（臺大終身職特聘教授／教育部國家講座教授）
 研究重點
 
  • 西北太平洋雙眼強颱風微波觀測之氣候統計 (2013)


西北太平洋雙眼牆颱風與ENSO關係  

Yang, Y. T., H.-C. Kuo, E. Hendrick, Y.-C. Liu, and M. Peng, 2015: Relationship between Typhoons with Concentric Eyewalls and ENSO in the Western North Pacific Basin. J. Climate, 28, 3612–3623.

    本研究使用1997至2012年的微波衛星觀測資料探討西北太平洋雙眼牆颱風與ENSO之間的關係。我們發現Oceanic Niño Index (ONI)和雙眼牆颱風生成個數有很高的相關性(0.72)，且多數雙眼牆颱風生成於暖或中性時期。暖期55% (50%)的颱風生命期中曾有雙眼牆結構生成，而冷期則只有25%的颱風有生成雙眼牆結構。暖期和冷期月份雙眼牆颱風生成頻率也有明顯的不同，暖期的月份 每月有0.9個雙眼牆颱風生成，冷期則只有0.2個。除此之外，暖期也有較多長生命期的雙眼牆颱風(雙眼牆結構維持20小時以上)及多次雙眼牆結構生成的 颱風。冷期則沒有多次雙眼牆結構生成的颱風。暖期雙眼牆颱風具有範圍較大、強度較強，且颱風對流及強度的變化較小的特徵，可能原因是暖期雙眼牆颱風生成位 置較東側，於海面上移行的時間較長有關，有利於長生命期的雙眼牆颱風及多次雙眼牆結構生成，且多次雙眼牆生成可能導致颱風範圍較大。
圖 1 暖、冷及中性時期颱風生成個數、雙眼牆颱風生成個數及比例。顯示暖期55% (50%)的颱風生命期中曾有雙眼牆結構生成，而冷期則只有25%的颱風有生成雙眼牆結構。



圖 2 Category1- Category5颱風、Category4- Category5颱風、雙眼牆颱風個案數及雙眼牆颱風個數(長條)及每年平均ONI(實線)隨年代的數目變化。兩者相關性標註於右上角。顯示雙眼牆颱風個案數及個數，和ONI有很好的相關性。

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長生命期雙眼牆結構-2013年蘇力颱風 

Y.-T. Yang, E. A. Hendricks, H.-C. Kuo, and Melinda S. Peng, 2014: Long-lived Concentric Eyewalls in Typhoon Soulik (2013). Mon. Wea. Rev., 142, 3365–3371.

    根據統計1997-2011年統計，西北太平洋長生命期的雙眼牆颱風數量約為23%(維持雙眼牆結構20小時以上，如圖1)，2013年蘇力颱風第1次雙 眼牆結構生成時，強度為category 4，共維持25小時；第2次雙眼牆結構生成時，蘇力颱風強度為 category 2，並且維持34小時(如圖2)。兩次雙眼牆結構生成期間，均出現大的moat和外眼牆，從第 1 次雙眼牆生成期間至第 2 次雙眼牆生成期間，內眼牆有明顯的內縮，但是颱風強度則是減弱(如圖3)。一般而言，颱風眼牆內縮伴隨颱風強度增強，蘇力颱風強度減弱可能原因是外在環境 控制，颱風在向西北移動的過程中，遇到乾空氣逸入及海洋熱含量較低的區域導致颱風減弱。
圖 1 1997至2011年利用客觀方法Yang et al. (2013)得到西北太平洋雙眼牆颱風數量及維持雙眼牆時間長條圖。

圖 2 蘇力颱風2次雙眼牆的衛星觀測total precipitable water、亮度溫度及雷達時間序列圖。

圖 3 蘇力颱風2次雙眼牆的強度變化、大小變化及使用的觀測資料時間點，第1次雙眼牆時期用綠色表示，第2次雙眼牆時期用紅色表示，其中微波衛星觀測亮度溫度的 時間序列中，用同心圓表示利用Yang et al. (2013)方法判斷為雙眼牆，圓心有叉表示沒有雙眼牆生成，空心圓表示利用Yang et al. (2013)方法但判斷標準放鬆後為雙眼牆。

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颱風過山其移行速率在地形上的不對稱性  

Hsu, L.-H., H.-C. Kuo, and R. G. Fovell, 2013: On the geographic asymmetry of typhoon translation speed across the mountainous island of Taiwan. J. Atmos. Sci., 70, 1006-1022.

