氣候變遷研究聯盟由以下四個計畫及團隊組成:


計畫名稱 執行計畫團隊
總計劃:
氣候變遷實驗室
 
子計劃一:
氣候模式中雲與氣膠模組的發展
氣膠與氣候團隊 
(台灣大學大氣科學系陳正平教授召集)
子計劃二:
區域氣候模式發展
區域模式團隊 
(中央大學大氣科學系林沛練主任召集)
子計劃三:
人為溫室氣體排放與暖化作用對極端天氣系統變化影響的偵測與歸因
偵測與歸因團隊 
(臺灣師範大學海洋環境研究所陳正達教授召集)


本整合計畫的架構如下圖所示,將由總計劃負責推動,在研究方面包括模式建置與發展,以及氣候變遷與變異研究。模式建置與發展工作將由總計劃、子計畫一、二分別負責地球系統模式與高解析全球大氣模式、氣膠與雲微物理、區域氣候模式的建構與發展。氣候變遷與變異研究包括偵測與歸因、劇烈天氣、高解析氣候變遷模擬推估、氣候變遷機制模擬、CMIP5 全球/季風氣候變遷評析,將由總計劃與子計畫三負責。在共用研究平台方面包括模擬平台與氣候變遷資料庫,在研究推動平台方面包括整合計劃與國內研究整合、人才培育與國際合作。

pdf國科會自然處 - 氣候變遷實驗室簡介手冊.pdf4.38 MB

Project Architecture1

 

本計劃網羅國內在氣候研究、模式發展與模擬方面極具經驗的研究人員,以中央研究院環境變遷研究中心為核心,台灣大學中央大學台灣師範大學等大學的研究人員為合作夥伴,組成氣候變遷研究聯盟,擬以五年為期,建立台灣氣候變遷模擬與詮釋所需的關鍵能力。

 

研究目標

  1. 開發國內氣候模式的建構能力,發展可以自行研發改進的氣候系統模式,提供學研界進行氣候變異與變遷研究。
  2. 利用模式評估研判氣候變遷對東亞氣候與季風、台灣極端天氣(如颱風、豪雨、乾旱等)的可能衝擊。

 

工作項目

  1. 建構一套國內可以自行修改研發的地球系統模式群組:全球地球系統模式、高解析度(小於20 公里)全球大氣模式、超高解析度區域模式;
  2. 改善引進之模式群組的物理參數化,建構台灣氣候模式系統;
  3. 利用模式評估自然與人為氣候變遷對極端天氣與氣候的衝擊;
  4. 建立氣候變遷對極端天氣與氣候衝擊的評析與推估能力;
  5. 建立氣候變遷模擬平台與資料庫;
  6. 參與台灣氣候變遷科學報告之撰寫。

 

研究團隊

 

主持人
共同主持人
國內協同研究人員
國外協同研究人員
  • 潘華陸(NCEP 退休資深研究員)
  • 羅敏輝(UC Irvine博士後,即將就任台灣大學大氣科學系助理教授)
  • 林先建(GFDL 研究員)
  • 陳占慧(GFDL 研究員)
  • 王玉清(夏威夷大學教授)
  • 余進義(UC Irvine 教授)
  • 陳志傑博士(NCAR 研究員)
  • Song-You Hong(韓國延世大學教授)
  • In-Sik Kang(韓國首爾大學教授)
  • 辛宜佳博士(夏威夷大學)
  • Dr. Norm Miller (Staff Hydrometeorologist, Group Leader,Earth Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory)
  • Dr. Matthew Hecht (member of the Continuum Dynamics, Los AlamosNational Laboratory, Co-chair of the Ocean Modeling Working Group,CESM)
  • Dr. Noel S. Keenlyside(Ocean Circulation and Climate Dynamics, Leibniz Institute of Marine Sciences at Kiel University,IFM-GEOMAR)
  • James G. Richman (Naval Research Laboratory)
  • Dr.Bo Qiu(Professor, Department of Oceanography, University of Hawaii)
  • Dr. Tangdong Qu(International Pacific Research Center,SOEST, University of Hawaii)
  • Dr. Leo Oey(Princeton University)
  • Dr. Yasumasa Miyazawa (JAMSTEC)

