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背景說明及目的

理想中的地球系統模式為能模擬地球個子系統間交互作用,同時能解析雲尺度現象的模式。唯受限於知識與計算能力的不足,在未來幾年,這樣的模式仍無法用來進行長時間的氣候模擬與推估。在目前可用的計算資源之下,為了解析劇烈天氣現象,所採取的方式之一為利用高解析度全球大氣模式進行“時段切片"模擬。亦即,從地球系統模式模擬結果取得數十年的海溫時間序列,將之植入高解析度全球大氣模式作為下邊界條件,驅動大氣模式,模擬在那一時段的海溫影響之下的大氣變化,評析可能的氣候變遷。所謂的數十年時段可以是未來(如2040-2060 年),也可以是過去(如1800-1830年),若用在觀測資料豐富的年代(如1970-2000 年)則可以驗證該模式的模擬能力。此一研究方法在IPCC AR4 中已經被採用,在AR5 將更加普遍。本計畫的研究目的之一為利用該模式探討氣候變異變遷對劇烈天氣的影響。

研究方法、進行步驟及執行進度

 
為了達到此一目的,將與 GFDL 林先建博士合作,採用已經發展完成具有伸縮網格功能的HiRAM 進行時段切片模擬,進行方式如下。
  1. 引進有伸縮網格功能的 HiRAM,在台灣附近將網格解析度提高至10 公里以下,以過去數十年的觀測海溫驅動該模式,分析模擬的季風氣候與劇烈天氣(如颱風、豪雨)特徵,評析該模式的模擬能力。
  2. 選取 CMIP5(Taylor et al. 2011)模擬的過去、現代與未來的數十年海溫,驅動HiRAM,以現代數十年為基準,分析過去與未來數十年的氣候變遷,探討在人為溫室效應逐漸增強的情況下,季風與區域氣候與劇烈天氣的可能變遷。過去與未來海溫定義為現代觀測海溫加上模擬的過去與未來海溫與模擬的現代海溫間的差值。採用觀測的現代海溫為基底,可以降低模式海溫的系統性偏差,讓模擬結果不至於偏離真實氣候太多。
  3. 將模擬結果提供 TCCIP 與國內研究社群使用,進行氣候變遷衝擊研究。