    本研究探討颱風侵台時，台灣地形上相位鎖定對流降雨造成之非絕熱加熱影響颱風移行速度之效應。分析1960-2011年61個登陸颱風個案，結果顯示通過 台灣期間之累積降雨與颱風移行速度(在陸滯留時間)呈現反比(正比)關係。在陸期間慢速移行颱風平均滯留時間達到16小時，累積降雨量較多，降雨極值位在 台灣中南部山區，個案中有高達77%會登陸在台灣北部(圖1)，登陸前平均移速較慢，登陸後平均會減速約3 m s-1(圖2)；而快速移行颱風個案平均滯留台灣時間僅3小時，其中有60%登陸在台灣南部(圖1)，平均登陸後會加速(圖2)，帶來之累積降雨量較少， 且無明顯空間極值分布。

    利用Weather Research and Forecasting Model (WRF) 進行理想數值實驗，並以位渦趨勢診斷工具(Potential vorticity tendency diagnosis) 進行分析。數值實驗顯示，北邊登陸颱風由於受到台灣中南部地形相位鎖定的深對流影響，不對稱加熱分布位置與颱風移行方向相反(圖3)，可以減速約3 m s-1，在駛流微弱的環境中效應更為顯著。強駛流環境中，登陸台灣南部之颱風並無顯著不對稱降雨極值，也無明顯減速發生。實驗分析顯示，當慢速颱風登陸台 灣北部時，存在一正回饋效應，地形相位鎖定之降雨分布會造成不對稱之對流加熱，進而使颱風減速，延長滯留台灣時間，帶來更大的降雨量；而更大的降雨量則使 颱風減速效應更為顯著。
圖 1 西北太平洋雙眼牆颱風 (黑線) 及非雙眼牆颱風 (紅線) 其生命期強度變化合成。橫軸 0 小時，除了黑色線外，代表有最大的切向風速時刻，而黑色線的 0 時則代表形成雙眼牆的時刻。圖中顯示，相較於其它類型的颱風，雙眼牆颱風在颱風生成時，其強度較強，並且強度變化較為不劇烈，且形成之後，強度遞減的情形也較慢。



圖 2 登陸(“l”)前12小時至離陸(“d”)後12小時間，3小時颱風平均移速變化。將個案分為在陸期間移速快速(紅色)、移速中等(黑色;北邊登陸為實 線、南邊登陸為虛線)、移速慢速(綠色)以及在陸期間累積雨量超過1000mm(藍色)。其中移速慢及累積雨量大之個案在通過台灣時有顯著之減速效應。



圖 3 登陸台灣北部颱風實驗路徑(藍色;T3N)與無台灣地形對照實驗路徑(灰色;OC)，圖中向量為位渦診斷分析之非絕熱加熱項分量對颱風移速之貢獻(紅色為 T3N實驗診斷結果;橘色為OC實驗診斷結果)。當颱風中心位在台灣西部時，非絕熱加熱項之效應與颱風移行方向相反，有顯著減速效應。

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非絕熱加熱對颱風運動的影響  

Wang, C.-C., H.-C. Kuo, Y.-H. Chen, H.-L. Huang, C.-H. Chung, and K. Tsuboki, 2012: Effects of asymmetric latent heating on typhoon movement crossing Taiwan: The case of Morakot (2009) with extreme rainfall. J. Atmos. Sci., 69, 3172-3196.