 

研究人力配置

 
類別姓名服務機構/系所職稱在本研究計畫內擔任之具體工作性質、項目及範圍
主持人 劉紹臣 中央研究院環境變遷研究中心 特聘研究員 整合計畫之管理與推動,極端降雨研究
共同主持人 許晃雄 國立臺灣大學大氣科學系暨研究所 教授 整合計畫之管理與推動,督導模式建構、時段切片氣候模擬、氣候變異變遷診斷分析
共同主持人 周明達 國立中央大學大氣科學系 國科會講座 輻射參數化、輻射-雲交互作用、輻射-氣膠交互作用
共同主持人 吳俊傑 國立臺灣大學大氣科學系暨研究所 教授 西北太平洋颱風活動內部變異度及降尺度動力模擬與分析
共同主持人 吳朝榮 國立臺灣師範大學地球科學系(所) 教授 評估、改善與發展地球系統模式群組中的海洋模式
共同主持人 曾于恒 國立臺灣大學大氣科學系暨研究所 副教授 評估、改善與發展地球系統模式群組中的海洋模式
共同主持人 陳正平 國立臺灣大學大氣科學系暨研究所 教授 氣候模式中雲與氣膠模組的發展
共同主持人 林沛練 國立中央大學大氣科學系 副教授 區域氣候模式發展
共同主持人 陳正達 國立臺灣師範大學海洋環境科技研究所 教授 氣候變遷偵測與分析
共同主持人 黃維誠 財團法人國家實驗研究院高速網路與計算中心 研究員 協助安排計算資源與模式運算
協同研究人員 林傳堯 中央研究院環境變遷研究中心 副研究員 極端降雨研究與氣候模擬
協同研究人員 李時雨 中央研究院環境變遷研究中心 助理研究員 氣候模擬
協同研究人員 李威良 中央研究院環境變遷研究中心 博士後研究員 輻射參數化
協同研究人員 王嘉琪 中國文化大學大氣科學系 助理教授 邊界層參數化
協同研究人員 吳宙錦 國網中心 副組長 協助安排計算資源
博士後研究 待聘     評估、改善與發展地球系統模式群組中的海洋模式
博士後研究 待聘     評估、改善與發展地球系統模式群組中的海洋模式
博士後研究 待聘     評估、改善與發展地球系統模式群組中的海洋模式
博士後研究 待聘     對流參數化
博士後研究 待聘     輻射參數化
博士後研究 待聘     邊界層參數化
博士後研究 待聘     地表過程參數化
博士後研究 待聘     時段切片氣候模擬
博士後研究 待聘     氣候變異變遷診斷分析:CMIP5
博士後研究 待聘     氣候變異變遷診斷分析:自然與人為氣候變遷
博士後研究 待聘     氣候變異變遷診斷分析:地球系統模式模擬結果之分析
博士後研究 待聘     氣候變異變遷診斷分析:氣候變異變遷診斷分析:全球水循環
博士後研究 待聘     氣候變異變遷診斷分析:氣候變遷對極端降雨的影響
博士後研究 待聘     氣候變異/變遷對西北太平洋颱風的影響

intro CCliCs FINAL

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intro LCCR F3

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計畫摘要

雲與氣膠過程是氣候研究不確定性的最大來源之一。此計子畫針對總計畫所採用的CESM 全球氣候模式以及WRF‐Chem 區域氣象與大氣化學模式,採用本團隊所發展或即將發展的各種參數法,改善改善模式對雲、降水、氣膠過程的計算,包括雲與氣膠的交互作用,以探討氣膠與雲對全球和區域氣候的影響。雲參數法的部分包括能考慮氣膠影響之積雲參數法,以及可解析雲內各種水物多重矩量變化的顯式雲參數法。氣膠的部分,採用多模組多矩量氣膠參數法,可考慮氣膠成分的不同混合態,以及各種人為與自然冰核的產生。雲與氣膠交互作用的部分則將上述兩類參數法耦合,解析各種凝結核與冰核對雲的影響。模式完成後,將用於探討雲、氣膠,以及雲─氣膠交互作用對全球、區域氣候的影響。此外,也將區域模式的模擬結果進行統計分析,以得到upscaling 參數法,用於改善全球模式的次網格過程。


