2013年9月20日 星期五

春雨

春雨 這是一篇隱藏文章。

分類:教學資源
2008/04/03 15:07

話說台灣的春雨

陳來發/中央氣象局


  台灣位於溫帶與熱帶交綏之副熱帶地區,加上島上地形複雜,一般而言,各地的年雨量相當豐沛。儘管如此,由氣候統計資料可以得知,在一年之中,各 月的降雨分布卻相當不均勻,而這現象在中、南部最明顯(見表一),其一年中最多雨及最少雨月份之降雨量可以有高達數十倍的變化。
  台灣一年之中以梅雨期和颱風期的降雨最多,尤其是中、南部,這兩類型的降雨是全年最主要的降雨來源。每年冬季和春季由於雨量非常少,稱為乾季。 當梅雨及颱風雨不顯著時,春雨便顯得格外重要。如果前一年的颱風雨不足,而且沒有春雨適時補充的話,那麼很容易會形成乾旱,不但嚴重影響一期稻作的秧期, 連工業及民生用水都有缺乏之虞,此時,春雨便成了台灣一項非常重要的氣候條件了。反之,若前一年雨量充足卻又春雨綿綿,甚至發生大雨或豪雨,那麼春雨便成 了不良的災害了。
  準此,及時的春雨是甘霖,異常的春雨則變成毒藥,若能瞭解春雨的特性及其重要性,不但可以增進春雨的長期預報技術,在水資源應用與管理、農耕與經濟活動的規劃上,也能降低可能帶來的風險,並提高正面效益。
《表一》台灣地區各氣象站降水量標準準平均值
  • 中部梧棲最多雨的八月為234.8公厘,是最少雨的十月4公厘的近60倍多,差異大。
  • 南部台南八月364.6公厘,為十二月7.6公厘伯48倍,差異大。
  • 東部花蓮九月385.1公厘,為十二月58.7公厘的6倍半,差異比較小。
  • 北部台北九月最多雨,325.4公厘,為十二月最少雨74.5公厘的3倍多,降雨比較均勻。
  • 北部基隆九月412.2公厘,和七月140.5公厘相比也接近3倍,降雨均勻。
              1961~1990年        單位:公厘(mm)
測 站 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 全年
 
 
 
 
 
 

淡 水 131.9 155.1 192.2 151.8 207.8 229.3 149.7 212.1 279.4 187.9 142.0 108.7 2147.7
基 隆 360.4 388.6 329.0 211.3 277.1 289.8 140.5 196.0 412.2 360.1 343.9 355.9 3664.8
台 北 91.8 137.5 184.4 152.6 233.3 281.9 233.1 268.5 325.4 117.4 79.8 74.5 2180.2
新 竹 81.3 130.5 201.5 172.1 262.0 284.8 141.6 214.3 156.7 47.3 42.3 54.8 1789.2
宜 蘭 163.1 167.7 136.0 108.2 214.0 214.6 135.8 224.2 497.4 404.9 303.4 177.6 2746.9
蘇 澳 393.6 381.4 234.7 185.8 302.2 266.9 171.3 284.6 615.3 697.0 613.1 327.6 4473.6
台 中 34.0 66.8 88.8 109.9 221.8 361.5 223.7 302.5 137.3 12.3 20.4 21.9 1600.9
梧 棲 29.3 74.6 111.7 136.3 217.2 217.4 169.4 234.8 83.1 4.0 20.9 18.6 1317.3
花 蓮 85.6 100.6 95.6 114.9 202.8 245.3 188.5 230.6 385.1 317.4 151.0 58.7 2176.3
嘉 義 27.9 43.4 60.4 100.8 201.4 363.6 278.0 397.9 181.5 18.5 13.2 20.2 1706.7
成 功 84.2 74.4 85.1 116.9 214.1 231.8 276.7 293.1 366.3 333.4 139.7 77.1 2292.6
台 南 17.9 23.9 35.1 68.9 181.1 357.9 292.7 364.6 155.0 25.2 16.6 7.6 1546.4
台 東 45.6 43.9 49.5 79.0 167.8 256.1 293.3 273.4 313.3 206.0 81.6 37.7 1847.2
高 雄 16.5 17.6 34.4 52.3 184.5 365.0 320.8 381.6 180.3 40.0 17.0 8.9 1619.0
大 武 55.2 58.8 52.9 79.8 209.9 338.2 422.2 391.5 363.9 214.6 79.6 42.0 2308.9
恆 春 24.7 22.6 26.4 37.7 177.7 331.3 390.3 464.4 313.1 123.4 39.3 14.0 1964.9
 

鞍 部 344.7 300.0 287.4 207.7 304.4 325.3 262.5 407.0 735.5 828.2 554.4 372.2 4929.1
竹子湖 291.4 256.0 238.1 173.3 257.1 285.4 248.1 403.5 708.9 822.8 527.4 323.3 4535.4
日月潭 50.2 85.5 114.0 155.1 343.8 525.1 337.4 402.4 229.6 52.2 27.0 32.6 2355.0
阿里山 88.6 113.7 158.8 209.5 537.1 743.8 592.2 820.4 464.0 126.1 54.3 53.7 3962.2
玉 山 133.4 161.5 161.4 210.6 441.7 564.3 384.5 463.8 330.4 136.8 82.2 81.5 3152.1

彭佳嶼 156.4 167.1 189.9 151.7 206.4 222.6 90.6 173.5 229.7 113.7 128.2 118.2 1947.9
澎 湖 22.1 40.1 60.2 83.3 123.1 175.3 131.4 144.0 109.1 23.1 23.9 18.9 954.5
東吉島 15.5 24.9 45.7 55.7 124.9 214.2 146.0 147.9 96.2 20.3 21.5 9.6 922.5
蘭 嶼 274.8 224.5 186.2 152.8 244.2 297.8 217.1 265.3 373.0 318.7 278.3 223.0 3055.6
 備註:1.蘇澳測站資料為1982年至1990年  2.梧棲測站資料為1977年至1990年
    3.嘉義測站資料為1969年至1990年  4.東吉島測站資料為1963年至1990年


什麼時候的雨算是春雨?
「春雨」顧名思義當然是春天下的雨。在台灣,由於降雨特性在時序上有明顯的區別,因此可以將一年中的雨分為2至4月的春雨、5至6月的梅雨、7 至9月的夏季颱風雨及熱雷雨,以及10至1月的秋冬東北季風地形雨。雖然春天有多種起算方式,但上述這種分類方法顯然較符合預報作業及實務上的需求,把2 至4月定為春雨期似乎較容易被氣象人員接受。因此,在氣象作業的研究上,有人便定義台灣春雨為「每年2月至4月間台灣全區,特以中、南部,有連續四天以上 降雨者稱之」。

春天從何時起算呢?

天文學:以春分(三月廿一日)、夏至(六月廿一日)、秋分(九月廿三日)及冬至(十二月廿二日)作為四季的開始。
  中國古籍:大多以二十四節氣中的立春(二月四日)、立夏(五月六日)、立秋(八月八日)及立冬(十一月八日)作為四季的開始。
  民間習慣:以農曆1至3月為春天、4至6月為夏天、7至9月為秋天、10至12月為冬天。
  以上三種四季的分法在氣候統計上皆有不便,為了配合溫度的變化情形及氣候統計的方便性,一般多採陽曆3至5月為春天、6至8月為夏天、9至11月為秋天、12至2月為冬天。

台灣的春雨
台灣的春雨在不同地區和不同時間有著明顯的差異,從以下表二及圖一便可以看出來。此外,台灣的春雨還可歸納出以下四個明顯的特徵。
《表二》台灣地區各氣象站各季降水量平均值
  • 北部基隆,春雨雨量約佔全年平均降雨量的25%,僅次於冬雨。
  • 北部台北,春雨雨量佔全年平均降雨量的2九,幾乎與梅雨所估比例相當。
  • 東北部宜蘭和東部花蓮,春雨所佔比例已下降為各季之未,惟仍能維持在全年平均降雨量的15%左右。
  • 南部台南和高雄,春雨雨量都已降到全年平均降雨量的10%以下,因此亦有人認為南部幾乎無春雨可言。
測 站 年雨量 2~4月 5~6月 7~9月 10~1月
基 隆 3664.8 928.9(25%) 566.9(16%) 748.7(20%) 1420.3(39%)
宜 蘭 2746.9 411.9(15%) 428.6(16%) 857.4(31%) 1049.0(38%)
台 北 2180.2 474.5(22%) 515.2(24%) 827.0(38%) 363.5(16%)
台 中 1600.9 265.5(16%) 583.3(36%) 663.5(42%) 88.6(6%)
台 南 1546.4 127.9(8%) 539.0(35%) 812.3(53%) 67.3(4%)
高 雄 1619.0 104.3(7%) 549.5(34%) 882.7(54%) 82.4(5%)
花 蓮 2176.3 311.1(14%) 448.1(21%) 804.2(37%) 612.6(28%)
台 東 1847.2 172.4(9%) 423.9(23%) 880.0(48%) 370.9(20%)
陽明山 4535.3 667.4(15%) 542.4(12%) 1360.5(30%) 1964.9(43%)
日月潭 2355.0 354.6(15%) 868.9(37%) 969.4(41%) 162.0(7%)
阿里山 3962.2 482.0(12%) 1280.9(32%) 1876.6(48%) 322.7(8%)
資料年份:30年平均(1961~1990年)
《圖一》本世紀台灣地區主要測站年雨量變化圖(紅線為年雨量,藍線為五年滑動平均)
  • 每個地區的年際變化都很大,且無規律可循;若依其五年滑動平均(Running Mean)的趨勢來分祈,亦無顯著的周期存在,因此無法直接用來做降雨的預測。
  • 自1920年代以後,除基隆之外,皆有偏多的現象。
  • 自1940年代起,春雨雨量又多趨向偏少的情況,一直持續到1970年代末(東部花蓮1960年代末有短暫偏多現象除外)。
  • 自1980年代以後,春雨雨量有增多情形。
  • 自1990年代初之後,春雨雨量又有減少趨勢,值得進一步觀察。

特徵一「春雨連綿」、「春寒料峭」

綿細的春雨總是下不停息,而且經常伴隨強盛而寒冷的東北季風,這大概也是大家對春雨的一般印象,也是一般民眾能夠感受到的春雨特徵,因此才有所謂「春寒料峭」及「春寒雨愈灑(台語)」的諺語。除此之外,春雨在地面上經常無明顯的特徵可尋。

特徵二出現豪雨的機會不大

筆者曾統計1986至1995年十年間,台灣地區發生春雨豪雨的個案次數,結果發現,2至3月均未有豪雨發生,4月份也僅有台中及基隆各發生一 次,是梅雨期32次的十六分之一,更是颱風期105次的五十三分之一,僅僅佔全年平均豪雨個案166次的1.2%而已。即使是春雨期發生大雨的個案總共有 122次,也僅佔全年大雨的11.3%,比例並不顯著。

特徵三高空天氣圖中出現風切線

這是春雨最明顯的特徵,但是只能從天氣圖上看出來。春雨到來時,氣象人員總是能夠從華南到台灣一帶的850百帕(約1.5公里高)高空天氣圖(圖二)上,發現氣旋式風切線的存在,而且雨區(陰影範圍)大多出現在風切線的南緣。
《圖二》850百帕高空天氣圖

特徵四不一定會伴隨地面鋒面出現

如果地面天氣圖(圖三)沒有地面鋒面,還是很有可能下春雨。這是天氣圖分析上的特徵,也是與梅雨最不相同的特徵。當沒有地面鋒面而出現春雨時,雨區(陰影範圍)常常出現在氣旋式的波動區內,也就是特徵三所提的風切線的南緣。
《圖三》地面天氣圖

風切線是什麼?

當某處出現不同風向的風時,便會產生風切的現象,一旦將這些點連接起來,便成了一條「風切線」。產生風切的地方會產生一股剪力,強迫地面上富含 水氣的大氣往上升,進而水氣在高空凝結成雲、下起雨來。換句話說,風切線的存在,和降雨有相當密切的關係。當這股剪力促使大氣逆時針運動,便特別稱為「氣 旋式風切線」。
  如果你還不能明白風切的意義,以下便以飛機的起降和風切的關係來說明。飛機起飛時若是逆風,機身才容易往上爬升。風切指的是不同風向的風。假若 有著垂直方向的風切,飛機下降時便成了順風。不少飛機失事的原因便是因為忽略了風切,風向一下子突然從逆風轉為順風,因而失速墜毀。
風切現象示意圖

為什麼會有春雨?
究竟春雨是怎麼產生的?春雨連綿、春寒料峭又是因為何種原因呢?
  為了了解產生春雨的原因,氣象人員特地研究民國72年2月至3月多雨的天氣圖形式,初步結果發現,當台灣下春雨時,地面鋒面的位置大多出現在巴 士海峽,而不是在台灣上空或華南地區(如圖四)。這個結果告訴我們,即使台灣沒有出現地面鋒面,還是很有可能下春雨,也就是說,是否存在地面鋒面並不是造 成春雨的主因。
  那麼究竟什麼才是主因呢?接著,他們又進一步對二月份的大雨個例進行研究,結果終於找到了可能的原因。這份研究發現,不論台灣是否有地面鋒面, 存在於華南到台灣一帶的850百帕高空的氣旋式風切線,才是導致春雨的最主要動力機制(圖五)。華南到台灣一帶的850百帕高空因為東北季風與高空西風均 相當強盛,自然容易產生氣旋式風切線(圖六)。
《圖四》民國72年2月-3月期間每日上午8時(0000UTC)地面鋒面的位置(參考自謝信良與陳來發的研究成果)
 
《圖五》850百帕風切線位置分布圖(紅線表示伴有大雨,藍線表示無大雨發生)
 
《圖六》春雨成因示意圖
此外,為了了解春雨為何連綿不止、為何會春寒料峭,氣象人員也進行了其他研究。氣象人員分析了46個春雨個案,赫然發現高達44個個案的中高緯度天氣系統,有阻塞(停滯)的情形發生(圖七)。
  這代表了什麼意思呢?氣象人員從500百帕(約5公里高)的高空來看東亞區域阻塞的中高緯度天氣系統,發現此區域的西風帶偏南,西伯利亞存有阻塞高壓,因而中國大陸冷高壓顯著,使得冷空氣非常容易南下至華南及台灣一帶,帶來強勁的東北季風,春雨的寒意不言而喻。
  如果從台灣上空的垂直剖面來看,地面有著寒冷而強勁的東北季風,高空則有著較濕暖而顯著的高空西風,兩團空氣輻合之後,冷的東北季風自然下沈, 並將暖濕的高空西風抬舉,促使西風到了更高空之後,成雲降雨。中高緯度天氣系統始終停滯不走的結果,這種空氣輻合的情形持續進行,自然帶來連綿不息的春雨 了。
《圖七》阻塞的中高緯度天氣系統
 

如何分辨春雨和梅雨的不同?

台灣的春雨結束退場之後,接下來就輪到梅雨上場了。那麼,有沒有可能從我們日常見到的下雨情形來區分春雨和梅雨呢?答案有點令人失望,因為二者在實際的下雨型態上不易看出明顯的特徵和差異。不過,從天氣圖上,倒是有兩個特徵可以非常清楚地將它們區分開來。
  1. 如果台灣沒有出現地面鋒面,還是很有可能下春雨;但是如果沒有地面鋒面,就不可能下梅雨。
  2. 假如台灣某次的春雨是因為地面鋒面的存在而下的,那麼,這個鋒面往往是移動性的鋒面,很快就會離開台灣,不易滯留;但是梅雨的地面鋒面則常常是滯留性的,經常徘徊不離。

聖嬰現象和春雨有什麼關係?

近年來聖嬰現象與台灣氣候異常的關係普遍受到重視,台灣春雨與聖嬰現象相關之研究也日益增多。研究結果顯示,台灣西部地區春雨在聖嬰年2月、3 月的降水明顯增加,4月則不顯著;但東部地區不一樣,3月降水雖有增加但不顯著。預報人員可以利用對聖嬰現象的監測,以及與大氣環流之間的關係,來預測台 灣各地未來一至三個月的春雨降雨趨勢。

你也可以做簡略的春雨預報
氣局預報中心的氣象人員做天氣預報的參考方法之一,便是將所得的天氣圖,和天氣圖類型做比對,這種做法對於降雨多寡的定性研判有非常大的助益。 有關春雨之天氣圖類型,氣象學者分為以下兩大類,每一大類又細分出四個次類型。你也可以試著自行比對天氣圖,看看能不能在眾多天氣圖中,簡略地預測某一類 型春雨的到來。不過,大氣的千變萬化絕非這幾張天氣圖便能一網打盡的,因此,當你沒有預測成功時也無須氣餒,畢竟天氣預報並不是一件這麼容易就能辦到的 事。
(一)不穩定型春雨:必須有一地之日雨量≧50公厘。根據地面天氣圖、850百帕及700百帕高空天氣圖之配置,又細分A波動過境型、B冷鋒型、C闊東北季風型及D新生波動型四種類型(如圖八)。

《圖八》不穩定型春雨天氣圖類型(參考自王時鼎的研究成果)
(二)穩定型春雨:其餘皆為此類型。根據地面天氣圖、850百帕及700百帕高空天氣圖之配置,又細分A冷鋒型、B滯留鋒型、C冷空氣墊上擾動型及D波動型四種類型(如圖九)。

《圖九》穩定型春雨天氣圖類型(參考自王時鼎的研究成果)

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