本研究以莫拉克颱風(2009)為例，探討颱風不對稱降雨結構如何影響並減慢颱風移速。颱風環流與季風氣流交互作用，伴隨中尺度對流及旺盛水氣輸送，加上 颱風緩慢的移行速度，皆為導致破紀錄降雨的主要原因。分析颱風路徑顯示，即使當時颱風所處的環境駛流微弱，颱風離陸期間的移速(5 km h-1)仍遠小於駛流影響下的速度，此時亦為雨量最大的階段。本研究利用雲解析風暴模式(CReSS)探討颱風離陸期間之動力機制，模式可掌握此個案由東 向西穿越台灣地形並朝西北方移行的路徑、離陸期間減速現象、颱風不對稱降雨結構、中尺度對流、以及台灣地形上降雨的變化特徵。模式中減弱水氣會使颱風離陸 的移速加快，進一步以位渦診斷分析，位於颱風中心東南方的強潛熱效應，使整體具有明顯的波數1位渦傾向，颱風受此與移行方向相反的運動分量影響，進而減慢 離陸期間向西北方的移速，颱風影響台灣的時間延長，從而產生更多降雨(圖1)。
圖 1 莫拉克颱風離陸期間示意圖，底圖代表2009年8月8日0800UTC雷達最大降水回波，紫色西北向量為環境駛流導引、黑色向量由位於颱風東南方之不對稱強潛熱效應貢獻，合成向量導致颱風於離陸期間減速。

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台灣颱風極端降雨時空分布特徵  

Su.-S. H., H.-C. Kuo, L.-H. Hsu, and Y.-T. Yang , 2012: Temporal and Spatial Characteristics of Typhoon Extreme Rainfall in Taiwan. J. Meteor. Soc. Japan, 90, 721-736.

    本研究由過去51 (1960-2010)年中央氣象局21個地面測站時雨量的資料，研究台灣颱風的極端降水時空分布。極端降雨事件定義為全部降雨事件中最強的前百分之五， 就相當於雨量大於9mm hr^(-1)的降雨事件。極端降雨量約佔總降雨量的40%，而極端降雨量的70%來自7到10月的颱風季節，20%來自5、6月的梅雨。颱風所導致的極 端降雨有顯著的年際和十年際變化，在1960-1976以及1994-2010年間，極端降雨值和事件發生頻率較大，而在1977-1993年間的極端降 雨值和事件發生頻率較小，而近期的1994-2009年間極端降雨量和發生頻率最強且年際變化最大。相反的，梅雨事件的極端降雨年際變化大，卻沒有顯著的 十年際變化。然而，在這三個變化時期中，平均的颱風降雨都是19mm hr^(-1)。我們的分析顯示，颱風造成的極端降水空間分布是受到台灣中央山脈的相位鎖定(phased locked)，所以一般來說，颱風的極端降雨受到颱風的移速以及影響時間控制，而不是颱風強度，移速較慢、影響時間較長的颱風導致較大的極端降雨值，另 外，分析也顯示，過去51年颱風行經北部路徑 (北緯23度以北)，比南部路徑的平均影響時間長3小時，這很可能導致三倍的極端降雨量。在台灣，夏季或冬季季風和颱風的交互作用是導致極端降雨的重要因 素，本文中會呈現一些案例，有關颱風環流和夏季或冬季季風交互作用導致的極端降雨事件。季風所提供的水氣、緩慢的颱風移速以及季風和颱風之間交互作用所導 致的中尺度對流，都是造成極端降雨事件的關鍵因素。
圖 1 從1960-2010年極端降雨的年際變化 (a) 雨量, (b) 頻率, (c) 平均降雨強度。不同的降雨強度門檻 (前10%, 5%, 1%, 0.1%) 用不同顏色的曲線，6階迴歸用虛線標記。
圖 2 從1960-2010年台灣前5%極端降雨量的空間分布分別為 (a) 冬季, (b) 春季, (c)梅雨, (d) 颱風季, 以及 (e) 總雨量。圖中地形等高線為800m高度。

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使用帶狀化時間分析槽線變窄與割離低壓生成的過程  

Tsai, Y.-M., H.-C. Kuo, and W. H. Schubert, 2010: Filamentation time diagnosis of thinning troughs and cutoff lows. Mon. Wea. Rev., 138, 2327-2335. 