預期成果

此計畫針對CESM 全球氣候模式以及WRF -Chem 區域氣象與大氣化學模式改善其雲與氣膠參數法,探討氣膠與雲對全球和區域氣候的影響。預期完成項目保包括:
  • 雲參數法

    1. 考慮氣膠影響之積雲參數法
    2. 顯式雲參數法,解析雲內各種水物的多矩量變化
  • 氣膠參數法

    1. 使用於 CESM 的氣膠參數法
    2. 使用於 WRF-Chem 的氣膠參數法,包括各種冰核,以及混合態的解析
  • 雲與氣膠交互作用參數法

    1. 上述兩參數法之耦合
    2. 應用 WR-Chem 模擬結果進行統計分析,得到upscaling 參數法用於全球模式
  • 應用以上模式探討雲、氣膠,以及雲─氣膠交互作用對全球、區域氣候的影響。


預期綜合效益

本5年期計劃的預期綜合效益如下:
  • 完成地球系統模式中計算雲與氣膠物理、化學過程的改進,使台灣地球系統社群模式群組更有特色。
  • 綜合探討雲與氣膠在全球與台灣附近的可能影響,釐清雲與氣膠過程在氣候變化中所扮演的角色,以及未來人為污染對氣候變化的可能衝擊。
  • 培養新一代氣候模式人才,包括機制與參數化發展者以及模擬應用者,使相關研究能在台灣紮根並與國際先進並駕齊驅。


投入人力

類別姓名服務機構/系所職稱在本研究計畫內擔任之具體工作性質、項目及範圍
主持人 陳正平 台灣大學 教授 Project Leader; cloud and aerosolmicrophysics and parameterization
主持人 陳維婷 Jet Propulsion Lab(2012/8 台灣大學) Postdoc(助理教授) Aerosol-cloud-climate interaction;model development andapplication
主持人 (待聘)      
協同主持人 Wei-Chyung Wang State University of New York at Albany Professor Aerosol-cloud-climate interaction;model application
協同主持人 Guoxiong Wu Inst. Atmo. Physics, Chinese Acad. Sci. Professor Aerosol-cloud-climate interaction;model application
協同主持人 Wei-Kuo Tao NASA Goddard Space Flight Center Senior Scientist Cloud microphysics
協同主持人 Shu-Hua Chen UC Davis Associate Professor Cloud microphysics; Regionalmeteorological modeldevelopment
協同主持人 Thanos Nenes Georgia Institute of Technology Associate Professor Aerosol-chemistry interaction,climate impact
協同主持人 Hong Liao Inst. Atmo. Physics, Chinese Acad. Sci. Researcher Global chemistry and aerosolmodel
協同主持人 Tsong-May Fu Peking University Associate Professor Emission inventory and organicaerosol
協同主持人 Corinna Hoose Karlsruhe Inst. Tech., Germany Dr. sc. ETH Global modeling of ice nuclei andice-phase processes
其他研究人力包括4 名博士後研究員、4~6 名博士生,4~6 名碩士生,以及數名專任助理與 電腦程式師。


