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颱風怎麼走(一):颱風機率預報

颱風預報為什麼總是不準?為什麼沒過多久新聞上的預報路徑就改變?颱風都隨心所欲的移動?事實上,颱風的移動受到許多環境因子影響。在臺灣附近,太平洋高壓主要決定了夏季颱風的走向,但即使如此,臺灣複雜的地形在颱風登陸後破壞其結構,使得登陸後的路徑更加詭譎複雜。
 
 
今年(2016)7月強颱尼伯特登陸台灣,造成台東地區損失慘重,更引起民眾和名嘴對於中央氣象局的專業氣象預報產生質疑。 

其原因由於此颱風登陸前,中央氣象局預報颱風會在花蓮登陸,並攔腰通過台灣,因此全台各縣市首長都宣布隔天為停班停課。但是當天颱風卻是在相隔一百多公里外的台東太麻里登陸,除了帶來破紀錄的17級陣風,更造成將近 20億的災損。然而高雄以北的西部縣市,卻是無風無雨,甚至有些地區還出現太陽。

因此各新聞台又開始質疑各縣市長對於放假的判斷標準, 如臺北市市長柯文哲聲稱是依中央氣象局提供資料來決定是否放假,但新北市長朱立倫則反問氣象專家,為什麼這次預測落差會這麼大。因此我們不禁產生幾個疑問,為什麼颱風路徑預報居然誤差這麼大?目前氣象局常用的機率預報和系集預報能否改進颱風預報?
 
颱風怎麼走?被高壓控制
 
首先我們可以先討論為什麼颱風路徑預報會有這麼大的差異?我們知道颱風一般行進的方向,是受到大範圍氣流所影響。因此如果颱風通常生成於高氣壓南側的熱帶海域,因此在太平洋上的路徑移動多為偏西。
 
圖1:實線與虛線代表太平洋高壓範圍,而箭頭代表對應高壓的颱風路徑。(圖/https://www.mdpi.com/2073-4433/11/5/543/htm)
▲圖1:實線與虛線代表太平洋高壓範圍,而箭頭代表對應高壓的颱風路徑。(圖/https://www.mdpi.com/2073-4433/11/5/543/htm)
 
但是當颱風位於台灣或是菲律賓附近時, 此處為太平洋副熱帶高氣壓邊緣,因此高壓系統的變化就會影響颱風路徑,其路徑變化多端,有的會繼續往西行,有的會轉向,甚至是在原地打轉,因而增加預報的困難度。

當太平洋高壓強度夠強時,會使得高壓範圍向西延伸, 而颱風會直接西行通過台灣附近。而導引氣流明顯時,颱風的行徑較為規則,也較容易掌握與預報,否則颱風的行徑變化莫測。
 
系集預報?每個模式的眾說紛紜
 
至於尼伯特颱風的預報路徑幾乎呈「天女散花」,氣象專家吳德榮表示可能的原因是不同模式對於模擬颱風被地形破壞的程度不同,而較強颱風的導引氣流是比較厚的,弱的颱風的導引氣流則在中、低層大氣,所以各模式就產生極大的分歧,這也是為什麼路徑預報會有這麼大的差異的原因之一。

另外圖2也顯示系集預報的預報結果。系集預報是一種既可以給出確定性預報值,又可以提供預報值不確定性資訊的預報方法。相對于傳統確定性預報,系集預報最大的不同點是給出帶有機率資訊的預報集合,而不是一個單值。
 
圖2:根據颱洪中心的系集模擬,出海後的路徑宛如天女散花,分歧非常大。(圖/氣象專家吳德榮提供)
▲圖2:根據颱洪中心的系集模擬,出海後的路徑宛如天女散花,分歧非常大。(圖/氣象專家吳德榮提供)
 
但由於氣象局預警作業還是採用確定性單一路徑預報,因此會將集合預報中不同模式預報的結果平均,然後再跟根據誤差特性去做修正。

而在許多複雜情況下,或是颱風半徑、結構分布等關鍵資料,會導致系集預報平均路徑與真實路徑有較大的差異。然而機率或系集預報還是可以提供許多模式或初始情況的不確定資訊。因此接下來會討論一些機率預報和系集預報的特性。

 
來源:
  • 科技部補助「新媒體科普傳播:小王子眼中21世紀的地球」
  • 原標題:颱風預報(一):颱風機率預報
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