臺灣區域豪雨觀測與預報實驗計畫
[Taiwan-Area Heavy-rain Observation and Prediction Experiment (TAHOPE)]
 
在科技部的支持下，國內大氣科學界組織成立[臺灣區域豪雨觀測與預報實驗整合計畫(TAHOPE)]，結合地面與探空觀測、移動式雷達及衛星等資料，探討臺灣地區劇烈天氣強風及豪雨之分析與預報議題：包括颱風特性、梅雨期中尺度對流系統、及午後熱對流之可預報度。希望透過對於劇烈天氣系統之密集觀測，結合大氣模式之同化與預報系統發展，協助發展改善臺灣地區劇烈天氣系統之分析與預報的關鍵技術。
 
TAHOPE整合計畫於今(2022)年5月下旬至8 月上旬期間與美國PRECIP 整合計畫及日本TPARC-II 整合計畫三方合作，共同推動國際聯合觀測實驗，這是以臺灣區域為主體進行之國際聯合劇烈天氣的密集觀測實驗。國內參與此計畫的學術與政府單位為臺灣大學、中央大學、臺灣師範大學、文化大學、國防大學等、中央氣象局、及國家實驗研究院等。
 
參與此聯合觀測實驗的特殊觀測儀器，包括放置於新竹海邊的美國國家大氣科學中心(NCAR)研發的移動式S波段雷達(SPOL)、放置於桃園海邊的國人自行研發的可移動式X波段(Team-R)雷達、以及放置於新竹氣象站的氣象局自行研發之自動探空釋放系統(Auto Sounde)等儀器。
 
於今年（2022） 5月25日到8月10日的進行觀測實驗中，TAHOPE觀測很多中尺度對流系統(mesoscale convective system)以及產生冰雹的午後強對流系統。例如圖一顯示的是美國NCAR SPOL雷達觀測到6月23日07 UTC位於雪山山脈上具有深對流伴隨高層雲砧(cloud anvil)輻散氣流的典型垂直結構，40 dBZ的雷達回波可以發展至18公里高度，在大台北地區及桃園地區降下冰雹與局部豪雨。圖二顯示的是中央大學Team-R雷達觀測到6月6日0645 UTC的梅雨鋒面內部的深對流系統。其中雷達回波剖面圖呈現明顯的對流降雨(convective precipitation)區域及後方的層狀降雨(stratiform precipitation)區域，其中層狀降雨層中層5公里高度的融解層(melting level)清晰可見。徑向速度顯示對流降雨區有強烈的水平輻合及層狀降雨區低層有後方入流(rear inflow)。差異反射率（ZDR）顯示在對流降水區有明顯柱狀結構，即ZDR柱特徵。差異相位差（KDP）圖亦顯示，在對流降水區低層（5公里以下）有顯著的KDP柱狀結構，且KDP > 7^o/km，表示伴隨的局部降雨率高於80 mm/h，達到豪大雨門檻。這樣的高時空解析度的觀測資料在臺灣地區是前所未有的，這對於劇烈天氣的分析、預警、及預報有莫大助益!
 
科技部林敏聰次長、自然與永續司羅夢凡司長、氣象局鄭明典局長都曾帶隊實地參觀特殊觀測儀器，並給予參與觀測的學者與研究生們打氣鼓勵(圖三)。最後TAHOPE研究團隊希望，透過實驗期間高時空解析度的觀測資料收集與分析應用，能夠提升大氣科學界對於劇烈天氣系統的瞭解，進而改進防災預警能力。
  

圖一：（左）NCAR SPOL雷達觀測的2022年6月23日07 UTC於雪山山脈的中尺度對流系統的雷達回波垂直剖面圖，其40 dBZ回波發展至18公里高度，而最強回波值達到55 dbZ 強度。（右）此中尺度對流系統的SPOL雷達觀測之徑向速度垂直剖面圖，可以清楚看到低層（4公里以下）的水平輻合及高層（8公里以上）的水平輻散。
  

圖二：（左上）中央大學TEAMR雷達觀測的2022年6月6日0645 UTC的雷達回波垂直剖面圖；（右上）徑向速度的垂直剖面圖；（左下）差異反射率（ZDR）的垂直剖面圖；以及（右下）差異相位差（KDP）的垂直剖面圖。
 

圖三：科技部林敏聰次長與自然與永續司羅夢凡司長及國內大氣科學界的學者專家們於7月5日實地參觀SPOL雷達站，並給予參與觀測的學者與研究生們打氣鼓勵。