近五年之研究計畫內容與主要研究成果說明

  1. 發展東亞大氣沙塵模式與台灣地區本土沙塵模式。除了提供環保署沙塵預報作業的模式預測外,並研究大陸沙塵傳送至台灣的機制與濃度分佈(Chen et al. 2004),並應用區域沙塵模式於研究大氣沙塵對海洋浮游生物之影響(初步成果發表於研討會)。此外並探討本地土地利用變化對河川、農地起沙之影響,以及本地起沙成為冰核對雲內冰態降水物理之影響(初步成果發表於研討會)。
  2. 發展新一代雙矩量暖雲微物理參數法,提高雲物理模式計算效率與準確度(Chen and Liu 2004),並以此法取代MM5 模式之顯式微物理機制,使此模式有能力模擬氣膠濃度對雲物理與降水過程之影響,以及Twomey 間接氣候效應(Cheng et al. 2007)。同時並將此參數法與冰相參數法結合,詳盡探討器交對混態雲物理過程之影響(Cheng et al. 2010)。
  3. 以冰晶核異質化理論分析實驗室資料,解析其熱力控因,並據此對礦物沙塵、細菌、花粉、煤灰等自然與人為冰核之核化速率進行剖析,獲得其核化接觸角與活化能等因子,建立通用的冰晶核化參數法(Chen et al. 2008)。初步已將此參數法納入MM5 模式之顯式微物理機制,探討礦物沙塵、煤灰、細菌對降水之影響(初步成果發表於研討會)。同時也與挪威奧斯陸大學合作將相關機制納入全球模式中,探討對全球冰晶雲的影響,成果已發表於Hoose et al. (2010).
  4. 發展全球大氣化學與氣候耦合模式(與美國紐約州立大學、挪威奧斯陸大學合作),模擬全球硫循環的收支,探討自然與人為硫酸根氣膠對氣候(包括氣溫、降水、季風等)的直接與間接效應(Tsai et al. 2010)。此研究除了顯示氣膠間接效應之顯著性外,也指出直接效應之訊號低於模式內之氣候變異度。
  5. 發展新一代氣膠總體參數法,以矩量法(moment method)與多模(multi-modal)方式描述完整的氣膠粒徑分佈(蔡2009)。其與傳統整體參數法不同之處在於並當解析解不存在時仍然可以得到準確的結果,並保留氣態環境參數之影響;同時又維持高計算效率。所考慮氣膠過程包括完整的核化、凝結/蒸發、碰撞、乾濕沈降,同還提供了有效粒徑、曲率效應等診斷方程(初步成果發表於研討會)。
  6. 結合多種觀測資料,以及中尺度氣象模式模擬,分析多孔徑合成雷達(Synthetic Aperture Radar)在台灣附件所偵測到的海面不連續帶,證實為綜觀尺度東風風場受中央山脈地形阻擋所造成的回流與入流的幅合,導致幅合區兩側海面波浪粗糙度明顯不同(Alpers et al. 2007, 2010)。

subproject1 計畫簡介 poster

pdfsubproject1_計畫簡介_poster.pdf4.61 MB

計畫摘要

有鑑於氣候變遷對台灣天氣氣候與環境的巨大影響,國內必須具有氣候模擬與推估的關鍵能力,提供重要資訊作為氣候變遷衝擊評估,調適策略規劃之依據,對於氣候變遷的影響、衝擊、調適的評估,除了全球平均氣候的改變之外,局部地區氣溫與降水的未來變化更顯得重要。本計畫以目前無論國際或國內都已廣泛被使用並且表現優良的區域氣候模式為基礎,整合中央大學的相關人力利用觀測資料校驗評估區域模式對劇烈天氣與區域氣候模擬之能力,持續改善模式的物理參數化方法,建構一套適用於台灣,並且可以自行修改研發的高解析區域氣候模式,未來進一步將利用總計畫研發之全球氣候模式的輸出資料當作區域模式的邊界條件進行區域天氣與氣候之模擬,評估自然與人為氣候變遷對極端天氣與區域氣候之衝擊。同時研發區域之海氣耦合模式,探討海氣交互作用對區域氣候變化以及颱風之形成影響。區域氣候模式之發展重點包括下列幾項:
  1. 輻射參數化與輻射、雲、氣膠交互作用處理方案之改進。
  2. 以偏極化雷達觀測校驗區域氣候模式之物理過程,再進行降水雲物理參數化方案之評估與改進。
  3. 高解析度土地利用與植被資料建置與模式地表過程處理之更新。
  4. 發展區域海氣耦合模式,與海氣交互作用研究。
 

預期成果

此計畫針對CESM 全球氣候模式以及WRF -Chem 區域氣象與大氣化學模式改善其雲與氣膠參數法,探討氣膠與雲對全球和區域氣候的影響。預期完成項目保包括:
  1. 雲參數法

