)系；研析南海季風(fēng)實(shí)驗(yàn)資料，了解季風(fēng)肇始、低頻震蕩的特性、確定南海與四周的熱力差異對(duì)季風(fēng)環(huán)流及多重尺度過程，與對(duì)東亞季風(fēng)肇始及后續(xù)演變的影響等。

目前，臺(tái)灣正在開展的氣象類大型研究計(jì)劃主要有：氣象主管部門組織實(shí)施的“氣象科技研究發(fā)展中程綱要計(jì)劃”，分6年（2010—2015年）執(zhí)行，目的在于隨時(shí)掌握氣象高科技技術(shù)的研發(fā)趨勢(shì)，并針對(duì)氣候監(jiān)測(cè)、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)等問題進(jìn)行深入研究，開發(fā)或引進(jìn)最新預(yù)報(bào)技術(shù)，以期提升臺(tái)灣氣象科技水準(zhǔn)，提高氣象預(yù)報(bào)效能。該計(jì)劃迄今取得的成果包括：初步分析臺(tái)灣近百年異常干旱期，顯示花蓮極端干旱期出現(xiàn)頻率的增加現(xiàn)象最為明顯，臺(tái)東在上世紀(jì)70年代之后也有增加的情形，臺(tái)北、臺(tái)中和臺(tái)南在上世紀(jì)60年代后發(fā)生的事件數(shù)量明顯多于60年代之前，顯示干旱發(fā)生頻率有逐漸增多的趨勢(shì)；研發(fā)全球氣象數(shù)值預(yù)報(bào)模式技術(shù)，嘗試引進(jìn)美國國家環(huán)境預(yù)測(cè)中心新版地表模式（Noah）版本，以提升對(duì)地表過程對(duì)于大氣影響的預(yù)測(cè)能力。

發(fā)展“鄉(xiāng)鎮(zhèn)逐時(shí)天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)”也是臺(tái)灣氣象主管部門正在積極努力的一個(gè)方向，目的是以動(dòng)力數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式為基礎(chǔ)，開發(fā)動(dòng)力統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的精致化天氣預(yù)報(bào)方法及技術(shù)，建立逐時(shí)天氣預(yù)測(cè)模型，提供全臺(tái)灣（包括金門及馬祖）368個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)市的逐時(shí)天氣預(yù)報(bào)的作業(yè)化指引，以滿足各行各業(yè)生產(chǎn)和民眾出行對(duì)氣象預(yù)報(bào)的細(xì)致度需求，以及提升對(duì)災(zāi)害性天氣的提早預(yù)報(bào)能力。該計(jì)劃目前取得的成果包括：完成2005—2010年的網(wǎng)格點(diǎn)地面氣象重分析場(chǎng)，以提供接近真實(shí)的2.5公里解析度網(wǎng)格點(diǎn)的氣象分析場(chǎng)資料；建立通用克利金法分析地面露點(diǎn)溫度場(chǎng)及地面相對(duì)濕度場(chǎng)模組的即時(shí)作業(yè)自動(dòng)化流程，并匯入數(shù)據(jù)庫管理；完成WRF程式的區(qū)域模式系集預(yù)報(bào)作業(yè)系統(tǒng)，以解決臺(tái)灣復(fù)雜環(huán)境條件下天氣變化的不確定性，以產(chǎn)制精致化預(yù)報(bào)的預(yù)報(bào)指引；引進(jìn)美國國家大氣研究中心的多普勒雷達(dá)變分分析系統(tǒng)同化技術(shù)，并配合引進(jìn)美國對(duì)流系統(tǒng)的三維氣象預(yù)測(cè)技術(shù)，以改善島內(nèi)暴雨預(yù)測(cè)技術(shù)；針對(duì)臺(tái)灣地區(qū)弱綜觀環(huán)境下的午后對(duì)流發(fā)展條件，建立本土化的預(yù)報(bào)因子；開發(fā)未來30與60分鐘風(fēng)暴活躍度預(yù)報(bào)技術(shù)，首先在2010年臺(tái)北市花博會(huì)期間，以花博會(huì)場(chǎng)進(jìn)行單點(diǎn)天氣預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)，2011年第4季起針對(duì)南臺(tái)灣128個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)市區(qū)發(fā)布鄉(xiāng)鎮(zhèn)預(yù)報(bào)，進(jìn)行階段性試運(yùn)營(yíng)，將天氣預(yù)報(bào)的精細(xì)度由原先以22個(gè)縣市為分區(qū)提升至對(duì)每一鄉(xiāng)、鎮(zhèn)、市、區(qū)都發(fā)布各自的天氣預(yù)報(bào)，并且將一天分成8個(gè)時(shí)段，詳細(xì)預(yù)報(bào)2天內(nèi)的天氣變化，以及7天內(nèi)每12小時(shí)的天氣信息。

