花蓮海域風浪模組模擬參數調校探討[113藍]

　　本研究利用本所發展之TaiCOMS系統，採用WAM及SWAN進行遠域、近域、及花蓮海域之近海風浪模擬，以SWAN模式中第三代風浪模式不同理論之風浪成長項及白帽消散項參數(Janssen、Komen、Westhuysen)，針對111及112年對花蓮較有影響之4場颱風期間(燦樹、圓規、軒蘭諾、及梅花颱風)，比較其模擬結果差異，並進一步就Komen理論之各項參數中，選取白帽消散速率、PM頻譜平均波浪尖銳度、波浪尖銳度之冪次等3種參數，比較模擬結果差異及探討參數敏感度，根據敏感度比較結果，於Komen理論參數中設置兩種參數組合，以軒蘭諾及梅花颱風期間驗證模擬結果並與原TaiCOMS模擬值比較，評估改善結果，可供後續於港區風浪模擬持續精進研究提供參考。        成果效益與應用情形：    研究成果可供掌握花蓮港區風浪模擬與觀測資料評估成果，以了解各項參數對模擬結果影響程度，提供後續TaiCOMS模擬預測改善應用之研究依據，提供航港局、港務公司及國內外船舶業者等相關單位及人員，確實地掌握港區經營管理及防災等海象資訊。

中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖 目 錄 VI
表 目 錄 XII
第一章 緒論 1-1
1.1計畫緣起與目的 1-1
1.2研究範圍 1-1
1.3研究內容與工作項目 1-2
1.4進度甘梯圖 1-2
第二章 文獻蒐集 2-1
2.1風浪模式介紹 2-1
2.1.1 WAM模式介紹 2-2
2.1.2 SWAN模式介紹 2-2
2.2 SWAN模式相關研究 2-5
2.2 模式架構與設定 2-5
第三章 花蓮海域風浪模組參數測試及影響評估 3-1
3.1研究方法 3-1
3.2 Janssen、Komen、Van der Westhuysen參數比較分析 3-3
3.3參數敏感度比較分析 3-12
3.3.1白帽消散速率敏感度探討 3-12
3.3.2 PM頻譜平均波浪尖銳度敏感度探討 3-20
3.3.3波浪尖銳度之冪次敏感度探討 3-28
3.4小結 3-36
第四章 花蓮海域風浪模組波浪模擬驗證與改善評估 4-1
4.1兩參數組驗證測試與改善評估 4-1
4.2小結 4-6
第五章 即時影像監測設備更新汰換及系統維護工作 5-1
5.1即時影像監測設備與例行維護 5-1
5.2維護異常狀況處置 5-8
第六章 結論與建議 6-1
6.1結論 6-1
6.2建議 6-2
6.3成果效益及應用情形 6-2
參考文獻 參-1

圖 目 錄
圖2.1七股與大鵬灣浮標站觀測及各Cds模擬示性波高歷線圖 2-6
圖2.2均勻與非均勻風場之示性波高模擬值差異百分比分布圖 2-7
圖2.3 2014年鳳凰颱風舟山群島浮標觀測及模擬示性波高歷線圖 2-7
圖2.4 2014年鳳凰颱風舟山群島浮標站觀測及模擬示性波高歷線圖 2-8
圖2.5 SWAN模式白帽消散項參數敏感度分析模擬結果(蘇迪勒颱風) 2-8
圖2.6 TaiCOMS架構圖 2-10
圖2.7中央氣象署WRF成員M04水平網格模擬範圍圖 2-10
圖2.8 TaiCOMS作業化風壓場WE01(左)、WE02(右)資料輸出範圍 2-11
圖2.9 遠域風浪模組(左)及近域風浪模組(右)模擬範圍 2-11
圖2.10台11線人定勝天路段7個里程位置(三角)及地形切線(綠線) 2-11
圖2.11近海風浪模組驗證及波流觀測站位置(花蓮海域) 2-12
圖3.1燦樹颱風期間不同理論參數之示性波高歷線圖 3-4
圖3.2燦樹颱風期間不同理論參數之尖峰週期歷線圖 3-4
圖3.3燦樹颱風期間不同理論參數之平均週期歷線圖 3-5
圖3.4燦樹颱風期間不同理論參數之平均波向歷線圖 3-5
圖3.5燦樹颱風期間不同理論參數與觀測波浪能譜比較圖 3-5
圖3.6燦樹颱風路徑圖 3-6
圖3.7圓規颱風期間不同理論參數之示性波高歷線圖 3-6
圖3.8圓規颱風期間不同理論參數之尖峰週期歷線圖 3-6
圖3.9圓規颱風期間不同理論參數之平均週期歷線圖 3-7
圖3.10 圓規颱風期間不同理論參數之平均波向歷線圖 3-7
圖3.11 圓規颱風期間不同理論參數與觀測波浪能譜比較圖 3-7
圖3.12圓規颱風路徑圖 3-8
圖3.13軒蘭諾颱風期間不同理論參數之示性波高歷線圖 3-8
圖3.14軒蘭諾颱風期間不同理論參數之尖峰週期歷線圖 3-8
圖3.15軒蘭諾颱風期間不同理論參數之平均週期歷線圖 3-8
圖3.16軒蘭諾颱風期間不同理論參數之平均波向歷線圖 3-9
圖3.17軒蘭諾颱風期間不同理論參數與觀測波浪能譜圖 3-9
圖3.18軒蘭諾颱風路徑圖… 3-10
圖3.19梅花颱風期間不同理論參數之示性波高歷線圖 3-10
圖3.20梅花颱風期間不同理論參數之尖峰週期歷線圖 3-10
