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領域專題
領域專題2024-12-31
大氣科學研究與應用資料庫-國科會核心設施
— 中國文化大學劉清煌教授、國立中央大學李奕德助理研究員
計畫緣起：
大氣科學研究往往需要大量的數據資料作為基礎，而且大氣資料的種類繁多，且涵蓋時空範圍甚廣，專家學者們或學生經常耗費許多時間取得或購買所需的研究資料集。為方便研究工作的進行，國科會1987年在台灣大學大氣科學系成立副熱帶氣象資料庫，著手收集大氣領域相關的資料，以利學界們無償取用。歷經數位老師們的努力，建立大氣資料庫的雛形，並由專人負責資料的收集與提供，並於1997年8月更名為大氣研究資料庫（Data Bank for Atmospheric Research，DBAR）。2011年改由國研院颱洪中心承接此項工作，結合颱洪中心硬體設備與資訊人力，將網站進行改版，颱洪中心具有大氣及水文觀測設備，因此2015年8月對資料網頁功能進行升級，並且更名為大氣水文研究資料庫（Data Bank for Atmospheric & Hydrologic Research service，DBAHR），建立會員制度，會員可從網頁直接取得所需之研究資料，大幅縮減會員們取得資料的時間，2014年本資料庫成為大氣學門四大領域資料庫（氣象、大氣化學、太空及雷達）。因應颱洪中心的組織調整，2018年大氣水文資料庫改由中國文化大學大氣科學系承接此項服務工作。主持人到文大服務以來即開始收錄網頁上每日逐時的天氣圖資及各項觀測數據資料，累積了大量的天氣資料，其中大部分的資料與大氣水文資料庫原有的資料是互補的，所以由本系來繼續這項服務工作。2023年大氣學門將大氣水文資料庫及太空科學研究資料庫整合為大氣科學研究與應用資料庫(Atmospheric science research and application databank, ASRAD)，原先兩資料庫的資料特性及搜索機制完全不同，新資料庫重新建立服務網頁、資料下載機制、資料索引，更有率效的服務大氣學門及跨學門之科研工作。2023年9月1日自然處擬定大氣學門的核心設施重點計畫，計畫包含核心觀測儀器及資料庫兩計畫，從此本資料庫正式納入國科會核心設施的管理，更擴展了資料庫服務項目及層面。2024年1月1日新網站開始使用，以更有效率的方式、更友善的介面服務學門，網址：https://asrad.pccu.edu.tw。
計畫目的與任務：
本資料庫設置的主要目的是：收錄及保存各項天氣相關之資料，並支援大氣科學研究、國高中地科教學/科普所需之氣象資料，同時也支援跨領域研究所需之研究資料。本資料庫提升為核心設施後，也支援學門及跨學門觀測實驗之需求。國科會過去每年都會支持一些大氣觀測實驗，實驗後收集到的資料經常散落在各個計畫主持人，數年後這些資料可能就遺失，為了讓這些資料得以永久保留及使用，本資料庫對未來每一個科學實驗都會建立實驗目錄（field catalog），該catalog會即時展示及保存該實驗期間之各項天氣資料、觀測特有資料、及實驗相關文件、報告、或圖檔，以利實驗計畫主持人可以掌握最新的天氣狀況，同時也會建立資料上傳機制，觀測資料可即時上傳到資料庫。這樣的catalog也會回溯到過去的觀測實驗，資料庫人員會去收集這些實驗資料，使得這些寶貴的數據資料得以永久保存及應用。在過往的年度中，學門曾支持過許多大型的國際合作觀測實驗，如1987年TAMEX、2008年SoWMEX、2012年TAHOPE等等，隨著時間的過去，catalog的重建難度漸高，需積極的搶救這些寶貴的資料。目前，2008年SoWMEX、及2012年TAHOPE之catalog已完全納入資料庫實驗網頁中。