成立臺(tái)風(fēng)洪水研究中心

應(yīng)該指出的是，2003年成立的臺(tái)灣災(zāi)害防救科技中心，其任務(wù)便包括研究如何預(yù)防和減輕臺(tái)風(fēng)、洪水在內(nèi)的氣象災(zāi)害和洪旱災(zāi)害。之所以把其中的臺(tái)風(fēng)和洪水挑出來，單獨(dú)列為研究對(duì)象，是鑒于臺(tái)灣島位于亞洲大陸邊緣，接近西太平洋赤道海區(qū)，恰好處在熱帶生成的臺(tái)風(fēng)經(jīng)常移動(dòng)的路徑上，因此這里每年都會(huì)發(fā)生數(shù)起甚至十幾起規(guī)模較大的風(fēng)災(zāi)，又由于島內(nèi)多山，隨之帶來巨大的洪水和泥石流災(zāi)害，幾乎每年屢屢給島內(nèi)一些地區(qū)造成重大生命和財(cái)產(chǎn)損失，在數(shù)量上幾乎占所有自然災(zāi)害的80%以上，且災(zāi)害類型與其他自然災(zāi)害有所不同，必須引起格外的重視。

2007年1月，臺(tái)灣科技主管部門決定成立“臺(tái)風(fēng)洪水研究中心籌備處”，最初暫設(shè)在新竹科學(xué)工業(yè)園區(qū)內(nèi)，2008年5月遷入位于臺(tái)中科學(xué)園區(qū)的現(xiàn)址（臺(tái)中市中部科學(xué)工業(yè)園區(qū)科園路22號(hào)3樓）。

2009年8月莫拉克臺(tái)風(fēng)帶來的“八八風(fēng)災(zāi)”給全臺(tái)灣留下慘痛的記憶。3天內(nèi)在南部山區(qū)降下30，000mm雨量，相當(dāng)于臺(tái)灣一年份的雨量；部分地區(qū)每小時(shí)降雨量逼近100mm，打破島內(nèi)歷史上十大單日最大降雨量紀(jì)錄，導(dǎo)致高雄小林全村遭泥石流掩埋、知本金帥飯店在眾目睽睽下轟然被沖倒進(jìn)滾滾溪流中。不過短短3、4天，莫拉克臺(tái)風(fēng)至少造成全臺(tái)灣619人死亡、超過164億元新臺(tái)幣損失。極端氣候的恐怖，深深烙印在人們心中。

9月17日，李清勝正式接掌臺(tái)風(fēng)洪水研究籌備處，當(dāng)時(shí)全部人員還只有25人，立刻成為全臺(tái)灣關(guān)心的焦點(diǎn)。因此，臺(tái)洪中心除了設(shè)定建立本土數(shù)值模式等長(zhǎng)期研究目標(biāo)外，也以災(zāi)害預(yù)警為主，將提升臺(tái)洪災(zāi)害雨量的預(yù)測(cè)能力訂為立即投入的短期目標(biāo)，希望以更精準(zhǔn)的雨量預(yù)估協(xié)助防救災(zāi)動(dòng)員決策，減少民眾生命財(cái)產(chǎn)的損害。