圖3.21梅花颱風期間不同理論參數之平均週期歷線圖 3-10
圖3.22梅花颱風期間不同理論參數之平均波向歷線圖 3-11
圖3.23梅花颱風期間不同理論參數與觀測波浪能譜圖 3-11
圖3.24梅花颱風路徑圖 3-12
圖3.25燦樹颱風期間C_ds參數增減後之示性波高歷線圖 3-13
圖3.26燦樹颱風期間C_ds參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-14
圖3.27燦樹颱風期間C_ds參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-13
圖3.28燦樹颱風期間C_ds參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-14
圖3.29燦樹颱風期間C_ds參數增減後之平均週期歷線圖 3-14
圖3.30燦樹颱風期間C_ds參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-15
圖3.31燦樹颱風期間C_ds參數增減後之平均波向歷線圖 3-15
圖3.32圓規颱風期間C_ds參數增減後之示性波高歷線圖 3-15
圖3.33圓規颱風期間C_ds參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-15
圖3.34圓規颱風期間C_ds參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-16
圖3.35圓規颱風期間C_ds參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-16
圖3.36圓規颱風期間C_ds參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-16
圖3.37圓規颱風期間C_ds參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-16
圖3.38燦樹颱風期間C_ds參數增減後之平均波向歷線圖 3-16
圖3.39軒蘭諾颱風期間C_ds參數增減後之示性波高歷線圖 3-17
圖3.40軒蘭諾颱風期間C_ds參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-17
圖3.41軒蘭諾颱風期間C_ds參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-17
圖3.42軒蘭諾颱風期間C_ds參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-17
圖3.43軒蘭諾颱風期間C_ds參數增減後之平均週期歷線圖 3-18
圖3.44軒蘭諾颱風期間C_ds參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-18
圖3.45軒蘭諾颱風期間C_ds參數增減後之平均波向歷線圖 3-18
圖3.46梅花颱風期間C_ds參數增減後之示性波高歷線圖 3-18
圖3.47梅花颱風期間C_ds參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-19
圖3.48梅花颱風期間C_ds參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-19
圖3.49梅花颱風期間C_ds參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-19
圖3.50梅花颱風期間C_ds參數增減後之平均週期歷線圖 3-19
圖3.51梅花颱風期間C_ds參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-19
圖3.52梅花颱風期間C_ds參數增減後之平均波向歷線圖 3-20
圖3.53燦樹颱風期間S ̃_PM參數增減後之示性波高歷線圖 3-21
圖3.54燦樹颱風期間S ̃_PM參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-21
圖3.55燦樹颱風期間S ̃_PM參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-21
圖3.56燦樹颱風期間S ̃_PM參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-22
圖3.57燦樹颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均週期歷線圖 3-22
