鳳凰翼下的不聽話對流－複合式颱風降水過程紀實－興趣使然的天氣分析

颱風裡面的降水一定是本身雨帶環流造成?共伴效應?地形抬升迎風面降水? 有沒有可能是上述一起來"複合式"的呢?本文探討的此個案，在成因上確實有可能，也凸顯出了中小尺度地形與颱風流場交互作用過程下降水的特殊性與復雜性。

鳳凰展翅撲台的當晚，在家躲台同時跟幾位學弟妹聊聊這次的颱風可能會為南部造成的災害，氣象人的職業病便是即使放假上網也離不開氣象╮(╯▽╰) ╭

作為一個風迷盡責的追風是免不了的，在討論追擊的當下發現了一個有趣的東西：

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在逆時針的颱風雨帶環流中怎麼好像有奇怪的東西混進來了……＝　＝
在嘉南一帶於入夜後出現一塊無視環境流場，獨自一路向北爆衝發展的對流胞，看起來十分突兀。
從上面的雲圖及雷達動畫看到該對流胞自晚間6點在嘉義生成到10點於台中北方出海減弱消散，獨自向北的過程其周圍雲雨帶回波均呈現逆時鐘旋轉由東向西往海上移動的趨勢，回波過程更可見到該對流周遭一些零碎回波往海面上被”甩出去”的過程。

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也許此時的流場相當特別，對於對流系統而言，依尺度大小差異其所受到的引導方式也會有所不同，尺度數百至千公里等級的低壓或MCS，除了環境流場的導引作用外一旦和高層槽線耦合的宜也會受到渦度平流導引，同時地面上的冷暖平流分佈也會形成駛流作用導引氣旋向暖側前進。但尺度越小，環境駛流的引導作用，乃至於大氣熱力性質導致對流不穩定度的激發對流作用，甚至是地形效應…..就會逐漸顯現出來，並左右較小尺度的對流系統生成運動趨勢，在分析此次對流事件上便須著重於環境流場以及對流不穩定與地形作用的因素：

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從環境駛流場變化來看，台灣西部在鳳凰影響吹顯著的過山偏東北風，也就是在中低層的風場部分為颱風環流主導，一直到高層也無顯著的流出系統，反映出這個熱帶氣旋偏弱的事實。而鳳凰也在偏弱的副高脊西側緩步北上，高度場上看得出台灣一帶層大氣並無顯著副高駛流作用，因此此次特殊對流生成發展過程基本上便可忽略大尺度流場造成之影響。

在當天的西半部陸地，各測站均顯示颱風風場強度影響有限，大約為偏北風且很弱，亦即未伴隨顯著強勢環流作用，故此對流胞生成發展過成颱風流場對其移動造成的直接影響是較小的：

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因此可知不管是大尺度氣流還是颱風環流在此次特殊的對流發展事件中直接影響不大，那有無間接影響？

颱風在侵台過程中一但沒有顯著氣流導引就會因為地形與颱風環流交互作用透過一些動力上與熱力上的機制使得颱風的路徑出現偏折與打轉或是分裂過山等狀況，降水部分也會因為因此而出現在迎風面的劇烈降水釀災。此次的鳳凰颱風侵台過程，迎風面的東半部確也為降水集中域，拜地形與颱風環流交互作用所賜。那麼，在9/20當晚在台灣西半部橫行暴走的這塊突如其來，不屬於颱風雨帶內的對流系統，是否可能也與颱風環流與地形交互作用有關呢？

對迎風面而言地形抬升會加大降水規模，氣流過山沉降則會產生下沉增溫以及可能的背風渦度：

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(上圖引用並修改自：中國文化大學大氣科學系劇烈天氣研究室)
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可以看出從風場觀測分析上台灣在9/20上半天有過山氣流出現並於西北部一帶出現很弱疑似背風渦旋的風場結構，而過山氣流沉降也在西半部陸地造成了高溫，高溫區主要集中在西北部及北部地區，並往南分佈直到嘉南交界。這部分的高溫區將為接下來晚間的西半部對流爆發事件打下基礎：背風沉降造成西半部陸地高溫。

