臺灣博碩士論文加值系統

摘要

台灣地區的氣候受到緯度與複雜地形之影響，降雨在空間與時間上的分佈極不均勻。若長期降雨量偏低則易造成乾旱發生的情形。基此本研究以台灣本島為主要研究地區，利用中央氣象局所屬43個測站之雨量觀測資料，進行降雨乾旱之分析。首先以時間序列分析法中自我相關函數與頻譜分析年降雨量之週期性變化，運用Mann-Kendall趨勢檢定與Mann-Whitney-Pettitt變動檢定探討年降雨量與最大連續不降雨日數是否有顯著的趨勢。再運用乾旱頻率分析最小連續降雨量與最大連續不降雨日數，並配合克利金空間推估，探討降雨乾旱之特性。最後以降雨量之超越機率與模糊理論建立判定氣象乾旱之程度，進行模擬驗證分析。
經分析結果顯示，台灣地區年降雨量並無週期與顯著趨勢變化。降雨量呈現東北往西南沿海遞減之現象；中南部為易發生乾旱的主要地區，並發現隨著迴歸週期的增加，乾旱現象之大旱範圍亦逐漸擴及北部及東部地區。本研究所建構之氣象乾旱指標可合理反映早期水文豐枯狀態與預警乾旱之發生，冀能推廣應用。

Abstract

The weather system of Taiwan is affected by the latitude geography and the uneven distribution of rainfall. It could cause the drought if the long-term rainfall continues to incline. Totally, 43 rain gauges are selected around the Taiwan area in this research. For drought analysis of rainfall, some useful methods, such as Time series of Autocorrealation Function and Spectral Analysis are used to check whether there is periodic on annual rainfall. In addition ,we use analyze annual rainfall and the maximum consecution days without rainfall by Mann-Kendall and Mann-Whitney-Pettitt for trend test. Then we evaluate the minimum cumulative rainfall within specific days and the maximum consecutive days without rainfall with Kriging method to observe the variation of drought rainfall in Taiwan. Finally, by use of Exceedence probability and Fuzzy set theory keen to specify the meteorological drought status is developed.
The result indicates that the annual rainfall in Taiwan doesn’t have periodic change and trend. That meteorological drought often occurred in Central and Southern Taiwan. It also shows that, as return period increases, the range of large-scale drought would spread gradually to the Northern and Eastern Taiwan. And the research indicator was effectively to help the water authorities while confronting drought threats and would be easily accepted for application by hydrologic researchers.

致謝.......................................................i
中文摘要..................................................ii
英文摘要.................................................iii
目錄......................................................iv
表目錄..................................................viii
圖目錄.....................................................x
第一章 緒論................................................1
1-1 前言.................................................1
1-2 研究目的.............................................1
1-3 研究範圍與方法.......................................2
1-4 文獻回顧.............................................4
1-4-1台灣地區降雨量長期變化趨勢........................4
1-4-2 乾旱之探討.......................................5
第二章 分析方法與理論介紹..................................9
2-1 時間序列分析法.......................................9
2-1-1自我相關函數......................................9
2-1-2 頻譜分析........................................10
2-2趨勢與變動分析.......................................14
2-2-1 趨勢分析（Mann-Kendall檢定）....................14
2-2-2 變動檢定（Mann-Whitney-Pettitt檢定）............15
2-3乾旱頻率分析.........................................17
2-3-1 最小連續降雨量分析..............................17
2-3-2 最大連續不降雨日數分析..........................20
2-3-3 理論機率分佈之適合度檢定........................26
2-4 克利金法（Kriging Method）..........................27
2-4-1區域化變數之定義與特性...........................27
2-4-2區域化變數之基本假設.............................28
2-4-3變異圖分析與模式套配.............................30
2-4-4變異圖模式驗證...................................31
2-4-5克利金（Kriging）法推估..........................33
2-5氣象乾旱指標.........................................35
2-5-1不同時間尺度降雨超越機率.........................36
2-5-2模糊集評定氣象乾旱等級...........................37
第三章 台灣地區降雨乾旱分析...............................39
3-1研究資料蒐集與整理...................................39
3-2時間序列分析.........................................42
3-2-1自我相關函數圖之獨立序列檢定.....................42
3-2-2頻譜分析之週期圖檢定.............................46
3-2-3週期性分析之綜合討論.............................50
3-3趨勢及變動分析.......................................53
3-3-1趨勢分析（Mann-Kendall趨勢檢定）.................53
3-2-2變動分析（Mann-Whitney-Pettitt檢定）.............58
3-3-3趨勢與變動分析之綜合討論.........................60
3-4乾旱頻率分析.........................................64
3-4-1 最小連續降雨量分析..............................64
3-4-2 最大連續不降雨日數分析..........................69
3-4-3 乾旱頻率分析之綜合討論..........................72
3-5克利金空間推估.......................................76
3-6長時距降雨資料之綜合評估.............................92
3-6-1時間序列之週期性分析.............................94
3-6-2趨勢分析.........................................94
3-6-3乾旱頻率分析之最大連續不降雨日數.................95
3-7氣象乾旱指標.........................................91
3-7-1 氣象乾旱指標分析之綜合討論.....................112
第四章 結論與建議........................................114
4-1結論................................................114
4-2 建議...............................................115
參考文獻.................................................116

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