季節特徵概述

梅雨
梅雨季為東亞地區冬季東北季風與夏季西南季風的轉換期,此時東亞地面天氣圖上常有一道緩慢移動或近似滯留的鋒面,衛星雲圖則顯示有一帶狀雲雨區,由日本南部一直延伸到中國內陸。梅雨季的大尺度環流建立後,臺灣附近大氣環境不穩定,當受到滯留鋒面影響時,常會有持續性的降雨並可能有災情發生,但是也為各地尤其是中南部帶來及時雨,舒緩秋季至春季降雨較少所導致的吃緊水情。​
「梅雨」為東亞地區獨有的天氣現象,發生於每年的5~7月,並隨著時間向北移動,相繼影響臺灣、華南、華中及日韓等地,並且容易出現高度致災的強降雨,是僅次於颱風的第二大天氣災害。
其實「梅雨」一詞是源自中國華中地區,在中國許多古典文學當中常常出現它的身影。在每年的6、7月,華中地區會進入一段汛期,氣候上潮濕、多雨且容易氾濫。臺灣和中國的華南地區雖然在5、6月也有降雨高峰,但當時卻不是以「梅雨」稱呼(華南地區當時稱其為「前汛期」)。
隨著戰後臺灣大氣相關的科學研究領域漸漸發展起來,學者們發現,臺灣和華南地區在每年5、6月出現的降雨高峰,發生的原因和機制與中國華中地區的「梅雨」非常類似,臺灣的學者便開始將這個時期的雨稱為梅雨。也是大約從那個時候開始,「梅雨」這個詞在臺灣的氣象研究領域中大量出現。隨著相關研究在國際上被看見,「梅雨」這個詞也躍上氣象界的國際舞臺,並成為我們今天熟悉的名詞。
梅雨季的降雨型態

時序進入夏天,降雨型態發生明顯的改變,除了雨勢較大,時間、空間的分佈也較不均勻,也比較容易出現短時間的強降雨。夏季季風從南方洋面上帶來溫暖潮濕的空氣,使得大氣底層明顯增暖、增濕。這樣的轉變,讓5、6月梅雨季的降雨型態,和4月之前非常不同,相對於冬季、初春以「層狀降水」為主,「對流性降水」出現的比例漸漸提高。因此梅雨季的開始,可以說是季節轉換的重要指標,而這種降雨型態的轉變,反映了夏季季風的建立、鞏固。​

梅雨季降雨的時空分布特徵
臺灣梅雨季的雨量分布受地形的影響很大,迎風面的西部地區雨量遠多於東部地區。梅雨季豪雨發生頻率,西半部約為東半部的2至4倍,最大頻率發生在臺南至阿里山一帶,而高山地區發生豪雨的機會也高於平地及離島。以5月至6月臺灣累積雨量圖來看,氣候平均狀態下雨量最多的地方是中南部山區,東部地區的雨量則相對較少。​

梅雨季(5-6月)臺灣平地11個測站平均雨量約440.7mm,但是年際之間的變化很大,1951年至今,雨量最多的2012年有891.1mm,為雨量最少1980年193.4mm的4.6倍。

環流

西南季風的形成
季風環流可視為一個超大尺度的海陸風系統,主要成因是海洋和陸地的熱容量不同、太陽照射地球的位置隨季節改變及地球轉動科氏效應的影響所致,由於海洋的比熱較大,溫度變化較緩和,而比熱較小的陸地溫度變化則較大,陸地和海洋日間吸收太陽輻射加熱與夜間輻射冷卻速率不同,造成季節性的環流變化。
在北半球夏季,太陽直射北半球,造成陸地的增溫速度比海洋快,形成陸地熱、海洋涼的對比。陸地上方形成低壓區,在亞洲大陸上有溫暖的大陸低壓帶,風會由較涼的海洋吹向較熱的陸地,即熱帶區域低層氣流從比較寒冷的南半球往比較溫暖的北半球流動,一支由南半球的南印度洋跨越赤道形成跨赤道流,而後受科氏力的影響轉為西南風,形成南亞的夏季季風。​ 這股西南季風可將潮濕的海洋空氣帶入亞洲內陸地區,產生連綿的降水,為印度及中南半島等地區帶來豐沛的雨量,有時候甚至豪雨成災。另一支則由南太平洋副熱帶高壓(澳大利亞高壓)的低層氣流穿過赤道,亦受科氏力的影響轉為西南風,流向亞洲大陸的季風槽,和西太平洋副熱帶高氣壓南方的東南風結合形成東亞夏季季風。​
東亞夏季風的進程
在氣候上大可以區分為4個階段,分別為梅雨開始前、臺灣梅雨、東亞梅雨及颱風季。
梅雨開始前