2011年4月，該中心正式成立，并于當(dāng)年8月17日舉行揭牌儀式，中心主任為李清勝，擁有工作人員42人，每年科研經(jīng)費(fèi)8000多萬元新臺(tái)幣。根據(jù)成立宗旨，該中心以“構(gòu)建核心能力、深化臺(tái)洪前瞻研究、開發(fā)臺(tái)洪災(zāi)害模擬關(guān)鍵技術(shù)”為主要任務(wù)，并致力于發(fā)展數(shù)字天氣模擬、定量降雨預(yù)報(bào)、大氣水文整合模擬及前瞻觀測(cè)技術(shù)等四項(xiàng)核心技術(shù)，積極朝減輕臺(tái)洪災(zāi)害對(duì)社會(huì)沖擊程度的目標(biāo)邁進(jìn)。

為完成以上核心任務(wù)，該中心將建立“大氣與水文整合研發(fā)平臺(tái)”、“臺(tái)洪災(zāi)害模擬與測(cè)試整合資訊平臺(tái)”及“前瞻觀測(cè)技術(shù)”等核心能力和設(shè)施列為首要任務(wù)。前兩者通過結(jié)合臺(tái)灣學(xué)研能力的跨領(lǐng)域整合，是島內(nèi)未來可完整支持大氣水文學(xué)術(shù)研究與臺(tái)洪預(yù)報(bào)技術(shù)開發(fā)的整合平臺(tái)。

尚在籌備階段，臺(tái)灣臺(tái)風(fēng)洪水研究中心中心便已于2009年開始建立中尺度模式四維變分資料同化實(shí)時(shí)模擬系統(tǒng)，并在臺(tái)風(fēng)靠近臺(tái)灣時(shí)啟動(dòng)此模擬系統(tǒng)預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)路徑，測(cè)試案例包括當(dāng)年的芭瑪臺(tái)風(fēng)與盧碧臺(tái)風(fēng)，結(jié)果顯示該系統(tǒng)對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)有不錯(cuò)的成果。

在建立大氣—水文實(shí)時(shí)模擬系統(tǒng)方面，他們以WRF V3.1版大氣模式以及WASH123D水文模式進(jìn)行每日兩次72小時(shí)的實(shí)時(shí)模擬工作，扣除資料接收與模擬時(shí)間，該系統(tǒng)預(yù)估可提供前置時(shí)間63小時(shí)的雨量流量預(yù)估結(jié)果供相關(guān)部門參考。

自成立以來，該中心主要開展臺(tái)風(fēng)定量降雨數(shù)值模式系集預(yù)報(bào)技術(shù)研發(fā)，完成大氣水文研究數(shù)據(jù)庫的硬件建置、資料儲(chǔ)存規(guī)劃、平臺(tái)開發(fā)與功能測(cè)試，除整合島內(nèi)現(xiàn)有資料外，也持續(xù)搜集島內(nèi)外大氣水文模式格網(wǎng)化與觀測(cè)資料，并持續(xù)結(jié)合“中央氣象局”、臺(tái)灣災(zāi)防中心及臺(tái)大、中大、師大及文大的研究力量，在臺(tái)灣高速網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算中心協(xié)助下，進(jìn)行臺(tái)風(fēng)定量降雨數(shù)值模式系集預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)整初始場(chǎng)擾動(dòng)方法和資料同化策略，并增加預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)的系集成員數(shù)，提升預(yù)報(bào)能力。