    • 考慮氣膠影響之積雲參數法
    • 顯式雲參數法,解析雲內各種水物的多矩量變化
  2. 氣膠參數法

    • 使用於 CESM 的氣膠參數法
    • 使用於 WRF-Chem 的氣膠參數法,包括各種冰核,以及混合態的解析
  3. 雲與氣膠交互作用參數法

    • 上述兩參數法之耦合
    • 應用 WR-Chem 模擬結果進行統計分析,得到upscaling 參數法用於全球模式
  4. 應用以上模式探討雲、氣膠,以及雲─氣膠交互作用對全球、區域氣候的影響。

 

預期綜合效益

本5 年期計劃的預期綜合效益如下:
  1. 完成地球系統模式中計算雲與氣膠物理、化學過程的改進,使台灣地球系統社群模式群組更有特色。
  2. 綜合探討雲與氣膠在全球與台灣附近的可能影響,釐清雲與氣膠過程在氣候變化中所扮演的角色,以及未來人為污染對氣候變化的可能衝擊。
  3. 培養新一代氣候模式人才,包括機制與參數化發展者以及模擬應用者,使相關研究能在台灣紮根並與國際先進並駕齊驅。
 

近五年之研究計畫內容與主要研究成果說明

  • MM5/WRF 模式的模擬研究

    主要集中在MM5/WRF 模式模擬技術的發展與應用在豪大雨劇烈天氣,區域氣候以及空氣污染等問題上之研究。
    1. 和師大、台大、氣象局以及中大相關老師組成梅雨季定量降水系集預報小組,連續六年皆進行梅雨季定量降水系集預報實驗,預報結果除即時提供氣象局作業參考之外,亦聯合發表在國內外之期刊上(Yang et al. 2004;簡等2003;簡等2005;簡等2006;洪等2006,林等2006)
    2. 發展MM5 模式四維同化之技術,並且成功和空氣品質模式結合,應用於空氣污染事件,酸沉降問題之模擬,建立和環工學門的跨領域合作研究,部份成果已發表在國內期刊以及SCI的國際期刊上(Chang et al. 2000,林等2000)。其次為改善現行空氣污染指標(PSI)的代表性限制,和程萬里教授、張艮輝教授合作研究改良式空氣品質污染指標,合作成果也已發表在Atmos. Environment 之 SCI 期刊上(Cheng et al. 2004)。另外以繫留氣球探空觀測來驗證MM5 和TAQM 模擬結果已投A.E.發表(Cheng et al. 2007)
    3. 與禚漢如教授合作以蒸發-風回饋機制探討積雲參數化與CISK 不穩定相關議題,成果已發表於TAO 上(Cho et al., 2005)。與陳景森教授以及陳宇能教授合作模擬與分析梅雨期豪大雨個案之地形效應,並統計分析豪大雨的時空分布特性,部分成果已發表在SCI 期刊上(Chenet al., 2005, 2007,2010)
    4. 指導研究生林欣弘進行雷達資料的三維變分同化,以改善降水系統模擬之初始場(林與林,2004a,2004b),初步成果曾獲2004 全國大氣科學研究生研討會,博士班組第一名,全國大氣科學研討會,研究生海報論文比賽第二名。指導研究生徐文達進行敏督利颱風伴隨西南氣流導致豪大雨事件之模擬,獲得2005 全國大氣科學研究生研討會第一名。指導研究生林宜穎完成颱風與熱帶低壓,對中部空氣品質影響之模擬分析,獲得2006 全國大氣科學研究生研討會特優論文獎。指導學生何秋鋆以WRF 模式模擬探討風切對颱風路徑結構之影響,獲2007 年度研究生論文比賽颱風組第一名。指導研究生曹嘉宏進行地表植被特性對局部環流與邊界層之影響,榮獲2007 年全國大氣科學研究生研討會優等。
    5. 和陳淑華教授共同帶領研究生陳致穎、張偉裕等人進行SOWMEX 實驗觀測資料同化之OSSE 實驗,成果已投稿至Mon. Wea. Rev. 正在審查中。
    6. 南海季風與區域氣候模擬的相關研究工作已持續進行多年,2008-2009 指導研究生伍柏林,在2009 年的Mon. Wea. Rev.期刊發表區域氣候模擬之新方法,廣獲國際相關學者的重視,本人負責研究規劃、設計、結果討論、文章撰寫與修改、審查意見之回覆等工作。(Wu et al. 2009)
    7. 指導研究生林欣弘發表利用WRF 模式三維變分同化方法同化雷達資料以改善颱風之路徑與風雨預報,該文章已在TAO 期刊發表。(Lin et al. 2011)(B)