配合核心設施的運作，資料庫整裡出國內大氣領域各研究單位的觀測儀器清單，詳細記載儀器的特性、可收集的氣象參數及儀器保管人等資訊，以利實驗規劃人的借用。為協助國內學術論文發表時資料DOI之申請，設計DOI申請管道，以利學研單位在進行論文發表有合適的資料儲存處。在國高中科普推廣方面，資料庫團隊接受各國高中之申請，到該校或到本校進行大氣或太空分面的科普活動，以提升學生對地科的興趣，所有活動均不收任費用。今年度曾到臺東寶桑國中、彰化女中、豐原高中、宜蘭高中、屏東女中進行資料庫使用解說及科普課程。此外資料庫也協助國際地球科學奧林匹亞競賽的培訓工作。
資料庫會員：
本資料庫採會員制，分普通會員及進階會員，普通會員可瀏覽網頁及下載天氣圖庫之圖檔，而進階會員則可下載數據資料。若無會員資格，僅能瀏覽網頁資訊，無法瀏覽天氣圖庫及下載數據資料。申請為一般會員的資格無限制，僅需E-mail即可，但成為進階會員需經過資格審查，凡本國各級學校之老師、學生、助理、政府機關、軍方、公立研究單位之人員，附服務證明文件，均可申請為進階會員，手續及流程相當簡單，所有服務均為免費。
自資料庫新開站以來2024年1月至2024年5月資料庫會員成長（圖1），目前總會員數有862人。圖2的統計到2024年6月15日為止，會員身分仍以大專院校學生55%居多，其次為研究單位人員19%，其中有軍人身分的會員佔總會員的4%。
資料庫資料品項：
目前大氣領域收納的資料品項如下
表 1資料庫資料概況，*不再更新。
大氣科學研究往往需要大量的數據資料作為基礎，而且大氣資料的種類繁多，且涵蓋時空範圍甚廣，專家學者們或學生經常耗費許多時間取得或購買所需的研究資料集。為方便研究工作的進行，國科會1987年在台灣大學大氣科學系成立副熱帶氣象資料庫，著手收集大氣領域相關的資料，以利學界們無償取用。歷經數位老師們的努力，建立大氣資料庫的雛形，並由專人負責資料的收集與提供，並於1997年8月更名為大氣研究資料庫（Data Bank for Atmospheric Research，DBAR）。2011年改由國研院颱洪中心承接此項工作，結合颱洪中心硬體設備與資訊人力，將網站進行改版，颱洪中心具有大氣及水文觀測設備，因此2015年8月對資料網頁功能進行升級，並且更名為大氣水文研究資料庫（Data Bank for Atmospheric & Hydrologic Research service，DBAHR），建立會員制度，會員可從網頁直接取得所需之研究資料，大幅縮減會員們取得資料的時間，2014年本資料庫成為大氣學門四大領域資料庫（氣象、大氣化學、太空及雷達）。因應颱洪中心的組織調整，2018年大氣水文資料庫改由中國文化大學大氣科學系承接此項服務工作。主持人到文大服務以來即開始收錄網頁上每日逐時的天氣圖資及各項觀測數據資料，累積了大量的天氣資料，其中大部分的資料與大氣水文資料庫原有的資料是互補的，所以由本系來繼續這項服務工作。2023年大氣學門將大氣水文資料庫及太空科學研究資料庫整合為大氣科學研究與應用資料庫(Atmospheric science research and application databank, ASRAD)，原先兩資料庫的資料特性及搜索機制完全不同，新資料庫重新建立服務網頁、資料下載機制、資料索引，更有率效的服務大氣學門及跨學門之科研工作。2023年9月1日自然處擬定大氣學門的核心設施重點計畫，計畫包含核心觀測儀器及資料庫兩計畫，從此本資料庫正式納入國科會核心設施的管理，更擴展了資料庫服務項目及層面。2024年1月1日新網站開始使用，以更有效率的方式、更友善的介面服務學門，網址：https://asrad.pccu.edu.tw。
計畫目的與任務：