為改進(jìn)數(shù)值預(yù)報(bào)模式，該中心自美國國家大氣研究中心引進(jìn)先進(jìn)資料同化系統(tǒng)，藉以同化系統(tǒng)中的“福衛(wèi)3號(hào)”GPS掩星資料，以歷史暴雨個(gè)案進(jìn)行初步測(cè)試。結(jié)果顯示，系統(tǒng)同化“福衛(wèi)3號(hào)”資料，對(duì)強(qiáng)降雨之空間分布、累積雨量預(yù)報(bào)有較佳的掌握，可補(bǔ)強(qiáng)傳統(tǒng)觀測(cè)資料的不足，改善臺(tái)灣地區(qū)劇烈天氣預(yù)報(bào)能力。

該中心自美國國家大氣研究中心引進(jìn)新一代高解析度全球大氣數(shù)值模式MPAS，并在2013年臺(tái)風(fēng)季進(jìn)行本土化測(cè)試。此模式在西北太平洋地區(qū)可提供15公里解析度的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)資料，解析度優(yōu)于一般氣象部門所使用的全球數(shù)值模式。測(cè)試期間，每日皆進(jìn)行一次即時(shí)MPAS預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)，除測(cè)試其穩(wěn)定性外，也可通過與現(xiàn)有的作業(yè)模式進(jìn)行對(duì)比，改進(jìn)目前預(yù)報(bào)技術(shù)，提供更長(zhǎng)期的天氣趨勢(shì)，以天兔臺(tái)風(fēng)為例，此模式可在6天前掌握臺(tái)風(fēng)趨勢(shì)，有助于提前進(jìn)行防災(zāi)預(yù)警工作。

除了致力于臺(tái)風(fēng)與洪水研究外，該中心籌備處亦積極推廣臺(tái)洪科普教育，包括舉辦“臺(tái)風(fēng)與洪水探索之旅”等活動(dòng)10余場(chǎng)，吸引大量民眾報(bào)名參加。

努力開拓新局面

臺(tái)灣的臺(tái)洪災(zāi)害以水患和泥石流為主，提升定量降雨預(yù)報(bào)技術(shù)為該中心重要工作目標(biāo)之一，也是目前世界各國研究趨勢(shì)，更是聯(lián)合國世界氣象組織天氣研究計(jì)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目。李清勝在上任之初就向臺(tái)灣各界承諾，該中心要將臺(tái)灣預(yù)測(cè)定量降雨的預(yù)兆得分由當(dāng)時(shí)的0.2～0.3提升至0.35～0.40。

所謂預(yù)兆得分是對(duì)降雨預(yù)判能力的技術(shù)能力指標(biāo)，即將預(yù)報(bào)和觀測(cè)交集的區(qū)域除以聯(lián)集的區(qū)域，越好的預(yù)測(cè)能力得分就愈接近1。2012年，該中心的預(yù)兆得分已經(jīng)達(dá)到0.39。

為了改進(jìn)預(yù)報(bào)技術(shù)的前瞻研究，該中心與10位大學(xué)教授、氣象局及災(zāi)防中心合作，研究新一代的定量降雨預(yù)報(bào)方法。由于現(xiàn)有預(yù)報(bào)模式并非完美，與真實(shí)大氣仍有不同，甚至不同模式對(duì)相同的臺(tái)風(fēng)都會(huì)有不一樣的表現(xiàn)。該中心研究人員利用不同模式、不同初始狀況、不同物理參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行多模式成員的系集分析，運(yùn)算出平均結(jié)果，以得到臺(tái)風(fēng)的路徑與雨量預(yù)報(bào)。這說來簡(jiǎn)單，但系集中每一個(gè)模式都是研究人員經(jīng)過精挑細(xì)選，與學(xué)術(shù)界及其他研究機(jī)構(gòu)一再分析、討論才決定使用。