 

  • 台灣地區颱風、梅雨降水物理與邊界層觀測研究

    1. 結合本系與中大水文所相關同仁合作,完成納莉颱風與台北洪水事件氣象水文之初步分析,負責結合ISS/VHF 雷達與雨滴譜儀分析颱風降水之雨滴粒徑分布與垂直與垂直雨滴落速變化特性,已在EOS 上發表,是一篇成功結合氣象與水文科學合作研究之文章(Sui et al.2002)。
    2. 建置雨滴譜儀觀測網,結合天氣雷達、垂直向UHF 雷達、雨滴譜儀以及地面雨量站網,進行台灣地區降水雨滴粒徑分布,降水物理過程以及雷達定量降水估計之研究,初步成果已發表在大氣科學期刊及國際期刊上(張等2003,Sui et al. 2002)。
    3. 參與颱風重點研究,在吳俊傑教授領導下參與侵台颱風dropsonde 之觀測部分成果已發表在國內外期刊上(吳等2003,2004 以及Wu et al., 2005),其中Wu et al.(2005)是發表在美國氣象學會會刊(BAMS)上。
    4. 指導研究生許玉金進行台灣北部地區雨滴粒徑分布特性與雷達降水估計之研究,獲得2005年全國大氣科學研究生論文比賽第一名。指導研究生蔣育真進行台灣南北部雨滴粒徑之比較研究以及蔡國榮進行TRMM PR 與地面雷達之回波特性比較研究,分別榮獲2010 年全國大氣科學研究生研討會論文比賽之佳作以及優等。
    5. 負責整合探空系統之維護與觀測技術開發,支援各種觀測實驗,例如1992-1993 TOGACOARE、1998 SCSMEX、2001 GIMEX 等實驗之觀測,以及南高屏空氣品質之邊界層觀測、2008 年的SOWMEX 觀測實驗,部份成果已發表在國內外期刊上,及在研討會上發表(Lin etal.,2000,2001,2002,2003,2004 等)。指導研究生汪志偉利用剖風儀與二維雨滴譜儀,進行降水之觀測研究,榮獲2009 年全國大氣科學研究生研討會優等獎。
    6. 與陳景森教授,陳宇能教授合作統計分析台灣之豪大雨特性結果已發表在Weather andForecasting 上(Chen et al. 2007)。另外也在2010 合作地形對午後豪大雨個案之影響分析,並發表在JMSJ 的SCI 期刊上(Chen at al. 2010)和黃清勇等人合作完成GPS RO 資料同化對區域天氣預報之影響,結果發表在GPS solution 之SCI 期刊上。(Huang et al. 2010)
    7. 和陳台琦共同指導博士班學生張偉裕,利用本人所建立之二維光學式雨滴譜儀(2DVD)長期的觀測結果結合雙偏極化雷達進行颱風降水雨滴粒徑與降水物理之研究,結果發表在J.Atmos and Ocean Tech. 期刊上(Chang et al. 2009)是第一篇有關西北太平洋侵台颱風降水雨滴粒徑與降水雲雨物理之文章。
    8. 和美國太空總署陶為國博士合作完成微物理方案對颱風強度與路徑影響之研究,並發表在Asia Pacific J. Atmos Sci 期刊上(Tao et al. 2011)。指導研究生陳致穎進行微物理過程對莫拉克颱風模擬之影響,榮獲莫拉克颱風國際研討會暨研究生壁報論文比賽博士班組第2 名。