    本研究將 Rozoff et al. (2006) 所提出的帶狀化時間延伸到球座標等熵面上，並用以診斷綜觀天氣尺度槽線變窄與形成割離低壓的過程。帶狀化時間將渦度、輻散、拉伸變形和風切變形等四個動力物理量整合成一個參數來做診斷，代表的是渦度梯度成長率的 e-folding time，帶狀化時間愈短代表位渦帶狀化愈快。下圖為一位於台灣附近中緯度槽線變窄並形成 cutoff low，位於 330K 等熵面上的時間序列，等值線為位渦，陰影區為帶狀化時間，箭頭為等熵面上的風場。可看出槽線切斷於帶狀化時間較短的地方。比較不同緯度個案的研究結果顯示：緯度愈高，斜壓性愈強，系統之帶狀化時間較短，槽線變窄形成割離低壓所需時間亦較短。

　

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西太平洋雙眼牆颱風微波觀測之氣候研究  

Kuo, H.-C., C.-P. Chang, Y.-T Yang, H.-J. Jiang, 2009: Western North Pacific typhoons with concentric eyewalls. Mon. Wea. Rev., 137, 3758–3770.

    1990 年代衛星搭載被動微波輻射計後，因其接收的微波資料能有效地代表對流區，故利用衛星微波資料能有效且廣泛地觀測形成雙眼牆結構的颱風。本研究利用 SSM/I 及 TMI 的微波資料，和 JTWC 的 best track 資料統計 225 個 1997 年至 2006 年西北太平洋雙眼牆結構與強度之關係，以及雙眼牆結構與強度變化之關係，並與沒有形成雙眼牆結構的颱風作比較。我們用主觀方法共判斷 55 個雙眼牆颱風，以及 62 個雙眼牆颱風的個案 (包含兩次以上雙眼牆次數)，在這些形成雙眼牆的颱風中，分別有 57% 和 72% 是 Category 4 和Category 5 的颱風，此外，雙眼牆形成時，不一定要在颱風生命期中最強強度，在我們的研究中，大約有 1/3 的颱風，其雙眼牆是發生在生命期的最強強度。將形成雙眼牆結構前後的強度變化做分類並與沒有形成雙眼牆的颱風相比，約有 74% 的個案在形成雙眼牆之前，其強度在增強，約有 72% 的個案在形成雙眼牆之後，其強度在減弱。此外，有雙眼牆結構的颱風在形成前 60 小時，強度比無雙眼牆結構的颱風要強，且其強度的增加率比無雙眼牆結構的颱風在達最大強度前不明顯。對於形成雙眼牆前強度在減弱的個案，其平均形成緯度較高。有雙眼牆結構的颱風，若其結構能夠維持，其強度也可維持較長的時間。(如下圖 1 所示)

    目前已知，兩個眼牆中間夾著一個下沉區域，稱為 moat。Rozoff et al. (2006)提出帶狀化動力對於 moat 的形成可能有貢獻。我們利用 Rozoff et al. (2006) 提出的帶狀化時間計算 moat 寬度，與微波圖估計雙眼牆 moat 寬度相比較，顯示當颱風強度大於 130 kts 相關性達 40%。(如下圖 2 所示)