圖3.58燦樹颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-22
圖3.59燦樹颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均波向歷線圖 3-22
圖3.60圓規颱風期間S ̃_PM參數增減後之示性波高歷線圖 3-23
圖3.61圓規颱風期間S ̃_PM參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-23
圖3.62梅花颱風期間不同理論參數之平均週期歷線圖 3-23
圖3.63圓規颱風期間S ̃_PM參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-23
圖3.64圓規颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均週期歷線圖 3-24
圖3.65圓規颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-24
圖3.66圓規颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均波向歷線圖 3-24
圖3.67軒蘭諾颱風期間S ̃_PM參數增減後之示性波高歷線圖 3-24
圖3.68軒蘭諾颱風期間S ̃_PM參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-25
圖3.69軒蘭諾颱風期間S ̃_PM參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-25
圖3.70軒蘭諾颱風期間S ̃_PM參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-25
圖3.71軒蘭諾颱風期間S ̃_PM參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-25
圖3.72軒蘭諾颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-26
圖3.73軒蘭諾颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均波向歷線圖 3-26
圖3.74梅花颱風期間S ̃_PM參數增減後之示性波高歷線圖 3-26
圖3.75梅花颱風期間S ̃_PM參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-26
圖3.76梅花颱風期間S ̃_PM參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-27
圖3.77梅花颱風期間S ̃_PM參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-27
圖3.78梅花颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均週期歷線圖 3-27
圖3.79梅花颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-27
圖3.80梅花颱風期間S ̃_PM參數增減後之平均波向歷線圖 3-28
圖3.81燦樹颱風期間p參數增減後之示性波高歷線圖 3-29
圖3.82燦樹颱風期間p參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-29
圖3.83燦樹颱風期間p參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-29
圖3.84燦樹颱風期間p參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-30
圖3.85燦樹颱風期間p參數增減後之平均週期歷線圖 3-30
圖3.86燦樹颱風期間p參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-30
圖3.87燦樹颱風期間p參數增減後之平均波向歷線圖 3-30
圖3.88圓規颱風期間p參數增減後之示性波高歷線圖 3-31
圖3.89圓規颱風期間p參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-31
圖3.90圓規颱風期間p參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-31
圖3.91圓規颱風期間p參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-31
