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利用多都卜勒雷達風觀測反演受地形影響颱風三維風場之研究

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本研究之目的为在追随地形座标系统(terrain-following coordinate system)下,反演台风靠近地形时的三维风场,透过资料同化的方法将不同观测资料,以误差最小平方之概念建立在追随地形座标系统下的代价函数,再加上各风场变数必须满足的物理或是数学方程式当成限制条件,利用三维变分法求得代价函数对各控制变数的梯度,透过最陡坡降法等,求解最佳化风场变数.其中各项限制条件包括有:(1)都卜勒风速限制条件；(2)背景场风速限制条件；(3)连续方程式限制条件；(4)TCVTD风速限制条件；(5)垂直风速上下边界限制条件.除此之外,本研究采用以台风中心为原点的极座标系统(称之为β座标系统),发展出一套可使用于多雷达与不同展开阶数的水平二维风场反演逻辑,命其名为TCVTD (Tropical Cyclone Velocity Track Display),透过TCVTD法求得的水平二维分层风场,可提供给三维变分法当成初始猜值,或是加入代价函数成为一项限制条件.本研究并参考Marks et al.(1992)的方法,定义二维环流风场之面积平均风,探讨面积平均风与切向风及径向风之间的关系.本研究以「观测系统实验(Observing System Experiments；OSE)」的概念，利用阮肯复合涡旋,和WRF模式以简化地形模拟2005年龙王台风的输出等两组不同的模拟资料，探讨TCVTD法反演环流风场的效果,以及在受地形影响区域正确反演三维风场的能力.

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