本資料庫設置的主要目的是：收錄及保存各項天氣相關之資料，並支援大氣科學研究、國高中地科教學/科普所需之氣象資料，同時也支援跨領域研究所需之研究資料。本資料庫提升為核心設施後，也支援學門及跨學門觀測實驗之需求。國科會過去每年都會支持一些大氣觀測實驗，實驗後收集到的資料經常散落在各個計畫主持人，數年後這些資料可能就遺失，為了讓這些資料得以永久保留及使用，本資料庫對未來每一個科學實驗都會建立實驗目錄（field catalog），該catalog會即時展示及保存該實驗期間之各項天氣資料、觀測特有資料、及實驗相關文件、報告、或圖檔，以利實驗計畫主持人可以掌握最新的天氣狀況，同時也會建立資料上傳機制，觀測資料可即時上傳到資料庫。這樣的catalog也會回溯到過去的觀測實驗，資料庫人員會去收集這些實驗資料，使得這些寶貴的數據資料得以永久保存及應用。在過往的年度中，學門曾支持過許多大型的國際合作觀測實驗，如1987年TAMEX、2008年SoWMEX、2012年TAHOPE等等，隨著時間的過去，catalog的重建難度漸高，需積極的搶救這些寶貴的資料。目前，2008年SoWMEX、及2012年TAHOPE之catalog已完全納入資料庫實驗網頁中。
配合核心設施的運作，資料庫整裡出國內大氣領域各研究單位的觀測儀器清單，詳細記載儀器的特性、可收集的氣象參數及儀器保管人等資訊，以利實驗規劃人的借用。為協助國內學術論文發表時資料DOI之申請，設計DOI申請管道，以利學研單位在進行論文發表有合適的資料儲存處。在國高中科普推廣方面，資料庫團隊接受各國高中之申請，到該校或到本校進行大氣或太空分面的科普活動，以提升學生對地科的興趣，所有活動均不收任費用。今年度曾到臺東寶桑國中、彰化女中、豐原高中、宜蘭高中、屏東女中進行資料庫使用解說及科普課程。此外資料庫也協助國際地球科學奧林匹亞競賽的培訓工作。
資料庫會員：
本資料庫採會員制，分普通會員及進階會員，普通會員可瀏覽網頁及下載天氣圖庫之圖檔，而進階會員則可下載數據資料。若無會員資格，僅能瀏覽網頁資訊，無法瀏覽天氣圖庫及下載數據資料。申請為一般會員的資格無限制，僅需E-mail即可，但成為進階會員需經過資格審查，凡本國各級學校之老師、學生、助理、政府機關、軍方、公立研究單位之人員，附服務證明文件，均可申請為進階會員，手續及流程相當簡單，所有服務均為免費。
自資料庫新開站以來2024年1月至2024年5月資料庫會員成長（圖1），目前總會員數有862人。圖2的統計到2024年6月15日為止，會員身分仍以大專院校學生55%居多，其次為研究單位人員19%，其中有軍人身分的會員佔總會員的4%。
圖1、2024年1月至2024年5月資料庫會員成長。
圖2、2024年1月至2024年6月15日資料庫會員比例。
資料庫資料品項：
目前大氣領域收納的資料品項如下
表 1資料庫資料概況，*不再更新。
| 提供狀況 | 資料種類 | 提供單位 | 資料現況 |
| online | 天氣概述 | 中央氣象署 | ~2024/06 |
| 天氣圖 | 中央氣象署 | ~2024/06 | |
| 衛星雲圖 | 中央氣象署 | ~2024/06 | |
| 高解析衛星圖 | 中央氣象署 | ~2024/06 | |
| 雨量分布圖 | 中央氣象署 | ~2024/06 | |
| 海象浮標測站資料 | 中央氣象署 | ~2024/06 | |
| 海象潮位測站資料 | 中央氣象署 | ~2024/06 | |
| 閃電圖 | 中央氣象署 | ~2024/06 | |
| 探空資料 | 中央氣象署 | ~2024/05 | |
| 探空圖 | 中央氣象署 | ~2024/06 | |
| 測站資料（局屬、自動） | 中央氣象署 | ~2024/05 | |
| 雷達資料（RCCG、RCHL、RCKT、RCWF） | 中央氣象署 | ~2023/12 | |
| 雷達圖 | 中央氣象署 | ~2024/06 | |
| 雷達整合回波資料（QPESUMS） | 中央氣象署 | ~2024/06 | |