2010年的梅姬臺(tái)風(fēng)，國際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間10月18日晚上，各國的預(yù)報(bào)都預(yù)估臺(tái)風(fēng)將往海南島或香港方向前進(jìn)，但臺(tái)灣的臺(tái)洪中心分析系集實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已預(yù)先掌握梅姬臺(tái)風(fēng)即將轉(zhuǎn)向臺(tái)灣的訊息，比世界各國主要?dú)庀箢A(yù)測(cè)單位領(lǐng)先了36小時(shí)。之后梅姬臺(tái)風(fēng)與東北季風(fēng)產(chǎn)生共伴效應(yīng)，造成宜蘭蘇澳地區(qū)的暴雨及蘇花公路的意外事故。

該中心對(duì)臺(tái)風(fēng)路徑與降雨的預(yù)測(cè)技術(shù)，在島內(nèi)許多防災(zāi)、水文、河川管理部門中逐漸打開知名度。自2012年起，一年365天，每天都會(huì)提供4次預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提供給臺(tái)灣交通、水利、農(nóng)業(yè)，以及災(zāi)害防救部門作為未來決策的重要參考。

例如臺(tái)灣公路管理部門以往只有觀測(cè)雨量的資料，當(dāng)他們看到雨量累積到一定程度時(shí)就趕快把路封起來，往往造成大量游覽車在山路上進(jìn)退維谷。如今公路路管理部門在收到該中心未來一年的預(yù)測(cè)資料后，覺得對(duì)封橋封路的決定很有幫助，希望藉由他們提供的實(shí)驗(yàn)資料，可加強(qiáng)對(duì)未來72小時(shí)封橋封路的判斷。

除防災(zāi)預(yù)警技術(shù)研發(fā)外，臺(tái)灣劇烈天氣研究，特別是對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨的密集觀測(cè)也是該中心所肩負(fù)的使命。2013年下半年，該中心在高雄杉林鄉(xiāng)建立一座C頻偏極雷達(dá)。這套系統(tǒng)包括目前全臺(tái)少見的二維雨滴譜儀，利用光學(xué)技術(shù)來探測(cè)雨滴，可以量測(cè)雨滴大小、速度，推估在單位時(shí)間內(nèi)的粒子大小分布。分析這些寶貴的山區(qū)觀測(cè)資料，有助于加強(qiáng)科研人員對(duì)島內(nèi)地形降雨機(jī)制的了解。

這套雷達(dá)設(shè)施之所以要設(shè)在杉林鄉(xiāng)，目的是接近山區(qū)，希望針對(duì)旗山溪上游做密集的觀測(cè)。通過對(duì)梅雨、西南氣流與臺(tái)風(fēng)期間山區(qū)降雨現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，可以協(xié)助提升氣象雷達(dá)推估山區(qū)雨量的技術(shù)，對(duì)緊急應(yīng)變時(shí)的0至3小時(shí)即時(shí)預(yù)報(bào)需求將大有幫助。

臺(tái)風(fēng)或梅雨鋒侵臺(tái)帶來的淹水損失對(duì)臺(tái)灣民眾而言并不陌生。為了將降雨量預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)化成淹水指標(biāo)，該中心投入大量人力研究開發(fā)出淹水潛勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)。這一系統(tǒng)是以地區(qū)承受到的雨量對(duì)比當(dāng)?shù)赜晁滤赖某休d能力等參數(shù)，進(jìn)行淹水潛勢(shì)評(píng)估。該中心正在積極與島內(nèi)多個(gè)縣市當(dāng)局所屬防災(zāi)協(xié)作機(jī)構(gòu)洽談，希望通過合作的方式，建立本地淹水潛勢(shì)評(píng)估系統(tǒng)，提升準(zhǔn)確性及可預(yù)報(bào)度，減少生命財(cái)產(chǎn)的損失。

目前該中心結(jié)合水利主管部門及屏東科技大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的研究結(jié)果，特別為屏東縣當(dāng)局開展訂制化的淹水潛在危險(xiǎn)評(píng)估，再配合地方降雨預(yù)報(bào)系統(tǒng)，讓各項(xiàng)預(yù)測(cè)都可即時(shí)在網(wǎng)絡(luò)上取得。屏東地區(qū)發(fā)生水災(zāi)時(shí)，除了暴雨外，還有潮汐、地層下陷等因素，都是影響淹水時(shí)間的變數(shù)，也是研究人員研發(fā)此評(píng)估系統(tǒng)時(shí)的挑戰(zhàn)。