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有沒有看到，沿台南嘉義為界勢成水火的冷暖交界分佈，其實這和上圖的颱風雨帶有關喔：颱風雨帶傍晚進入南部陸地造成降溫形成了局地區域的下沉冷空氣，對峙前方因白天加熱加上過山下沉增溫的暖空氣，正式為今晚中南部對流大暴走揭開了序幕。

如果對中尺度對流系統有印象的話，這種局地對流造成的強降水區會產生強烈的下沉氣流，是由於降水蒸發冷卻+水滴拖曳下沉造成的，>5m/s就叫做"下爆流"，這種強烈的下沉氣流來到對流外部時，會推動外面相對較暖輕的空氣形成所謂的"外流邊界"或形成更顯著的"陣風鋒"：

(來源：http://tinyurl.com/oeaerb2)

鋒的特性不論尺度皆然，都是冷暖空氣的交界，對於中小尺度的陣風鋒而言只能在雷達回波上觀測到，但受限於雷達解析尺度或回波系統強度結構，其實不是所有個案都能看到。但有一個現象可以支持其存在，就是對流路徑上不斷有強對流生成的過程，其實這就是由於鋒上有強烈的對流不穩定環境造成對流胞前陣風鋒上不斷有新胞生成，所以其實對流胞的移動基本上就反映了新舊對流胞發展交替的過程：

(來源：UCAR線上教學課程)

來看看這個個案，晚間六點下圖的颱風雨帶準備通過嘉義，所到之處溫度下降，和前方尚暖區域形成對比，大約在半小時後掃過嘉義並於七點半離開，稍後回波斷裂，靠海側的回波由於前方就是海面溫度較低，順著環流往外移動並漸漸消散，內陸側的則站上了今晚的舞台：強烈溫度梯度區域。如下圖，而此時記錄到了相當明顯的陣風鋒通過訊號：瞬間降溫＋風向大轉＋瞬間強風三大鋒面共有特徵，如圖所示：

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降水造成溫度下降+早前過山沉降下沉增溫產生的溫度梯度，構成了今晚強對流第二個要件：強烈的對流不穩定，很遺憾接下來的區域今晚沒有探空，不過沒關係，雷達就是大氣不穩定最好的證明：

面對前方強烈的不穩定度，這塊回波自然也沒有浪費這麼好的環境，下圖就是回波的發展移動過程，搭配下方溫度分佈圖，所到之處溫度下降，而且將整點回波以及溫度分佈比較可以發現在回波所在位置正好對應了溫度梯度最大區域，配合回波持續發展移動降溫，反映了對流不穩定之"對流可用位能"正不斷地透過鋒前激發新對流進而促成對流胞移動過程而被消耗，大氣正無時不刻調節過剩的能量。

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也許過程也有些背風沉降造成之渦度產生正作用在裡頭，總之這場夜間大爆發幾乎並非單一颱風本身雨帶降雨而是由於環流過山沉降增溫＋雨帶降水冷卻下沉產生溫度梯度"對流可用位能"之"至少"兩大環境因素，對在陸地側的殘餘環流回波提供了良好的大氣環境造成的，就像吃到大補丸一樣，而非單一要素造成之降水事件喔：

題外話，由於沒有cimss背風渦度的圖，因此無法顯示背風渦旋的強度變化，不過下圖的路徑顯示鳳凰在台灣南端的路徑曾出現大偏折，個人認為也許跟此對流事件在20號午夜進入台灣西北方外海，加強該處渦度使之和本就偏弱的鳳凰颱風渦旋產生類似藤原的互繞作用使其向東偏折並沿海岸北上，加上駛流本就偏弱，但無進一步的觀測資料與實驗分析足以證實故只是猜測，歡迎討論。