| 測站資料 | 空軍 | ~2023/10 | |
| 雷達資料（RCCK、RCMK、RCGR） | 空軍 | ~2023/12 | |
| 測站資料 | 民用航空局 | ~2024/04 | |
| 雷達資料（RCTP） | 民用航空局 | ~2023/06 | |
| 大氣科學期刊（pdf檔） | 氣象學會 | ~2023/12 | |
| 測站資料 | 環境部 | ~2023/12 | |
| 天氣圖 | 日本氣象廳 | ~2023/08 | |
| 探空站資料 | 日本氣象廳 | ~2023/08 | |
| 海象站資料（船舶、浮標） | 日本氣象廳 | ~2023/08 | |
| 地面站資料 | 日本氣象廳 | ~2023/08 | |
| 天氣概況（pdf檔） | 日本氣象廳 | ~2023/08 | |
| 颱風資料 | 日本氣象廳 | ~2023/07 | |
| CPOL雷達資料 | TTFRI/TPRR | ~2023/12 | |
| 電離層電漿及電動效應儀（IPEI）資料及其圖資 | 國家太空中心 | ~2004/06 | |
| 高空大氣閃電影像儀（ISUAL）資料 | 國家太空中心 | ~2011/12 | |
| 電離層探測儀（CADI）資料 | 中央大學 | ~2011/04 | |
| 動態電離層探測儀（Dynasonde）資料及其圖資 | 中央大學 | ~2016/10 | |
| 福衛三號電離層特徵資料（F3/C RO）資料及其圖資 | TACC | ~2020/04 | |
| 溪頭通量站資料 | 臺灣大學 | ~2024/03 | |
| 東華通量站資料（大農大富、鳳林生豐） | 東華大學 | ~2024/04 | |
| 電離層高頻都卜勒探測系統（Doppler）資料 | 中央大學 | ~2019/03 | |
| offline | 宜蘭劇烈降雨實驗（YESR 2020） | 2020觀測實驗 | ~2020 |
| 1.北海岸動力觀測與驗證實驗（NoCOVID21） 2.臺灣強降雨觀測暨預報實驗（TAHOPE21） 3.山區雲氣候計畫-2021年宜蘭劇烈降雨觀測實驗（MCC/YESR 2021） |
2021觀測實驗 | ~2021 | |
| 1.南海觀測實驗（SCS2022） 2.臺灣強降雨觀測暨預報實驗（TAHOPE22） 3.山區雲氣候計畫-2022年宜蘭劇烈降雨觀測實驗（MCC/YESR 2022） |
2022觀測實驗 | ~2022 | |
| 1.Mountain Cloud Climatology - Cloud, Air quaility, and Precipation Experiment （MCC-CAPE2023） 2.山區雲氣候計畫-2023年宜蘭劇烈降雨觀測實驗（MCC/YESR 2023） |
2023觀測實驗 | ~2023 | |
| 1.七海計畫-2024年高屏觀測實驗; Kao-Ping Experiment; KPEx-2024 2.台北盆地午後對流與冷池觀測實驗 (TAipei COnvection and Cold pOol, TACOCO 2024) 3.嘉義晴空大氣邊界層觀測實驗 (Clear-air Atmospheric Boundary Layer Experiment at Chia-Yi (CABLE2024) 4.地面型太陽光電案場綠地留設距離對景觀及生態影響分析 |
2024觀測實驗 | ~2024 | |
| Basic資料 | *ECMWF | ~2010/04 | |
| Advanced資料 | *ECMWF | ~2010/12 | |
| Interim資料 | *ECMWF | ~2016/04 | |
| 東港探空圖 | 中央氣象署 | ~1998/12 | |
