臺灣地區龍捲風發生之大氣環境

臺灣地區龍捲風發生之大氣環境
中國文化大學大氣科學系劉清煌副教授

龍捲風是所有天氣系統中最暴烈的天氣現象，任何時間及地點只要氣象條件適合均有可能發生龍捲風，而臺灣地區發生龍捲的大氣環境可分為三類（劉與蔡，2011）

圖1：鋒面前緣對流系統示意圖。A～D為對流胞，整體對流胞沿Y方向移動，而個別對流胞往X方向延伸。

第一類環境是龍捲發生於快速移動界面（如鋒面或颮線）前緣之對流胞，這些對流胞一般出現在界面前緣約50~100公里處（圖1），對流胞呈線狀排列且發展相當快速，出生至成熟只需1~2小時，成長過程中有機會引發龍捲風（劉與張2004; Liu and Chang 2007），文獻指出界面前暖區有利的條件包括不穩定的暖濕空氣、較強的西南風、及界面快速移動對流線的抬升作用，使得對流胞在短時間內得以快速成長或甚至伴隨中尺度氣旋，當對流胞接近成熟時，強烈的抬升作用會激發龍捲（Simpson et al 1986, 1991; Wakimoto and Wilson 1989），一段時間之後對流胞減弱不易繼續維持龍捲風的運作，導致龍捲風消散。台灣地區這類對流胞的出現以4~6月伴隨梅雨鋒面居多，對流胞出現在鋒面到達陸地前的海上，移動到陸地時常伴隨中尺度氣旋的生成，甚至引發龍捲風（Liu and Chang 2007），這類對流胞的統計及形成機制有待深入的研究。

第二類的大氣環境是伴隨發展的積雲（圖2），系統多發生於海上，故以水龍捲為主，積雲之強烈上、下運動使得水平渦度扭轉成垂直渦度，加上輻合及抽拉作用使得垂直渦度在短時間內迅速加強而形成龍捲，因此水龍捲常出現在積雲的上升氣流與下衝流之間，此大氣環境與發生在美國佛羅里達州附近的個案相似（Golden 1974a,b, 1977; Simpson et al. 1986; Wakimoto and Lew 1993），產生水龍捲的積雲通常只需3~4公里高左右或更高，且這些積雲呈線狀排列（Brady and Szoke 1989）。

第三類的大氣環境是龍捲伴隨颱風雨帶產生，這類龍捲形成的個案較少但強度可以很強，例如1977年7月25日賽洛瑪颱風侵襲高雄所引發的龍捲風事件（徐 1977）。

過去對於龍捲的紀錄多僅有媒體的報導，且僅對有發生災害之個案做概略性的記錄，缺乏有系統的勘災及資料記載，由於觀測資料的不足，較難做較深入之研究，Liu and Chang （2007）針對2007年安南龍捲風的災害路徑做詳細的測量及訂定位，位置與雷達資料非常吻合，顯示路徑勘災的重要性。

另一方面，由於數位照片的普遍，劉與蔡（2011）利用照片測量技術（Photogrammetry）首次計算出水龍捲的高度、大小等等可靠的數據，再利用花蓮雷達資料的輔助探討水龍捲的形成與積雲發展的相關性，結果顯示水龍捲的成長到消散過程與積雲從發展期到消散期過程相當一致，產生水龍捲的母雲回波高約5～6公里，當積雲開始發展期時，水龍捲之漏斗雲剛形成，然後漏斗雲持續發展成一完整之水龍捲，當積雲達成熟期時，水龍捲也發展到最強直徑可達40公尺，積雲進入消散期時，受到積雲下衝流外流影響，水龍捲很快消散。

水龍捲之形成乃透過積雲發展之上衝流與下衝流之相互影響產生的，上衝流之存在乃為必要條件，下衝流產生之外流加強水平風切及輻合，導致更強之上升氣流，使得渦度扭轉項及抽拉項得以持續作用，此下衝流有助於水龍捲的形成與加強，但到了後期，下衝流卻是讓水龍捲消散的主因（Schwiesow 1981）。

圖2：2010年08月16日宜蘭南澳水龍捲。紅色區域為線狀排列的積雲，綠色為產生水龍捲之對流雲。

水龍捲之移動，前半段時間沿著母雲的方向移動，但後半段時間路徑偏右，這種偏離現象與積雲消散期時下衝流加強且面積加大，迫使上升氣流外移使得水龍捲的移動路徑產生偏移（Wakimoto et al. 2003），由於資料的缺乏，可以詳細分析的個案不多，確定的運作機制需要有更高解析度的觀測資料予以佐證。

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參考文獻

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