子計劃二區域氣候模式之發展

pdf子計劃二區域氣候模式之發展.pdf2.23 MB

計畫摘要

天氣與氣候極端事件到底是不是真的已經與過去發生的事件截然不同,而如果真的發生改變又是不是由人為氣候變遷所造成,一直是近年來極具爭議性的問題。我們希望透過這個計畫發展一種新的研究架構以進行最近所觀測到的極端天氣事件(如熱帶氣旋)變化原因歸屬的釐清,在此架構下,可以計算在現今氣候中極端事件發生頻率與嚴重程度的改變,並且與當特定外部驅動力(例如人為影響)移除後的極端事件發生機率與嚴重程度分布範圍加以比較。不過這樣的架構如果要應用在極端天氣與氣候系統,前提是用以模擬的模式必須能夠掌握引發極端天氣與氣候事件的關鍵過程,同時也能夠重現極端天氣與氣候事件的特徵與伴隨的災害相關因素。
也因此,熱帶氣旋頻率與強度改變的偵測與歸因一直都還是極具爭議的問題,主要也就是因為現有的模擬架構,無論是全球或區域氣候模式,都還是無法適切地模擬出觀測的熱帶氣旋的發生頻率、強度以及伴隨豪雨的變動。所以即便已知在熱帶大西洋與太平洋上熱帶氣旋主要生成區的海溫在二十世紀所觀測到的增加,的確主要是來自人為排放溫室氣體的貢獻,但究竟這些人為的海溫暖化對最近觀測到的破紀錄極端天氣系統的強度與頻率變化到底有多重要,科學界還未找出令人滿意的答案。運用可以解析重要雲雨系統的高解析度模式,並且瞭解其合理掌握颱風與大尺度背景環流、熱力結構、地形等交互作用的能力,我們將估算人為造成的大氣與海洋變化,分析模式移除此作用後所得到的颱風強度改變機率分布,並討論其是否滿足偵測與歸因的統計差異。上述颱風強度改變機率分布將可以由模擬環境的初始或邊界條件變動加以估計,也可以透過採樣所有接近臺灣且造成較大風雨以及災害的不同颱風獲得。至於颱風頻率變化方面的偵測與歸因問題,必須藉由總計畫所發展的模式以及與國外專家與氣候中心合作的高解析度模式,評估已經在熱帶氣旋的模擬有足夠的技術水準下,才會陸續展開。

目的

  1. 透過創新的數值模擬實驗研究計算過去百年人為的溫室氣體排放與其暖化作用,評估其對如2009年8月莫拉克颱風般的極端天氣系統結構與強度是否已造成可分辨的影響,並以範圍與發生或然率的方式表現其對極端天氣系統的強度以及降雨量變動的作用。
  2. 擴充上述研究到過去十幾年來造成災害的所有主要侵臺颱風,進一步分析比較過去人為氣候變化對於颱風伴隨降雨的作用,是否與颱風的形態、強度與路徑等有關?
  3. 比較氣候變遷影響區域極端天氣系統(以2009年8月莫拉克颱風為例)降水變化的各種物理過程(大尺度環流場、水氣場、地形效應與暖化環境等)所扮演的角色,並量化個別過程的相對重要性。
  4. 應用與評估高解析度區域氣候模式,模擬研究人為的溫室氣體排放與其暖化作用對區域颱風發生頻率是否已造成可偵測的影響。

poster CCliCs subpro3 proposal

pdfposter_CCliCs_subpro3_proposal.pdf11.23 MB

  • 第一期計畫:
    • 計畫名稱:氣候變遷與都市發展/土地利用研究
    • 總主持人:許晃雄
    • 參與研究人員所屬單位:中研院環境變遷研究中心、臺灣大學大氣科學系、國家災害防救科技中心
    • 執行期間:2013-01-01~ 2015-12-31

 

摘要

本計畫將建立一套氣候模擬系統,將全球氣候模式產生的氣候變遷資訊,從百公里空間尺度,降尺度至數百公尺的都市尺度,了解、評析與推估都市尺度的氣候變遷。這套系統與氣候變遷模擬資訊將用來連結全球/本地氣候變遷與都市發展/土地利用研究,探討都市化、土地利用、氣候變遷以及災害衝擊之間的關係。研究目標區為大台北地區與曾文溪流域。前者屬於都市發展議題,後者屬於流域治理。以下三大問題為主要研究方向:

1. 極端天氣在更細微的區域與城市尺度的衝擊為何?

