莫拉克台风登陆前後之强阵风特性分析林博雄1杜佳颖-气象科技研究.PDF

莫拉克颱風登陸前後之強陣風特性分析 1 2 1 林博雄 杜佳穎 吳華富 1 2 臺灣大學大氣科學系 國家實驗研究院颱風洪水研究中心 • 前言 •資料來源與分析方法 •颱風登陸前後強陣風特性分析與結果 • 總結 2003年Dujuan颱風 2004年Maemi颱風 2006年Saomai颱風 前言 • 在氣候變遷與全球生態保護的環保意識倡導下，再生能源開發應用是一項 人類可及的積極作為，其中離岸風力發電更在北歐地區快速成長。然而海 上風暴對於風機結構以及控制邏輯的挑戰 ，是工程與氣象的共同議題。 • 東亞地區因有颱風劇烈天氣，對於北歐地區所設計的風機結構設計如何調 適修正，是風機產業在東亞地區發展的必要問題。舉例來說，風機工程所 關心的氣象因子 ，如離地50m和地面觀測(10m)的差異、亂流強度 (turbulence intensity, TI) 、最大風速與平均風速比值的陣風因子(gust factor, ,GF) ，以及陣風持續時間(gust duration, GD) 等。 • 現階段中央氣象局在臺灣地區的氣象測站，所採用的旋轉式風杯或螺旋槳 風速風向計 ，時間取樣頻率約1~6秒，資料儲存通常以 10分鐘時間間距的 平均值和該期間最大風速與陣風，來做為當地風場特徵之參考。航空氣象 觀測針對危害飛行天氣條件所設定的觀測記錄頻率，則由 10分鐘縮短為2 分鐘，然而這些慣有風場參數無法完整呈現風場紊流特性。 • 世界氣象組織(WMO,1996)曾針對 熱帶地區建議「陣風持續時間」為3秒 ， 但從中央氣象局和民航局機場測站資料沒有實際記錄可供佐證 ，因此上述 問題必須要有更高時間頻率的風場觀測設備和數據來加以分析。 2009/8/6  15UTC 2009/8/7  15UTC 2009/8/8  06UTC 2009/8/9  06UTC 資料來源與分析方法 • 國家實驗研究院颱風洪水研究中心 (TTFRI)15m機動 式通量觀測系統，於2009年夏季安置於嘉義縣東石 鄉鰲鼓村海埔新生地進行近地面的水氣、熱輻射和 CO2 等通量觀測。 • 通量觀測所需的10Hz高頻三維風場是由 Campbell CSAT3音波風速計所記錄。 • 經由全球fluxnet學術社群資料交換格式和品管程 序，先將TTFRI的原始資料整理成每 10分鐘區段， 品管標記 (QC flag)也一併輸出。此外，每 10鐘的上 層 (15m)觀測位置水平風場 (U,V)的平均風速 (WS_avg) 、標準差、最大風速(WS_max) 、TI 、 GF 、GD 等數值也加以計算和輸出。 CWB C0K29 TTFRI CSAT3  3‐D Sonic Anemometer 颱風登陸前後強陣風特性分析與結果 • TI亂流強度 (turbulence intensity) : 10分鐘觀 測時間內 3600個風速數值的標準差除以平 均值的百分比單位( :%) 。 • GF最大風速與平均風速比值的陣風因子 (gust factor) : 10分鐘觀測時間內風速極大值 除以平均值 單位( :無) 。 • GD陣風持續時間 (gust duration) : 10分鐘觀 測時間內風速大於平均值加 2倍標準差的最 長持續時間單位( 秒: