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研究生:丁一萍
研究生(外文):Yi-Ping Ting
論文名稱:臺灣地區季節雨量長期變遷之研究
論文名稱(外文):A study on the long-term variation of seasonal precipitation in the Taiwan area
指導教授:何宗儒何宗儒引用關係
指導教授(外文):Chung-Ru Ho
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:海洋環境資訊學系
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:臺灣降雨颱風主成份分析交叉相關
外文關鍵詞:Taiwanprecipitationtyphoonprincipal components analysiscross-correlation
相關次數:
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摘要
本研究探討1965~2004年臺灣地區季節雨量之變遷,使用資料包括氣象局及水利署的52個測站逐日雨量資料。首先分析颱風雨量佔全年雨量的百分比,及颱風侵臺路徑對各北、中、南、東部測站降雨量的影響。然後統計臺灣地區52個雨量測站,近十年與前三十年在季節雨量的變遷。最後以主成份分析年雨量的空間分佈及月雨量的時間序列與聖嬰現象之氣候監測指標的相關性。
結果顯示近十年侵臺颱風個數較其前三十年有增加的趨勢,前三十年平均每年4.3個,近十年平均每年5.5個,而路徑影響降雨以阿里山站最明顯。季節雨量近十年與前三十年的比較,在年雨量方面,北、中、南部皆減少。但在東北季風期,中、南、東部三區雨量皆增加,中部降雨天數則明顯減少;在春雨期,四區雨量皆減少;梅雨期,四區雨量和降雨天數皆減少;颱風期,北部降雨天數是明顯增加,中部雨量增加,南部雨量略微減少。整體而言,颱風期的變化較溫和,不如其他三期變化明顯。
降雨量的主成份分析中,第一主成份與年平均降雨量有關,年雨量的空間分佈第二主成份與經度的相關性最佳,主成份值則東多西少,中央山脈以西地區,由北到南呈遞減的三個區塊。第三主成份與緯度最有相關,臺灣東部以臺北、宜蘭為界線,呈北多南少,西部則以嘉義、臺南為界線,呈北多南少。
月雨量與聖嬰現象之交叉相關分析結果,聖嬰現象對臺灣雨量略有影響,雨量約提前一個月反映,相關係數為0.35。
Abstract
The purpose of this study was to explore the variation of seasonal precipitation in Taiwan area from 1965 to 2004. The study data include daily precipitation at 52 stations belonging to the Central Weather Bureau (CWB) and the Water Resources Agency (WRA). The first part of this study was to analyze total typhoons’ precipitation rate within a whole year. The second part of this study was to gather statistics about the nearly ten and the former past thirty years’ seasonal precipitation changes at the 52 stations. The final part of this study was to analyze the spatial and temporal distribution of monthly precipitation and its relationship with El Ni�瓨 episodes by principal component analysis.
The results indicated an increasing trend of the nearly ten years’ typhoons, compared with the former past thirty years’ ones. In the nearly ten years, there were 5.5 typhoons in average per year; in the former past thirty years, there were 4.3 typhoons in average per year. The station at Mt. Ali was the most prominently influenced by typhoons’ tracks. Compared with the nearly ten and the past thirty years’ seasonal precipitations; regardless of the northern, the central, and the southern Taiwan, the annual precipitation tended to decrease. Nevertheless, during the northeast monsoon season, the precipitation amounts at central, southern, and eastern Taiwan all increased, and the precipitation days at central Taiwan were obviously reduced. During spring rain season, theses four areas’ precipitation all decreased. During Plum rain season, all theses four areas’ precipitation days and amounts decreased. During typhoon season, the precipitation days at northern Taiwan were obviously increased. The precipitation at central Taiwan increased, and the precipitation at southern Taiwan was slightly decreased. On the whole, the precipitation changes during the typhoon season were milder than the other three rain seasons.