除了關(guān)注在降雨、氣象、淹水之外，為了挑戰(zhàn)更完善的模擬與評(píng)估系統(tǒng)，該中心另一項(xiàng)重要研究計(jì)劃是“試驗(yàn)流域”，即了解臺(tái)灣河川的特性細(xì)節(jié)。在美國已經(jīng)有很多機(jī)構(gòu)開展了試驗(yàn)流域研究，比較有名的是1977年的密西西比州Goodwin Creek流域，幾十年來已累積了相當(dāng)可觀的資料與經(jīng)驗(yàn)。臺(tái)灣臺(tái)風(fēng)洪水研究中心目前正在與水利主管部門合作，在島內(nèi)選定了高雄的典寶溪與宜蘭的宜蘭河，作為試驗(yàn)流域第一期的觀測(cè)流域，監(jiān)測(cè)流域內(nèi)降雨量、河川水位、河川流速及淹水深度。

其實(shí)臺(tái)灣現(xiàn)有水文測(cè)量的研究型計(jì)劃有很多，但是針對(duì)細(xì)部特定區(qū)域的長(zhǎng)期量測(cè)比較少。試驗(yàn)流域的特色大致有三：一是普遍會(huì)做很長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)；二是受觀測(cè)的區(qū)域比較小，但量測(cè)重點(diǎn)相當(dāng)明確；三是高密度的測(cè)站。例如宜蘭河的流域面積不大，只有150平方公里，但有43個(gè)測(cè)站；而長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)資料對(duì)模式的驗(yàn)證有很大幫助。

這是臺(tái)第一次在如此小范圍流域內(nèi)建立如此多的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。過去歷年臺(tái)風(fēng)造成的淹水情況，研究機(jī)構(gòu)只能做事后的調(diào)查，不但無法知道確切的時(shí)間點(diǎn)，也沒有辦法知道即時(shí)的狀況。目前通過該中心在重點(diǎn)區(qū)域設(shè)立的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，除了收集每分鐘觀測(cè)數(shù)據(jù)作為模式評(píng)估驗(yàn)證的依據(jù)外，也可提供河川管理部門即時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情形。

此外，他們利用船載式聲波流速儀進(jìn)行50場(chǎng)次含蘇拉、蘇力、潭美、康芮及天兔等臺(tái)風(fēng)事件的現(xiàn)場(chǎng)流量觀測(cè)作業(yè)。此項(xiàng)高時(shí)空密度水文監(jiān)測(cè)與全時(shí)流量觀測(cè)資料可供進(jìn)行流域水文地理模式的研發(fā)與校驗(yàn)，以發(fā)展高效能淹水預(yù)警技術(shù)，供制定防救災(zāi)決策時(shí)參考。

為配合防災(zāi)相關(guān)部門使用需求，該中心重新規(guī)劃預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)的資訊平臺(tái)系統(tǒng)。新版系統(tǒng)可即時(shí)展示高解析度臺(tái)灣地區(qū)天氣圖、臺(tái)風(fēng)路徑與雨量分布及致災(zāi)性雨量機(jī)率，使用者也可依需求選取流域界、縣市界或單點(diǎn)測(cè)站等不同展示方式，提高使用效率以協(xié)助提升政府防救災(zāi)的整體成效。

該中心還結(jié)合臺(tái)灣水利主管部門及相關(guān)研究機(jī)構(gòu)成果與技術(shù)，建立“臺(tái)灣都市區(qū)淹水快速評(píng)估系統(tǒng)”，以具有雨水下水道系統(tǒng)的都會(huì)區(qū)和各大中城市作為評(píng)估對(duì)象，搜集雨水下水道系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)容量及都會(huì)區(qū)的地理資訊圖層，依淹水可能性分為四個(gè)等級(jí)（高、中、低及不淹水），評(píng)估都會(huì)區(qū)在臺(tái)風(fēng)或暴雨下的淹水機(jī)率。

