大氣系郭鴻基教授颱風研究即將改寫教科書內容 - 地球科學討論

台大校訊第718期


大氣系郭鴻基教授颱風研究獲致重大成果


美國國家科學基金會(NSF)五月份的「重點科學新聞」，報導台灣大學郭鴻基及
文化大學劉清煌兩位大氣科學教授在國科會支助下，和美國海軍研究院張智北教
授合作的「畫眉颱風」研究計畫取得重要的成果，將要改寫所有氣象教科書對颱
風生成條件的描述。參與此突破性研究的三名科學家皆畢業於本校大氣科學系，
為本校校友。

這篇在地球物理研究快訊(Geophysical Research Letter) 發表的論文﹐被美國
地球物理學會列為「重點期刊論文」之一。世界最具聲望的「科學雜誌」並專訪
張智北教授﹐於今年四月八日在其新聞網站發表專文介紹他們的研究成果。又因
為研究中所使用的海洋表面風的資料是由美國噴射推進實驗室(JPL)設計的衛星
遙測所得，美國太空總署（NASA）也由JPL發表「地球科學焦點新聞」，報導訪
問張智北教授的內容，並提及兩位台灣科學家的貢獻。同時，國際間一些主要媒
體，如今日美國(USA Today)， 費城詢問報，波士頓環球報，紐約日報，新加坡
海峽時報，南華早報等都在最近兩個月先後報導這項科學新聞，國內報紙亦於七
月上旬報導此研究成果，行政院新聞局出版的英文「台灣紀事報」周刊﹐也於7
月19-25日一期刊登專文介紹台灣﹑美國合作研究「畫眉颱風」。天氣資訊
（Weatherwise）是全球發行量最大的氣象科普雜誌，該期刊七八月份頭條新
聞，介紹了台灣、美國合作研究「畫眉颱風」的成果。

所有的氣象教科書上都說明颱風從來沒有在距離赤道三百公里以內發生過；這是
因為赤道附近缺乏形成颱風所必須的地球自轉的柯氏效用。柯氏效用是一種水平
面的旋轉力﹐它可以使微小的空氣擾動變成大的旋渦，因為地球球面在赤道與地
球自轉軸完全平行﹐沒有水平方向的旋轉力﹐所以縱使其他有利於颱風生成的條
件如高溫度的海洋表面等存在﹐颱風也很難於赤道附近生成。因此在航海歷史上
﹐水手們都認為船到了赤道附近﹐就不用擔心颱風的襲擊。但是2001年12月下旬
「畫眉颱風」忽然在新加坡附近﹐北緯一度半的地方發生。它的暴風半徑籠罩了
赤道南北兩邊﹐正好與從印度洋返航的一支美國航空母艦艦隊遭遇。這支艦隊剛
在阿富汗戰區完成任務﹐毫髮無傷﹐卻在赤道地區受到颱風襲擊﹐使旗艦卡爾文
森號及另一戰艦受損。美國和台灣的科學家研究發現「畫眉颱風」在赤道的生成
﹐是因為常見的熱帶雷雨系統和冬季南中國海的寒潮的相互作用。婆羅洲西岸的
雷雨擾動雖然擁有熱帶的高溫及水氣的能量﹐但因為經常受島嶼地形的摩擦破壞
﹐加上缺乏地球自轉的柯氏效用﹐無法發展成颱風。畫眉颱風生成之前﹐這個雷
雨系統正好停留在窄小的南海最南端海面﹐新加坡及婆羅洲的中間。這同時有一
股持續而強大的寒潮由華南及台灣附近向南海南端而下。寒潮所帶來的強勁東北
風並且穿越赤道。因為地球柯氏旋轉力隨著緯度的降低而急速減小﹐過了赤道後
又變了符號﹐使得這股寒潮在赤道附近從東北風變成西北風。在南海最南端滯留
的雷雨擾動系統正好就夾在強風轉向的地方﹐它的北﹑西﹑南三邊受到寒潮強風
反時鐘式環流的圍繞。這樣的過程延續了約四天之久﹐雷雨系統之水氣凝結以及
降雨過程的能量和反時鐘式環流持續交互作用，使得原本微弱的雷雨擾動系統像
陀螺一般旋轉了起來﹐終於發展成了「畫眉颱風」。

「科學雜誌」在引用他們三人的論文時﹐特別提及他們經過仔細的衛星和氣象資
料分析﹐以及物理機制銓釋。雖然他們所發現造成「畫眉颱風」在赤道生成的兩
個相互作用的系統﹐婆羅洲西岸的熱帶雷雨擾動以及南中國海的寒潮爆發，都是
冬天常見的，但要所有的條件都如「畫眉颱風」一般巧合﹐卻要一百年才容易碰
到一次；而且因為東亞及南海的特殊地形﹐這種急速南下﹐穿跨赤道的強烈寒潮
不大可能發生於其他赤道地區。

颱風研究是我國大氣科學研究的重點，也是國科會優先支持的項目，目前已有台
灣大學﹑中央大學﹑文化大學、氣象局等單位多位學者參與﹐進行基本理論﹑飛
機觀測實驗﹑及數值模式預報等研究。台大大氣科學系研究成果深受國內外肯定
，研究成果曾榮獲美國加州大學「教授交換獎」獎項以及三次國科會「傑出獎」
鼓勵；得獎教授除應聘前往美國加州大學洛杉磯分校及普渡大學講學外，近年來
亦多次受邀在美國著名大學、國家實驗室進行颱風學術演講。

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