As for principal components analysis on precipitation amounts: The first principal component was relevant to the average annual precipitation. The second principal component was closely correlated to the longitude. The principal component value at east was much more than that at west. In the western area of the Mt. Central Range, the principal component value was decreasing from north to south. The third principal component was closely correlated to the latitude. The eastern Taiwan’s boundary line was from Taipei to Ilan, the principal component value at north was much more than that at south. The western Taiwan’s boundary line was from Chiayi to Tainan, the principal component value at north is also much more than that at south.
The cross-correlation results between monthly precipitation and El Ni�瓨 events indicated that El Ni�瓨 phenomenon has some effects on Taiwan’s precipitation — the precipitation in Taiwan would be one month earlier than ever. The coefficient correlation was 0.35.
目錄
誌 謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 X
第一章 前言 1
1-1降雨之成因與種類 1
1-2珍貴的水資源 2
1-3文獻回顧 3
1-4研究動機 4
第二章 資料與研究方法 6
2-1雨量資料 6
2-2環境資料 6
2-3資料處理 7
2-3-1颱風侵臺路徑類別 7
2-3-2季節雨量資料缺測補齊法 8
2-3-3季節雨量的劃分 10
2-3-4雨量四區的劃分 11
2-4分析理論 11
2-4-1主成份分析理論 11
2-4-2交叉相關分析 15
第三章 結 果 16
3-1颱風對臺灣降雨的影響 16
3-1-1颱風與降雨資料分析 16
3-1-2颱風侵臺路徑對各測站降雨量的關係 17
3-2臺灣地區近四十年季節雨量的變遷 18
3-2-1月平均雨量與降雨天數 18
3-2-2季節雨量的分析 19
3-2-3近10年與前30年季節雨量的比較 21
3-3降雨量的主成份分析 25
3-3-1年雨量的空間分佈 25
3-3-2月雨量的時間序列 26
3-3-3月雨量與ENSO因子之交叉相關分析 26
第四章 討論與展望 28
4-1颱風與降雨 28
4-2四區年降雨量差異的探討 28
4-3臺灣地區季節雨量 29
4-4降雨量與聖嬰現象之相關 30
4.5展望 31
參考文獻 33

目錄
表1-1 世界各地每人可獲降雨量資料 35
表1-2 臺灣各縣市之年平均降雨資源 35
表2-1 (a) 西北太平洋及南海海域颱風發生頻率表(1897-1998年) 36
表2-1 (b) 颱風侵襲臺灣頻率表(1897-1998年) 36
表2-2 1965~2004雨量測站各月份缺測總日數統計表 37
表3-1 1965~2004年,侵襲臺灣地區颱風,侵襲月份統計表 38
表3-2 1965~2004年,侵襲臺灣地區颱風,路徑統計表 38
表3-3 各地區颱風年平均與全年平均降雨量 38
表3-4 1965~2004侵臺颱風各類路徑在各測站平均降雨量 39
表3-5 1965~2004各雨量測站每月平均降雨量 40
表3-6 1965~2004各雨量測站每月平均降雨天數 41
