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近年全球暖化议题沸腾,最具体的表现即是极端天气现象加剧,降雪现象之于冬季,犹如豪大雨之于夏季,都代表著剧烈天气的现象.降雪现象发生在低纬度地区是相当罕见的,由于地理位置上的特殊性,台湾位于冬季极地大陆冷气团自源地爆发到出海的必经之路,且本身地形高耸陡峭,所以台湾成为北半球同一纬度地区,在冬季经常会有降雪事件发生的地方。本文的研究目的为以气候观点,深入了解影响台湾的降雪机制,同时说明在气候变化的影响下,台湾降雪现象的改变。
本研究采用1995~2009年的中央气象局玉山站、环保署空气品质监测站及SYNOP电码资料,背景大气采用NCEP/DOE的大气资料。为了能以量化来描述降雪活动及沙尘活动,本研究中定义SAI指数用以表示降雪活跃度,以及采用Yuet al.(2010)定义春季DAI的方法,定义冬季的DAI指数,用以表示冬季沙尘活跃度。
气候特征分析结果表明,台湾冬季(一月、二月、三月),发生降雪事件的比例占全年的73%,其所发生的降雪大多为飘雪等级,季节年平均的飘雪日数为8~9日,中级降雪的平均降雪日数为3~4日,发生强降雪的机会则最少,年平均只有1~2日。由降雪的时间序列来分析,台湾发生飘雪现象的有明显得下降趋势,而中级降雪及强降雪则是有明显得上升趋势,尤其是在2006年以后,这两类较强的降雪的时间,更是有显著的增加。在沙尘活跃度方面,冬季沙尘好发率约占全年的31%,按地理空间分布来看,冬季沙尘主要的活跃区位于蒙古南方阿拉善沙漠及巴丹吉林沙漠(占56%)及黄土高原河套地区(占30%)。台湾地区PM10浓度的变化,则有显著的季节性特征,冬季的PM10浓度是夏季的1.8倍。分析亚洲冬季大气气候场,其气候特征为:一、有明显得潮湿区(相对湿度>80%)。从南海、大陆东南沿海到台湾等地均为相对湿度较高的潮湿区,西太平洋高压是维持这个潮湿区重要的角色。二、有显著的干燥区(相对湿度<40%)。主要的沙尘活跃区如:巴丹吉林沙漠、毛乌素沙漠、河西走廊到塔克拉玛甘沙漠均位于这个干燥区。东亚大槽是维持这个干燥区的重要因素。
台湾降雪与东亚冬季沙尘暴在1995~2009年间,存在著年际间的变化。SAI的时间序列的分析表明,降雪活跃度在活跃年(如:2005,2008)与不活跃年(如:1996,1999,2003)有数百倍的差异,而由DAI时间序列也看出,沙尘活跃度在不活跃年(如:1997,2003)与活跃年(如:2001,2002)也有数十倍的差别。由极端个案年的大气环流距平分析结果表明,在降雪活跃年东亚大槽位置偏东,低层冷空气由华北一路到台湾附近,在南方则是西太平洋高压强度增强,引发反气旋式的环流异常,这个反气旋式的环流异常引进偏南的气流沿著大陆东南沿岸到台湾,使得整著华南地区大气环境比正常年湿润,有利于降雪的发生,此时若有沙尘随著强烈西北气流而来提升了PM10浓度,也就是增加了冰晶凝结核,则会提高降雪活跃度(如:2008年)。降雪不活跃年,则与降雪活跃年相反,东亚大槽位置偏西,加强了低层的西北气流,而西太平洋高压强度较弱,使整个大气环境比正常干燥,不利降雪发生。
SVD分析综观大气环流结果指出,东亚大槽的位置与异常气压偶极子的关系是相当紧密的,其表现在1998年、1999年、2001年、2002年、2003年、2005年及2008年等年之间,明显影响沙尘活跃度及降雪活跃度的强弱。
总之,以气候观点来看,台湾降雪活跃年通常是东亚冬季沙尘暴的不活跃年,然而若在台湾降雪活跃年有沙尘暴事件发生,且顺利的从沙尘活跃区经由长程传输进入台湾,则台降雪活跃度增加,此由模式结果亦可得到证明。