文/ 大氣科學系 郭鴻基教授
颱風降雨是台灣不可或缺的水資源，颱風大量降雨也是台灣最嚴重的天然災害。在莫拉克颱風（2009）等多個颱風造成台灣許多淹水、土石流等氣象水文災害後，我們除了探討這些颱風的豪雨機制，以及颱風降雨的水文應用外，也研究過去60年的台灣颱風降雨。我們在過去八年中有系統全面性地探討此劇烈颱風降雨機制與颱風降雨的氣候變遷，發表十數篇國際論文。我們研究發現，最近20年來颱風降雨大幅增加，有明顯數十年年代際氣候變化：這是因為近年來導致豪雨的颱風原本就走得慢，加上其路徑皆從台灣東岸北半部登陸，然後分別受到台灣地形與西南季風之影響，降雨使颱風移速減慢，使降雨時間變更長，因而豪雨成災。最近Nature期刊探討全球暖化議題，猜想全球颱風移速會變慢的現象[5]，和我們過去八年的研究，十分相符。
台灣颱風總雨量近年來有顯著增加的情形，截至2016年，60年來颱風總雨量前15名颱風個案中，除了莫拉克颱風位居榜首外，就有11個發生於2001年後。若考慮30年為一年代際期，除了1960年的雪麗颱風外，其他前15名極端降雨的颱風事件，皆發生在1989年之後，就是最近30年內的年代際[1,2,6]，台灣颱風降雨有非常劇烈的年代際氣候變化。若我們將颱風總雨量分為在颱風登陸前（PR）、登陸後（OL）、及離陸後（EX）階段，此三階段颱風降雨近年皆有增加，其中在OL及EX階段更有超過60%的增加趨勢。在OL階段，降雨時間變長，但單位時間的降雨強度則沒變化；但在EX階段，降雨強度也有明顯增加的現象（約30%）[2]。我們發現颱風延時增加對總雨量有直接影響。
除了資料個案的研究，我們亦進行數值模式模擬，以及位渦趨勢診斷分析，以了解颱風離陸後造成延時增加、進而導致破紀錄總雨量的動力過程[7,8,9,10]。結果顯示移速慢颱風的降雨，會使得颱風走得更慢，透過此回饋產生長延時的颱風降雨。以下總結颱風降雨劇烈增加的研究成果。
登陸前（PR）：
西行颱風若於PR階段具有路徑南偏甚至打轉的現象，通常可增加颱風影響時間、並造成總雨量增加[6]，過去亦有許多研究討論颱風路徑南偏的機制。單位時間的降雨強度在此階段無顯著增加，因此颱風總雨量的增加多半是由於颱風影響時間變長所致。後30年的雨量比前30年增加37%，降雨強度僅增加8%。
登陸後（OL）：
颱風總雨量在OL階段主要受颱風移速影響，颱風移速越慢、受台灣地形影響所產生的總雨量越多，且颱風總雨量與颱風本身強度的關係較小[3,4]。登陸前移速較慢（快）之西行颱風傾向於北緯23.5度以北（南）之台灣東岸登陸，這些路徑偏北的颱風，其下雨對流在OL階段容易被中央山脈地形鎖定並減慢颱風運動。颱風走得慢，雨下得大，被地形鎖定的對流使颱風走得更慢，正回饋產生長時間下雨[4]。後30年的雨量比前30年增加61%，降雨強度僅增加5%。
離陸後（EX）：
2009年莫拉克颱風是歷史上總雨量最多的颱風個案，其發生在颱風離開台灣之後的EX階段總雨量亦為所有個案之冠。莫拉克颱風於EX階段具有極緩慢的移行速度，雷達回波顯示其不對稱的對流結構，包含一條平行（南北向）與一條垂直（東西向）於中央山脈南段的對流雨帶，這兩條雨帶的位置於20小時內（EX階段）幾乎維持不變，導因於颱風環流與西南季風氣流的交互作用，此雨帶區域也使颱風移速減慢[9]。颱風EX階段在後30年的雨量比前30年增加64%，降雨強度也明顯增加31%。
颱風與西南季風的交互作用，造成西南水氣[11,12]及颱風延時皆有增加，西南水氣增加會造成颱風降雨強度增加，而強水氣與長延時的合成作用最終導致EX階段颱風總雨量的增加，也許可解釋總雨量增加遠大於降雨強度增加的觀測現象，其中又以西行穿越台灣中部山區的颱風路徑（如：莫拉克颱風）影響最大[3]。
James Kossin去年六月發表於Nature期刊的研究成果[5]，顯示近年來全球颱風延時有10%增加，他猜想也許和全球暖化有關，定性上與本研究針對台灣颱風發現的年代際變化大致符合。我們的研究除了提升對台灣颱風科學認識，也提供改進氣象水文的預報作業，也解釋氣候變遷下颱風劇烈天氣的可能變化機制。
參考資料
1. Chang, C.-P., Y.-T. Yang, and H.-C. Kuo, 2013: Large increasing trend of tropical cyclone rainfall in Taiwan and the roles of terrain. J. Climate, 26, 4138-4147.