表3-7 1965~2004各雨量測站年平均及各期雨量與降雨天數統計表 42
表3-8 北部地區近十年與前三十年各測站降雨量和降雨天數統計表 43
表3-9 中部地區近十年與前三十年各測站降雨量和降雨天數統計表 45
表3-10 南部地區近十年與前三十年各測站降雨量和降雨天數統計表 47
表3-11 東部地區近十年與前三十年各測站降雨量和降雨天數統計表 49
表3-12 各測站經緯度座標、高度與年雨量空間主成份的值 50
表3-13 年降雨量作空間的主成份分析,各主成份占總變異量的百分比 51
表3-14 主成份與測站經度、緯度、高度及年平均雨量的相關係數 51
表3-15 月降雨量作時間的主成份分析,各主成份占總變異量的百分比 51
表3-16 測站月雨量資料作月滑動平均再進行主成份分析與Ni�瓨3.4指標的交叉相關 52
表3-17 原始月雨量資料作月滑動平均再進行主成份分析與SOI的交叉相關 52

圖2-1 侵臺颱風九類路徑圖(圖取自中央氣象局網站) 53
圖3-1 本研究颱風雨量採用中央氣象局18測站位置分佈圖 54
圖3-2 1965~2004侵臺颱風各類路徑,每次之平均降雨量(a)為第一類與第二類(b)為第三類 (c)為第四類與第五類 55
圖3-2 接續 (d)為第六類與第七類 (e)為第八類與第九類 56
圖3-3各類颱風路徑對鞍部、竹子湖、阿里山、玉山之降雨量比較 57
圖3-4 52個雨量測站地理位置圖 (其中北部為15站、中部13站、南部17站、東部7站) 58
圖3-5 臺灣四區平均月雨量圖(其中北部為15站、中部13站、南部17站、東部7站,各測站40年平均月雨量的平均) 59
圖3-6 臺灣四區平均月降雨天數圖(其中北部為15站、中部13站、南部17站、東部7站,各測站40年平均月降雨天數的平均) 59
圖3-7 臺灣地區40年,北、中、南、東部年平均及各期雨量平均統計圖 60
圖3-8 臺灣地區40年,北、中、南、東部年平均及各期降雨天數平均統計圖 60
圖3-9 臺灣地區各測站近十年與前三十年平均年雨量的比較(藍色點表近十年平均較前三十年平均為多,紅色點則表較少) 61
圖3-10 1965~2004北部地區各測站(a)年平均雨量 (b)近十年對前三十年年平均雨量增減百分比 62
圖3-11 1965~2004中部地區各測站(a)年平均雨量 (b)近十年對前三十年年平均雨量增減百分比 62
圖3-12 1965~2004南部地區各測站(a)年平均雨量 (b)近十年對前三十年年平均雨量增減百分比 63
圖3-13 1965~2004東部地區各測站(a)年平均雨量 (b)近十年對前三十年年平均雨量增減百分比 63
圖3-14 北部地區各測站近十年與前三十年各期比值圖(a)為降雨量(b)為降雨天數 64
圖3-15 中部地區各測站近十年與前三十年各期比值圖(a)為降雨量(b)為降雨天數 65
圖3-16 南部地區各測站近十年與前三十年各期比值圖(a)為降雨量(b)為降雨天數 66
圖3-17 東部地區各測站近十年與前三十年各期比值圖(a)為降雨量(b)為降雨天數 67
圖3-18 季節雨量變化四區的差異 68
圖3-19 主成份分析之步驟流程 69
圖3-20 第二主成份的分佈 (主成份值正的測站以藍點標示,負的以紅點標示) 70
圖3-21 (a) 第二主成份分佈 (主成份的值大於1的測站以藍點標示,小於1且大於-1的以綠點標示,小於-1的以紅點標示) 71
圖3-21 (b) 第二主成份值的大小一覽圖 (主成份的值大於1的以藍色長條標示,小於1且大於-1的以綠色標示,小於-1的以紅色標示) 71
圖3-22 第三主成份值的分佈 (主成份的值為正的測站以藍點標示,負的以紅點標示) 72
圖3-23 前三主成份週期的分析 73
圖3-24 (a) (Ⅰ) Ni�瓨3.4區域海表面月溫度異常值的5個月滑動平均(Ⅱ)測站月雨量第二主成份之異常值的5個月滑動平均(Ⅲ)兩者交叉相關圖 74
圖3-24 (b) (Ⅰ)測站月雨量滑動十一個月的第二主成份之異常值的5個月滑動平均(Ⅱ)交叉相關圖 74
圖3-25 (a) (Ⅰ) SOI 5個月滑動平均(Ⅱ)測站月雨量第二主成份之異常值的5個月滑動平均(Ⅲ)兩者交叉相關圖 75
圖3-25 (b) (Ⅰ)測站月雨量滑動十一個月的第二主成份之異常值的5個月滑動平均(Ⅱ)交叉相關圖 75
圖4-1 臺灣各區測站平均降雨日之降雨量 76
圖4-2 1965~2004年梅雨期雨量(a)為中部地區(b)為南部地區 77
參考文獻
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