圖 1 西北太平洋雙眼牆颱風 (黑線) 及非雙眼牆颱風 (紅線) 其生命期強度變化合成。橫軸 0 小時，除了黑色線外，代表有最大的切向風速時刻，而黑色線的 0 時則代表形成雙眼牆的時刻。圖中顯示，相較於其它類型的颱風，雙眼牆颱風在颱風生成時，其強度較強，並且強度變化較為不劇烈，且形成之後，強度遞減的情形也較慢。

圖 2 無因次的 moat 寬度和無因次的帶狀化尺度 (filamentation time) 的 moat 寬度對相關係數分佈，本圖只擷取文中針對強度為 category 5 的颱風個案分析結果。圖中結果顯示，針對強度較強的颱風，無因次的帶狀化尺度的 moat 寬度可以解釋實際颱風個案中，約 40% 的變異度(variance)。

 

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雲微物理對颱風路徑影響之探討  

R. Fovell., K. L. Corbosiero and H.-C. Kuo, 2009: Cloud microphysics impact on hurricane track as revealed in idealized experiments. J. Atmos. Sci., 66, 1764–1778.

    本研究與著名大氣學者 UCLA 的 Fovell 教授合作，透過理想的實驗模擬探討雲微物理結構如何影響颱風的移動速度及方向 (如下圖 1 所示)。在 Fovell and Su (2007) 的研究中發現，模式中的雲微物理結構會影響颱風移動，進而影響颱風路徑的預報。我們已知在沒有背景流場的情形下，行星渦度平流的 beta gyre effect 會導致颱風在北半球往西北方向移動，在本研究的模擬中，考慮沒有背景流場及陸地的理想情形。雲的微物理結構會影響粒子的降落速度，進而影響颱風外圍風場。 更具體地說，雲微物理結構會影響虛溫的徑向分布，進而影響徑向的地面氣壓梯度以及風場分布。平均降落速度會影響眼牆粒子向外進入砧狀雲，透過雲、輻射及水 相位變化影響環境。例如：在使用 Kessler Scheme 的情形下，粒子降落速度較小，導致砧狀雲發展旺盛，砧狀雲可以導致雲下輻射增溫，雲上輻射冷卻作用，此作用除了使雲下平均溫度增加以外，也增強了徑向的溫度梯度，進而影響氣壓梯度及風場分布，因此可以影響颱風的路徑。另 外對於降落速度進行敏感度測試，假設所有水氣分子降落經過溶解層時，均會立即變成雨滴，其實驗結果顯示，在低對流層中會增強蒸發冷卻作用，使得水氣粒子的 大小較小，減緩降落速度，進而影響徑向虛溫梯度及颱風路徑。由此敏感度測試實驗可知，粒子降落速度對於颱風路徑影響很敏感。

　
圖 1 三種不一樣的雲模式法 (K: Kessler、L: LFO、W：WSM2)，在 24 小時中的颱風路徑變化。使用不同的雲模式，將模擬出不同的颱風路徑。

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西北太平洋雙眼牆生成之動力機制探討研究  

Kuo, H.-C., W. H. Schubert, C.-L. Tsai, and Y.-F. Kuo, 2008: Vortex interactions and barotropic aspects of concentric eyewall formation. Mon. Wea. Rev., 136, 5183–5198.

    從雙眼牆的衛星回波觀測中，可以發現，雙眼牆結構兩眼牆間的弱渦度區(moat) 有著不同的大小 (如下圖 1 所示)。本研究團隊於 2008 年發表於 Monthly Weather Review 的論文中，探討中心渦旋的渦度裙帶 (vorticity-skirt of core vortex) 可能是影響雙眼牆生成過程中其 moat 的寬度大小的重要因素之一。中心渦旋的渦度裙帶的存在影響了帶狀化時間 (filamentation time) 動力，造成(1)帶狀化時間變長，使得 moat 形成過程減速；(2) 相較於 Rankine vortex，具有裙帶的渦旋引發了較高的拉伸速率 (strain rates)，使渦旋有較大的能力拉伸中心外較遠的渦度，此機制可能是導致有些雙眼牆颱風有較大 moat 區可能機制之一。根據我們的研究結果顯示，當初始渦旋較小，中心渦旋之最大風速半徑外具有渦度裙帶，有較大的渦度強度比，則較容易形成大區域的 moat 區。