| 颱風路徑圖 | 中央氣象署 | ~2018/12 | |
| 系集雨量（測站資料） | TTFRI | ~2017/12 | |
| 系集雨量（網格資料） | TTFRI | ~2017/12 | |
| 系集颱風路徑 | TTFRI | ~2017/12 | |
| 系集層場圖 | TTFRI | ~2017/12 | |
| 雨滴譜儀資料 | TTFRI | ~2016/09 | |
| 通量資料 | TTFRI | ~2012/11 | |
| 集來測站資料 | TTFRI | ~2012/11 | |
| 測站資料（曾文水庫、牡丹水庫、阿公店水庫） | 水利署 | ~2018/04 | |
| TEAM-R雷達資料 | 中央大學 | ~2022/09 | |
| 校園連網測站資料 | 教育部 | ~2018/05 | |
| CMA颱風路徑資料 | TIGGE | ~2014/12 | |
| ECMWF颱風路徑資料 | TIGGE | ~2018/03 | |
| JMA颱風路徑資料 | TIGGE | ~2018/03 | |
| KMA颱風路徑資料 | TIGGE | ~2018/02 | |
| MSC颱風路徑資料 | TIGGE | ~2018/05 | |
| NCEP颱風路徑資料 | TIGGE | ~2018/05 | |
| UKMO颱風路徑資料 | TIGGE | ~2018/05 | |
| 颱風路徑資料 | JTWC | ~2022 | |
| IBTRC | IBTRC | 1880~2024 |
1.資料下載比例：氣象署測站資料居冠，其次是探空資料、日本JMA最佳路徑資料，每月平均資料下載次數超過1000次。
2.資料成長：目前總資料，大氣部分已超過80T，太空領域約20T，資料大多仍以中央氣象署提供的資料品項最多，另外有空軍、海科中心及中央大學雷達實驗室，惟民航局以及日本氣象廳等資料採購入的方式，每年最少以2.5T的資料量成長。
3.資料使用：以執行國科會計畫為主，其次為執行公務單位之計畫如氣象署、農委會、水土保持局、水利署、中科院、經濟部能源局等等機關之研究計畫，每年平均執行約22~28件。
結語：
大氣科學研究與應用資料庫(ASRAD)是一個服務學門研究及地科教學的平台，國科會成立本資料庫至今近40年，經過各單位及多位主持人的經營才有今天的規模，目前已納入國科會之核心設施，支援學門的觀測實驗、資料收集及擴大跨領域的合作。資料庫目前收集相當多資料，除了支援學術研究外，更可以讓資料永久的保存，且可進一步提供發展AI應用的基礎資料。目前新網頁剛上線，團隊也積極優化各項服務功能，以及收集更多元的氣象/太空資料，這是屬於大家的平台，歡迎大家使用並提供建議，以利團隊的成長及提供優質的服務，謝謝！
2.資料成長：目前總資料，大氣部分已超過80T，太空領域約20T，資料大多仍以中央氣象署提供的資料品項最多，另外有空軍、海科中心及中央大學雷達實驗室，惟民航局以及日本氣象廳等資料採購入的方式，每年最少以2.5T的資料量成長。
3.資料使用：以執行國科會計畫為主，其次為執行公務單位之計畫如氣象署、農委會、水土保持局、水利署、中科院、經濟部能源局等等機關之研究計畫，每年平均執行約22~28件。
結語：
大氣科學研究與應用資料庫(ASRAD)是一個服務學門研究及地科教學的平台，國科會成立本資料庫至今近40年，經過各單位及多位主持人的經營才有今天的規模，目前已納入國科會之核心設施，支援學門的觀測實驗、資料收集及擴大跨領域的合作。資料庫目前收集相當多資料，除了支援學術研究外，更可以讓資料永久的保存，且可進一步提供發展AI應用的基礎資料。目前新網頁剛上線，團隊也積極優化各項服務功能，以及收集更多元的氣象/太空資料，這是屬於大家的平台，歡迎大家使用並提供建議，以利團隊的成長及提供優質的服務，謝謝！