吳俊傑教授研究成果簡介 - 臺灣大學理學院

吳俊傑教授 / 大氣系

國科會101年度傑出研究獎得主大氣系吳俊傑教授研究成果分享
有機會再度獲獎，是學界對我的厚愛與寬容，然而對我個人而言，無異是肩上更為深重的學術責任。科學研究是一段追尋、跟隨，而後創造、突破的漫長旅程，倘若我有這樣的能力，我願持續以謙卑的心，在現有的根基上不斷努力耕耘、堅持自我超越，在此同時，也能為後進指引前進的方向，期待未來能看到更多優秀的年輕科學家，超越此刻我相當幸運的步伐。這些年來，懷抱著能對科學界有所貢獻的自我期許，在前人的基礎之上孜孜矻矻、戮力不懈；如今，我也希望後輩學者能藉由我的研究，看得更廣、走得更遠。個人的成果是科學研究無盡旅程中的節點，未來，我將持續鞭策自己不斷學習、成長，並進一步突破、創造，與所有研究伙伴一起建構科學界承先啟後的永續工程。　　以下是個人近年三項代表性研究成果 1. 颱風EnKF資料同化: 創新針對颱風渦旋設計嶄新特殊觀測算符，包括颱風中心位置、渦旋移速與海表面軸對稱風速等，直接以EnKF同化這些特殊觀測量(颱風中心位置、移動向量、及軸對稱地表平均風風剖)至模式中。此研究提供一套有效的渦旋初始化方法(見圖一)，一方面可用來進行短時段的颱風初始化，另一方面也可進行長時段的同化分析。透過系集模擬，對於颱風動力、模擬及可預報度研究，扮演重要角色。此方法已成功用來探討辛樂克颱風(2008)的雙眼牆形成之關鍵動力機制(見圖二)。

圖一鳳凰颱風TK-MS 實驗 (a) 颱風中心位置（單位：km）與 (b) 軸對稱風速徑向剖面（單位：ms^-1）的平均誤差與系集散布隨時間的演變。細線為系集平均和同化觀測資料的差值，粗線為系集成員間的標準差，其中實線表示預報系集的結果，虛線表示分析系集的結果。粗點線為觀測誤差。 [ 資料來源: Wu et al. (2010) ]
	圖二控制組實驗 (CTL) 的最大軸對稱平均地面切向風半徑（y軸；公里）隨積分時間（x軸；小時）的演變；藍、綠色分別代表第一和第二個最大風速半徑，即內、外眼牆之半徑位置。粗線為系集平均，各系集成員以細線表示。 [ 資料來源: Wu et al. (2012a) ]

2. 颱風雙眼牆動力: 透過針對T-PARC期間所獲得前所未有特殊辛樂克颱風飛機觀測資料，進行EnKF資料同化與數值模擬研究分析，提出雙眼牆形成之新動力機制。此研究探討邊界層內及附近的入流與環流變化，及超梯度風不平衡動力所扮演雙眼牆形成的關鍵角色（見圖三）。此研究乃是雙眼牆動力的全新典範架構與熱門議題，國際上已有多個研究團隊廣泛引用此理論於後續研究中。

圖三軸對稱、時間（t ± 3小時）及空間上的平均場的垂直結構，x軸為高度座標（公里）。　ｙ軸： (a), (b) 為徑向風 (ms^-1)，正值為外流，負值為內流；(c), (d) 是非梯度風 (ms^-1)，正值為超梯度風，負值為次梯度風，0則為梯度風平衡的情況。左欄為雙眼牆形成半徑區間（如圖所標示之ｒ）的空間平均值，右欄則為雙眼牆形成半徑區間之外的平均值。不同顏色表示不同時間的垂直結構，顯示時間區間是9月10日1500 UTC － 9月11日1500 UTC，時間間隔為3小時：綠色為雙眼牆形成前1小時，淺綠色是雙眼牆形成後2小時，除此之外，冷色系為雙眼牆形成前，暖色系為雙眼牆形成後，各顏色所對應的時間 (t) 見圖示。 [ 資料來源: Huang et al. (2012) ]

3. 颱風與氣候研究: 使用區域大氣模式探討西北太平洋之熱帶氣旋特徵，顯示模擬中的熱帶氣旋不論在季節尺度或者年際變化上，皆存在相當大的變異度。也發現系集平均能夠提供較準確且合理的颱風個數之變化（見圖四）。另外也探討東印度洋海溫變異及ENSO與西北太平洋颱風間的關聯性。
	圖四 1982年至2001年熱帶氣旋個數之年際變化。點虛線為四組系集成員之模擬結果，黑色實線為系集平均，藍色實線則為觀測資料。 [ 資料來源: Wu et al. (2012b) ]

References: Huang, Y.-H., M. T. Montgomery, and C.-C. Wu, 2012: Concentric eyewall formation in Typhoon Sinlaku (2008) (2008) centric eyewall formation in Typhoon Sinlaku (2008) – Part II: Axisymmetric Dynamical Processes. J. Atmos. Sci., 69, 662-674. Wu, C.-C.*, G.-Y. Lien, J.-H. Chen, and F. Zhang, 2010: Assimilation of tropical cyclone track and structure based on the Ensemble Kalman Filter (EnKF). J. Atmos. Sci., 67, 3806-3822. Wu, C.-C., Y.-H. Huang, and G.-Y. Lien, 2012a: Concentric eyewall formation in Typhoon　Sinlaku (2008) – Part I: Assimilation of T-PARC data based on the Ensemble Kalman Filter (EnKF). Mon. Wea. Rev., 140, 506-527. Wu, C.-C.*, R. Zhan, Y. Lu, and Y. Wang, 2012b: Internal variability of the dynamically downscaled tropical cyclone activity over the western North Pacific by the IPRC Regional Atmospheric Model. J. Climate., 25, 2104-2122.