2. Chen, Y.-H., H.-C. Kuo, C.-C. Wang, and Y.-T. Yang, 2017: Influence of southwestmonsoon flow and typhoon track on Taiwan rainfall during the exit phase: modelling study of typhoon Morakot (2009). Q. J. R. Meteorol. Soc., 143, 3014-3024.
3. Chien, F.-C. and H.-C. Kuo, 2011: On the extreme rainfall of Typhoon Morakot (2009). J. Geophys. Res., 116, D05104.
4. Hsu, L.-H., H.-C. Kuo, and R. G. Fovell, 2013: On the geographic asymmetry of typhoon translation speed across the mountainous island of Taiwan. J. Atmos. Sci., 70, 1006-1022
5. Kossin, J., 2018: A global slowdown of tropical-cyclone translation speed. Nature, 558, 104-107.
6. Su, S.-H., H.-C. Kuo, L.-H. Hsu, and Y.-T. Yang, 2012: Temporal and spatial characteristics of typhoon extreme rainfall in Taiwan. J. Meteorol. Soc. Jpn., 90, 721-736.
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8. Wang, C.-C., H.-C. Kuo, Y.-H. Chen, H.-L. Huang, C.-H. Chung, and K. Tsuboki, 2012: Effects of asymmetric latent heating on typhoon movement crossing Taiwan: The case of Morakot (2009) with extreme rainfall. J. Atmos. Sci., 69, 3172-3196.
9. Wang, C.-C., H.-C. Kuo, R. H. Johnson, C.-Y. Lee, S.-Y. Huang, and Y.-H. Chen, 2015: A numerical study of convection in rainbands of Typhoon Morakot (2009) with extreme rainfall: Roles of pressure perturbations with low-level wind maxima. Atmos. Chem. Phys., 15, 11097-11115.
10. Wang, C.-C., H.-C. Kuo, T.-C. Yeh, C.-H. Chung, Y.-H. Chen, S-Y. Huang, Y-W. Wang, and C.-H. Liu, 2013: High-resolution quantitative precipitation forecasts and simulations by the Cloud-Resolving Storm Simulator (CReSS) for Typhoon Morakot (2009). J. Hydrol., 506, 26-41.
11. Pan, T.-Y., Y.-T. Yang, H.-C. Kuo, Y.-C. Tan, J.-S. Lai, T.-J. Chang, C.-S. Lee, and K. H. Hsu, 2013: Improvement of watershed flood forecasting by typhoon rainfall climate model with an ANN-based southwest monsoon rainfall enhancement. J. Hydrol., 506, 90-100.
12. Pan, T.-Y., Y.-T. Yang, H.-C. Kuo, Y.-C. Tan, J.-S. Lai, T.-J. Chang, C.-S. Lee, and K. H. Hsu, 2011: Improvement of Statistical Typhoon Rainfall Forecasting with ANN-Based Southwest Monsoon Enhancement. TAO, 22, 633-645.