2. 在全球暖化氣候變遷影響下, 都市化過程對於台灣本地氣候的衝擊為何?未來都市與土地使用應如何規劃,以降低未來氣候變遷對台灣的本地衝擊?

3. 氣候變遷與極端天候衝擊下,流域可能面臨的災害衝擊為何?如何藉由合理的土地利用規劃以及流域綜合治理觀點降低災害風險?

 

  • 第二期計畫:
    • 計畫名稱:台灣乾旱研究:變遷、水資源衝擊、風險認知與溝通
    • 總主持人:許晃雄
    • 執行期間:2016-01-01~ 2018-12-31
    • 分支計畫:
      計畫名稱   計畫主持人 共同主持人 
      子計畫1  台灣乾旱研究:
      高解析度氣候變遷推估與診斷
      許晃雄
      (中研院環境變遷研究中心)
      杜佳穎、劉紹臣
      (中研院環境變遷研究中心)
      子計畫2 氣候變遷與都市化對台灣降雨之衝擊探討 林傳堯
      (中研院環境變遷研究中心)
      子計畫3 乾旱與水資源風險評估 鄭克聲
      (臺灣大學生物環境系統工程學系)
      陳永明(國家災害防救科技中心)、
      羅敏輝(臺灣大學大氣科學系)
      子計畫4 利害關係人風險認知與溝通 陳亮全
      (銘傳大學都市規劃與防災學系)
      洪鴻智
      (台北大學不動產與城鄉環境學系)

 

 

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已發表No.1, 7, 28, 29

 

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  • The first phase project:
    • Project Name:Study on Climate Change and Urban Development/Land Use
    • Project Director:Dr. Huang-Hsiung Hsu
    • Corporation:Research Center for Environmental Changes, Academia Sinica、Atmospheric Sciences, National Taiwan University、Nation Science and Technology Center for Disaster Reduction
    • Execution duration:2013-01-01~ 2015-12-31

 

Abstract

This project is aimed to develop a dynamical modeling system for downscaling the climate change information obtained from global climate models, which provide data in the order of one-hundred kilometers, to fine local scale (e.g., few-hundred meters to 1 kilometer). This system will be used to understand, assess and project climate change in urban scale. This dynamical system will also be linked with the study of urban development and land use to explore the mutual effects between urbanization, land use and climate change impact. The targeted regions are the Taipei Metropolitan area and the Tseng-wen River basin for the issue on urban development and management of river basin, respectively. Answers to the three major questions listed below will be explored.

A. What are the impacts of severe weather in fine local and urban scales under the influenceof global/local warming and climate change?

B. What are the impacts of urbanization on local climate under the influence of global/local warming and climate change? How should the future urban development and land use be planned to reduce the impact of global warming and climate change on Taiwan.

What are the impacts on natural disasters in a river basin under the influence of global warming? How to reduce the risk of natural disasters through sensible land use planning and comprehensive management of river basin?

 

  • The second phase project:
    • Project Name:台灣乾旱研究:變遷、水資源衝擊、風險認知與溝通
    • Project Director:許晃雄
    • Execution duration:2016-01-01~ 2018-12-31
    • Sub-Project:
      Project Name  Co-PI Associate PI
      Sub-Project1  台灣乾旱研究:
      高解析度氣候變遷推估與診斷
      許晃雄
      (中研院環境變遷研究中心)
      杜佳穎、劉紹臣
      (中研院環境變遷研究中心)
      Sub-Project2 氣候變遷與都市化對台灣降雨之衝擊探討 林傳堯
      (中研院環境變遷研究中心)
      Sub-Project3 乾旱與水資源風險評估 鄭克聲
      (臺灣大學生物環境系統工程學系)
      陳永明(國家災害防救科技中心)、
      羅敏輝(臺灣大學大氣科學系)
      Sub-Project4 Stakeholder Risk Perception and Communication 陳亮全
      (銘傳大學都市規劃與防災學系)
      洪鴻智
      (台北大學不動產與城鄉環境學系)

 

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