執(zhí)行“追風(fēng)計(jì)劃”

臺(tái)灣科技主管部門自2002年起便組織“臺(tái)風(fēng)重點(diǎn)研究計(jì)劃”（也稱“追風(fēng)計(jì)劃”），以增進(jìn)對(duì)臺(tái)風(fēng)動(dòng)力理論的了解，改進(jìn)臺(tái)風(fēng)路徑與降雨量預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度，每年都要針對(duì)數(shù)個(gè)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行飛機(jī)偵察及投送觀測(cè)裝置任務(wù)，直接飛到臺(tái)風(fēng)眼周圍43，000英尺內(nèi)的范圍，以取得臺(tái)風(fēng)周圍關(guān)鍵大氣環(huán)境數(shù)據(jù)。所取得的數(shù)據(jù)會(huì)即時(shí)傳送至臺(tái)灣氣象主管部門、美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心、美國海軍數(shù)值氣象及海洋中心以及日本氣象廳，并即時(shí)輸入至上述氣象機(jī)構(gòu)的數(shù)值預(yù)報(bào)模式中，以期更準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)路徑與分析臺(tái)風(fēng)暴風(fēng)半徑及雨帶結(jié)構(gòu)等。

臺(tái)風(fēng)洪水研究中心成立后，這項(xiàng)計(jì)劃便由該中心承擔(dān)。他們與臺(tái)灣氣象主管部門、臺(tái)灣大學(xué)大氣科學(xué)系等合作，共同執(zhí)行臺(tái)風(fēng)飛機(jī)投落送觀測(cè)計(jì)劃。以2013年為例，當(dāng)年共針對(duì)蘇力、潭美、康芮、天兔及菲特等5個(gè)臺(tái)風(fēng)進(jìn)行觀測(cè)，總飛行時(shí)間1749分鐘，成功投擲93個(gè)投落送儀，并將觀測(cè)資料即時(shí)傳回臺(tái)灣氣象主管部門。此計(jì)劃有助于推估臺(tái)風(fēng)暴風(fēng)半徑與強(qiáng)度，并改善臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)。研究統(tǒng)計(jì)顯示，應(yīng)用投落送觀測(cè)可降低臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)誤差約8%至20%。

截止到目前，這項(xiàng)計(jì)劃的成果已使得臺(tái)灣氣象主管部門TWRF臺(tái)風(fēng)數(shù)值模式預(yù)報(bào)改善約7.8%，改進(jìn)美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心全球電腦數(shù)值預(yù)報(bào)模式的24至72小時(shí)臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度達(dá)到10%～20%左右，同時(shí)還被成功用來驗(yàn)證及校正衛(wèi)星與雷達(dá)等遙測(cè)資料，藉此提升遙測(cè)臺(tái)風(fēng)參數(shù)的可信度。此外，臺(tái)灣科學(xué)家還創(chuàng)新提出海洋暖渦對(duì)于臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度發(fā)展的理論，并在侵襲美國新奧爾良地區(qū)的卡特林娜颶風(fēng)中得到印證。

臺(tái)灣科技主管部門推動(dòng)實(shí)施的另一項(xiàng)“臺(tái)風(fēng)洪水研究發(fā)展計(jì)劃”，分5年（2009—2013年）執(zhí)行，目的是提升臺(tái)風(fēng)、洪水觀測(cè)技術(shù)，增進(jìn)臺(tái)風(fēng)路徑與強(qiáng)風(fēng)、暴雨的預(yù)報(bào)資訊及洪水和坡地災(zāi)害的預(yù)警能力，并強(qiáng)化大氣水文資料庫的整合與應(yīng)用。在臺(tái)風(fēng)洪水研究中心建立可移動(dòng)式觀測(cè)儀器，發(fā)展本土化數(shù)值模式，結(jié)合理論和應(yīng)用研究，發(fā)展臺(tái)風(fēng)、暴雨及洪水的模擬和預(yù)報(bào)技術(shù)，以協(xié)助減少臺(tái)洪災(zāi)害和水資源不足的沖擊。