圖3.92圓規颱風期間p參數增減後之平均週期歷線圖 3-32
圖3.93圓規颱風期間p參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-32
圖3.94圓規颱風期間p參數增減後之平均波向歷線圖 3-32
圖3.95軒蘭諾颱風期間p參數增減後之示性波高歷線圖 3-32
圖3.96軒蘭諾颱風期間p參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-33
圖3.97軒蘭諾颱風期間p參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-33
圖3.98軒蘭諾颱風期間p參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-33
圖3.99軒蘭諾颱風期間p參數增減後之平均週期歷線圖 3-33
圖3.100軒蘭諾颱風期間p參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-34
圖3.101軒蘭諾颱風期間p參數增減後之平均波向歷線圖 3-34
圖3.102梅花颱風期間p參數增減後之示性波高歷線圖 3-34
圖3.103梅花颱風期間p參數增減後之示性波高差值歷線圖 3-34
圖3.104梅花颱風期間p參數增減後之尖峰週期歷線圖 3-35
圖3.105梅花颱風期間p參數增減後之尖峰週期差值歷線圖 3-35
圖3.106梅花颱風期間p參數增減後之平均週期歷線圖 3-35
圖3.107梅花颱風期間p參數增減後之平均週期差值歷線圖 3-35
圖3.108梅花颱風期間p參數增減後之平均波向歷線圖 3-36
圖4.1軒蘭諾颱風期間兩參數組模擬示性波高歷線圖 4-1
圖4.2軒蘭諾颱風期間兩參數組模擬平均週期歷線圖 4-2
圖4.3軒蘭諾颱風期間兩參數組模擬尖峰週期歷線圖 4-2
圖4.4 軒蘭諾颱風期間兩參數組模擬平均波向歷線圖 4-2
圖4.5梅花颱風期間兩參數組模擬示性波高歷線圖 4-2
圖4.6 梅花颱風期間兩參數組模擬平均週期歷線圖 4-3
圖4.7 梅花颱風期間兩參數組模擬尖峰週期歷線圖 4-3
圖4.8 梅花颱風期間兩參數組模擬平均波向歷線圖 4-3
圖5.1花蓮港區即時影像位置圖 5-1
圖5.2花蓮港區即時影像圖 5-2
圖5.3 台11線人定勝天路段即時影像圖 5-2
圖5.4 花蓮港區即時影像維護a(第1季) 5-2
圖5.5 花蓮港區即時影像維護b(第1季) 5-3
圖5.6 花蓮港區即時影像維護c(第1季) 5-3
圖5.7 花蓮縣台11線人定勝天路段即時影像維護(第1季) 5-3
圖5.8 花蓮港區即時影像維護a(第2季) 5-4
圖5.9 花蓮港區即時影像維護b(第2季) 5-4
圖5.10花蓮港區即時影像維護c(第2季) 5-4
圖5.11花蓮縣台11線人定勝天路段即時影像維護(第2季) 5-5
圖5.12花蓮港區即時影像維護a(第3季) 5-5
圖5.13花蓮港區即時影像維護b(第3季) 5-5
圖5.14花蓮港區即時影像維護c(第3季) 5-6
圖5.15花蓮縣台11線人定勝天路段即時影像維護(第3季) 5-6
圖5.16花蓮港區即時影像維護a(第4季) 5-6
圖5.17花蓮港區即時影像維護a(第4季) 5-7
圖5.18花蓮港區即時影像維護a(第4季) 5-7
圖5.19花蓮港區即時影像維護a(第1季) 5-7

表 目 錄
表1-1進度甘梯圖 1-3
表2-1 SWAN風浪成長項及白帽理論參數及建議值 2-4
表2-2深海與淺水的波與波間非線性交互作用項(三波) 2-4
表2-3 深海與淺水的波與波間非線性交互作用項(四波) 2-5
表2-4 SWAN模式底床摩擦項參數 2-5
表2-5 SWAN模式碎波消散項參數 2-5
表2-6 中央氣象署WRF 成員M04 水平兩層巢狀網格資訊表 2-12
表2-7 TaiCOMS 海象模擬作業化系統之風壓場資料格式 2-12
表2-8 TaiCOMS 海象模擬作業化系統之各尺度模型網格表 2-13
表2-9 TaiCOMS近海風浪模組比對位置表 2-13
表3-1 SWAN各理論參數及建議值 3-3
表3-2 SWAN模式參數風浪/白帽消散項參數敏感度測試表 3-12
表3-3 改變C_ds後與原波高、週期之最大差異比較表 3-20
表3-4 改變S ̃_PM後與原波高、週期之最大差異比較表 3-28
表3-5 改變p後與原波高、週期之最大差異比較表 3-36
表4-1 SWAN模式參數組設定表 4-1
表4-2 軒蘭諾颱風期間模擬誤差分析表 4-4
表4-3 梅花颱風期間模擬誤差分析表 4-4
表5-1 即時影像設備清單 5-1
表5-2 即時影像異常狀況處置 5-1