　
圖 1 四個雙眼牆個案 (杜鵑 2003，尹布都 2003，梅米 2003，溫妮) 的被動式衛星微波資料。對於每一個颱風其時間間距大約是 12 小時，而所估算之最大風速則在每個圖的上方顯示。
 
 
 
我們一系列關於雙眼牆颱風的論文，受到國際的重視。例如 JGR 2008 的雙眼牆颱風論文，回顧過去 30 年之重要工作，將我們的工作評為颱風動力領域最新的突破(Terwey and Montgomery 2008)。
表中所列的 3 種可能機制：1) Montgomery 的 vortex Rossby wave process. 2) Nong and Emanuel 的 WISHE feedback hypothesis. Emanuel 為本系吳俊傑老師的指導教授。3) 我們所提出的軸對稱化過程。其中 1) 和 3) 是使用非軸對稱化的模式。
 

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雙颱風眼生成動力研究

Kuo, H.-C., L.-Y. Lin, C.-P. Chang, and R. T. Williams, 2004: The formation of concentric vorticity structure in typhoons. J. Atmos. Sci., 61, 2722-2734.

    此論文為和博士後林李耀之工作。建立在「利奇瑪」雷達觀測，以及近年地球流體力學已有雙渦旋交互理論，我們提出一全新雙颱風眼生成動力機制。此機制解釋了外眼牆之形成，以及形成過程中外眼牆內縮之現象。理論強調解釋為何颱風中心渦旋強度是關鍵因素，以及強颱風渦旋如何可以組織外眼牆與內外眼牆雷達空白區，並可以穩定外眼牆結構。雙眼牆形成機制也為地球流體力學已有雙渦旋交互理論增添新的交互作用型態。本論文經三位審查者一致贊同被接受發表。審查者通常不簽名，但我們論文審查者中Hugh Willoughby (威勒比教授)簽名於審查書上，他是一位非常資深且受尊敬的科學家，更是當代颱風大師，他認為我們論文十分重要，並給與「寫作清楚，原創性理論，對科學有真正的貢獻」評論 (“The paper is clearly written, original, and make a genuine contribution to science.”)。

新聞報導

　

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赤道颱風生成

Chang, C.-P., C.-H. Liu, and H.-C. Kuo, 2003: Typhoon Vamei: an equatorial tropical cyclone formation. Geophysical Research Letter, 30, 50 1-4.

    本論文以觀測資料探討近一百年來唯一在赤道附近發生之「畫眉」颱風。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。但是2001年 十二月下旬，「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。本論文研究發現「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，過了赤道後柯氏參數又變了符號，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，讓渦旋能非線性成長；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」。

新聞報導

　

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異質大氣位渦方程式

Schubert, W. H., S. A. Hausman, M. Garcia, K. V. Ooyama, and H.-C. Kuo, 2001: Potential vorticity in a moist atmosphere. J. Atmos. Sci., 58, 3148-3157.

    所謂異質大氣就是指考慮乾大氣以及水相三態共存之大氣。本論文因應計算機進步以及非靜力平衡模式的大量應用於大氣科學研究，嘗試導出比原始Ertel位渦方程式更完整，包含水相三態的位渦方程式，可以使用於診斷、瞭解非靜力濕模式動力。

　

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地形影響颱風渦旋研究

Kuo, H.-C., J.-H. Chen, R. T. Williams, J.-H. Chen, and Y.-L. Chen, 2001: Topographic effects on barotropic vortex motion: no mena flow. J. Atmos. Sci., 58, 1310-1327.