該中心目前取得的重要成果包括：與臺(tái)灣氣象主管部門合作，利用“福衛(wèi)3號(hào)”衛(wèi)星觀測(cè)資料，改進(jìn)適合臺(tái)灣復(fù)雜地形的高解析度大氣數(shù)值模式，針對(duì)2008年以來臺(tái)風(fēng)個(gè)案進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)行短時(shí)系集預(yù)報(bào)更新模式背景誤差，用以改進(jìn)臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)的精確度；搜集臺(tái)風(fēng)降雨的雨滴譜資料，利用相位雨量估計(jì)方法進(jìn)行臺(tái)風(fēng)降雨雨量估計(jì)測(cè)試，分析2010年以來臺(tái)風(fēng)的雷達(dá)觀測(cè)資料，研發(fā)極短時(shí)預(yù)報(bào)（0～6小時(shí)）的臺(tái)風(fēng)與暴雨預(yù)報(bào)技術(shù)；建立大氣水文整合即時(shí)模擬系統(tǒng)，利用集水區(qū)模式承接大氣模式所模擬的雨量資料，進(jìn)行臺(tái)風(fēng)期間每日4次的72小時(shí)模擬，同時(shí)對(duì)2010年以來的臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用整合設(shè)定的自動(dòng)化排程進(jìn)行河川水位模擬測(cè)試與驗(yàn)證等工作，以提升水位模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度；以具有雨水下水道系統(tǒng)的臺(tái)灣都會(huì)區(qū)為評(píng)估對(duì)象，搜集雨水下水道系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)容量及都會(huì)區(qū)的地理資訊圖層，建立“臺(tái)灣都會(huì)區(qū)淹水快速評(píng)估系統(tǒng)”，以利于汛期迅速提供可靠水位資訊；由臺(tái)灣臺(tái)風(fēng)洪水研究中心整合島內(nèi)現(xiàn)有資料，開展臺(tái)風(fēng)定量降雨數(shù)值模式系集預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)，建立大氣、水文微氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)庫，協(xié)助模式地表參數(shù)的推估，提供災(zāi)防部門應(yīng)變作業(yè)時(shí)可參考的資訊，協(xié)助提升災(zāi)害防救效能。

為補(bǔ)強(qiáng)海上資料，該中心研究人員利用將GPS掩星資料轉(zhuǎn)換成天氣資料的新技術(shù)，在作業(yè)單位現(xiàn)有預(yù)報(bào)模式架構(gòu)下，改進(jìn)資料同化系統(tǒng)中GPS掩星資料品質(zhì)檢定流程，以及測(cè)試不同觀測(cè)之物理量等方式，系統(tǒng)性應(yīng)用并評(píng)估國研院太空中心“福衛(wèi)3號(hào)”GPS掩星資料對(duì)劇烈天氣系統(tǒng)預(yù)報(bào)的影響。結(jié)果顯示運(yùn)用GPS掩星資料可降低臺(tái)風(fēng)路徑、移動(dòng)速度預(yù)報(bào)的誤差，尤其是路徑出現(xiàn)較大轉(zhuǎn)折或?qū)б龤饬鞑幻黠@的臺(tái)風(fēng)。利用GPS掩星資料，可降低72小時(shí)臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)誤差約5%～10%，提早掌握災(zāi)害可能產(chǎn)生地點(diǎn)與時(shí)間，啟動(dòng)防臺(tái)減災(zāi)工作，協(xié)助減少民眾生命財(cái)產(chǎn)的損失。