臺灣大氣垂直結構之氣候長期分析

大氣垂直運動為維持地球大氣系統運作的重要角色，但相較於大氣水平運動，垂直運動的尺度雖然小了數個數量級，然而大氣中許多能量釋放與傳遞皆透過垂直運動達成，因此對於天氣系統的形成與發展至關重要。大氣垂直運動的強度會受到環境大氣穩定度的影響，而大氣穩定度則取決於環境大氣的垂直溫度分布與飽和狀況。目前氣象人員透過觀測與分析大氣垂直向的各項參數，能得知一地的大氣垂直結構與相應指標之數值，並可將相關資訊應用於致災天氣的預報工作。臺灣的大氣垂直觀測作業始於日本時代。時至今日，目前中央氣象局和空軍在全臺仍有數座定期與不定期觀測之探空站，建構出屬於臺灣的垂直大氣探空網。本計畫的成果，蒐集了不同地區、海拔的氣溫、雨量觀測資料，並取得了多個探空站點的探空資料，搭配重分析資料，以氣候的觀點，試著釐清臺灣不同地區與海拔所發現的氣候特徵和其對應的垂直大氣狀況。 第一年的成果發表在「以地面測站及探空資料分析台灣地區對流層內不同高度的增溫趨勢」一文中。過去，大氣學界藉由模式模擬、衛星遙測以及分析重分析資料，發現熱帶西太平洋對流層上層存在顯著變暖的趨勢。不同於先前研究採取的「間接」資料來源，本研究利用台灣地面測站及探空觀測資料，探討對流層內不同高度的大氣溫度在全球暖化下的長期變化。地面測站的觀測結果顯示，台灣高海拔地區有更為顯著的增溫趨勢。類似結果也在探空觀測分析中見到，在對流層上層處，尤其是400hPa至250hPa之間，有較其他高度更顯著的增溫趨勢。在北半球冬季至春季時，該對流層上層的增溫趨勢會變得更為明顯，然而在更高層的對流層頂附近，增溫情況卻變得相對不明顯。觀測結果也顯示在台北盆地的低層大氣亦有明顯變暖趨勢，此現象推測與城市快速發展引起的熱島效應有關。由於台灣位處熱帶西太平洋的邊緣，因此本研究發現的台灣上空對流層上層增溫趨勢(尤其是在12月至3月間)，應也是由先前探討相同區域的研究所提出的輻射和非輻射過程因素所造成。