    本 論文探討地形影響似颱風渦旋運動機制，研究著重行星渦度梯度與地形對渦旋之影響，研究結果強調渦旋相對地形大小比值，相當地形渦度梯度與行星渦度梯度比值 是最重要參數，渦旋強度和渦旋自我維持有關；研究結果亦可以應用於海洋渦旋與地形作用，亦可以解釋水工實驗渦旋地形之作用。論文審查者稱譽本研究是「開創 性工作」(pioneer work)。

　

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西北太平洋颱風連續生成研究  

Kuo, H.-C., J.-H. Chen, R. T. Williams, and C.-P. Chang, 2001: Rossby waves in zonally opposing mean flow: Behavior in Northwest Pacific summer monsoon. J. Atmos. Sci., 58, 1035-1050.

    此 論文為指導博士生陳建河畢業論文。西北太平洋颱風的產生不生成則已，一生成則以間隔著七八天連續生成；本論文以波動與平均流作用解釋了此連續生成之機制。 此研究成果對於颱風生成以及氣候動力有莫大重要性，備受國際重視。許多國外學術機構分別支助旅費邀請學術報告。本論文曾受邀在下列學術機構演講報告：美國普渡大學、科羅拉多州立大學、威司康新大學、伊利諾大學、海軍研究院、國家大氣科學研究中心（National Center for Atmospheric Research）、地物流力實驗室（Geophysical Fluid Dynamics Laboratory in Princeton University）以及日本尖端科學研究中心（Frontier Research Center for Global Research）。

　

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颱風渦旋合併動力探討研究

Kuo, H.-C., G. T.-J. Chen, and C.-H. Lin, 2000: Merging processes of tropical cyclone Zeb and Alex. Mon. Wea. Rev., 128, 2967-2975.

    Dritschel and Waugh（1992） 雙渦旋交互作用理論是瞭解颱風不對稱動力另一重要經典理論；其論文以渦度強度一樣但大小不一的雙渦旋，在不同渦旋距離下探討其雙渦旋相互作用，並指出「合 併」、「拉伸」與「互繞」是雙渦旋交互作用的三種基本型態。「合併」涉及兩個大小強度近似得颱風合併為一，雙颱風之藤原效就是眾所皆知的「互繞」現象， 「拉伸」則是涉及小渦旋被大渦旋拉伸成帶狀，環繞於大渦旋周圍，但二者間有間隙未合併合一。「合併」與「互繞」型態在颱風常被觀測到，例如颱風渦旋經常互 繞後合併（見Lander and Holland 1993），但文獻中獨缺如「拉伸」型態之實際例子。民國87年瑞伯及亞力士雙颱風在經過互繞後成「拉伸」型態。亞力士颱風在合併中被拉伸成帶狀環繞瑞伯西側，瑞伯颱風在「拉伸」後強度加強，本論文以雙渦旋交互「拉伸」作用理論解釋此罕見雙颱風現象；並彌補了雙渦旋交互作用理論中所缺乏颱風「拉伸」觀測的驗證。

　

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賀伯颱風橢圓形颱風眼動力研究

Kuo, H.-C., R. T. Willams, and J.-H. Chen, 1999: A possible mechanism for the eye rotation of typhoon Herb. J. Atmos. Sci., 56, 1659-1673.

    氣象局五分山雷達天線在被強風吹垮前，觀測到橢圓形颱風眼，橢圓形颱風眼以144分 鐘轉動，我們提出一平衡波動理論解釋此現象，強調非線性渦旋波動扮演之角色。此現象和颱風雨帶分佈、颱風強度變化及颱風眼不對稱動力有密切關係。此理論亦 為國際學界猜想位渦波動之存在提供第一手驗證。在理論提出後，美國一些大學重新在過去資料分析橢圓形颱風眼動力；在目前美國日本多處研究中心皆在其複雜模 式中以我們所提出之理論檢驗其模式產生位渦波動之能力，因此本研究被廣泛為引用。日本尖端科學研究中心（Frontier Research Center for Global Research）曾邀請本人對此課題演講。

　

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