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與颱風共舞–頂風迎雨的追風計畫

由於颱風形成於廣大的海域,唯有透過特殊觀測平臺才能得到寶貴的資料,「追風計畫」就是針對西北太平洋地區侵臺颱風進行飛機觀測的先驅研究。
 
 
 
前(2005)年9月底,臺灣大學大氣科學系吳俊傑與林博雄教授領導的研究團隊,不畏強烈「龍王」颱風,搭上飛機到颱風周圍上空,投下13個「投落送」(dropsonde)。這個頂風迎雨的科學研究計畫,是國科會和中央氣象局合作支持的「追風計畫」,目的是希望即時獲取颱風觀測資料,進行突破性的科學研究,並改進颱風的分析與預報,有效降低颱風災害的損失。

由於颱風形成於廣大的海域,唯有透過特殊觀測平臺才能得到寶貴的資料,而「追風計畫」就是針對西北太平洋地區侵臺颱風進行飛機觀測的先驅研究。颱風來襲時,「追風計畫」的研究團隊便搭乘裝備先進儀器的噴射飛機,追著颱風飛上5~6個小時,在1萬3千公尺的颱風上方投下「投落送」。

設計精巧的「投落送」,內部有氣壓、溫度及濕度感測器,和無線電傳輸器等裝置,以平均每秒10公尺的速度落下時,可以量測颱風的大氣風場、溫度和濕度。這些資料會即時傳回探測飛機,也傳送到中央氣象局及世界各國氣象單位的電腦系統,進行即時的颱風分析及電腦模式的預測。

追風計畫最困難的地方就是找到合適地點投擲所費不貲的「投落送」,因此必須運用策略性觀測,重點觀察某些敏感區域,以達到最佳的觀測結果。大氣環境是一個渾沌系統,對初始條件相當敏感,某些微小的差異,例如海水溫度、大尺度氣流的位置,甚至是繞著風眼旋轉的雨雲形狀等特徵,都可能強烈影響颱風的路徑與威力。

追風團隊目前便結合4種不同的大氣動力假設與統計原理所發展出來的方法,包括「系集散落」、「系集轉換」、「卡爾曼濾波器」、「奇異向量」與「共軛敏感度」等,預先評估關鍵的敏感觀測位置,配合飛機航程及航管限制以決定「投落送」的最適當投落位置。其中「共軛敏感度」是追風研究團隊開發的創新方法,可以計算出颱風觀測的敏感區域,並已被美國國家颶風研究中心採用。

追風團隊近年來一共完成了對20個颱風的24次飛行觀測任務,並投下386顆「投落送」。前年9月完成「龍王」颱風的探測後,已經順利完成第一階段的計畫目標,提高國際先進氣象中心颱風的電腦模式預測準確率平均達20%。

自2006年起,持續推動追風計畫,一方面希望對國內科技、民生與防災有重大貢獻,另一方面則期望得到具突破性的研究成果,並在國際學術研究領域中占有一席之地。追風計畫已被列為世界氣象組織所規劃的亞洲觀測實驗重要的一環,將與東亞各國共同合作推動2008年的國際大氣觀測實驗。
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