一般來說,5月中旬前太平洋副熱帶高壓的範圍向西延伸,高壓脊籠罩南海及中南半島,某些年份甚至是遠達孟加拉灣,受到高壓籠罩的影響,臺灣在梅雨開始前常有一段高溫炎熱的時期。

臺灣梅雨

5月中旬至6月中旬隨著印度洋跨赤道流及印度季風的發展,西南季風逐漸經中南半島、南海推進至東亞,西北太平洋副熱帶高壓脊東退至臺灣東方洋面,勢力尚存的東北風與西南季風在日本南方海面、臺灣及華南附近對峙形成一道緩慢移動或近似滯留的鋒面,並為該區域帶來顯著的降雨。

東亞梅雨

6月中下旬之後,西太平洋副熱帶高壓增強西伸,臺灣天氣趨於穩定,變成為午後雷陣雨為主的天氣型態。北抬的梅雨鋒面轉而影響長江流域、日本,並繼而向北推進影響華北及韓國。

颱風季

8月中旬副熱帶高壓北跳至日本,西北太平洋由季風槽主導,颱風季展開。

梅雨指標

梅雨季降雨指標
東亞夏季季風肇始有許多不同的定義,作業上使用Wang et al. (2004)提出的南海夏季季風指標(Uscs)來監測南海夏季季風肇始,同時亦被視為是東亞夏季季風發展的前兆。
當臺灣梅雨季降雨指標中Vshear垂直風切(南海北側高低層緯向風差值)由負轉正時,表示東亞夏季季風已經開始建立,加上低層水平風切配合(圖1),局地低壓環境提供的不穩定條件,臺灣地區降下豪大雨的機會明顯增加。通常這時候的天氣型態會有鋒面系統接近臺灣,而鋒面前緣的西南風源頭最遠甚至可追溯至印度洋。
圖中方形黑框:梅雨指標計算之選取範圍
以臺灣梅雨季降雨指標中Vshear垂直風切由負轉正的時間來計算,統計過去夏季季風肇始日期及測站實際降雨情形,約有65%的年份兩者發生時間接近,但仍有臺灣下雨比季風建立早或晚的情況發生(圖2)。
圖2:2022年梅雨指標及實際雨量,資料均經過5日滑動平均處理。其中臺灣測站雨量資料以8個局屬氣象站(臺北、新竹、臺中、日月潭、嘉義、阿里山、臺南、高雄)之日雨量平均為代表。
夏季季風肇始
根據臺灣梅雨季降雨指標之氣候平均狀態顯示,夏季季風肇始的平均日期約落在第28候(5/16~5/20),正常值範圍為第27候至第29候(5/11~5/25)。分析西元1949年至今統計資料顯示,夏季季風肇始日期最早發生於第25候(5/1~5/5),分別為1951年、1974年、1994年、2008年,最晚發生於第31候(5/31~6/4),分別是1963年和1993年。肇始日期的逐年變化顯示並無明顯的長期趨勢存在。
夏季季風肇始日期統計數據
平均值(候/日期) 標準差 正常值範圍(候/日期) 最早發生年份(年) 最晚發生年份(年)
28.1(5/16-5/20) 1.5 26.6~29.6(5/11-5/25) 1951,1974,1994,2012 2018(次晚1963,1993)
圖3:1949年起,逐年夏季季風肇始日期
指標說明
水平風切指標

#看看臺灣附近是不是有梅雨鋒面

在北半球,低氣壓周圍的風通常有逆時針旋轉的特性。而梅雨鋒面本身就是一個狹長型的低壓帶,因此在梅雨鋒面兩側的風,其實也有逆時針旋轉的行為。只是這種旋轉的方式比較不直觀,是以鋒面本身為「界線(其實就是風切線)」,界線的南側吹偏西風、北側吹偏東風,整體來看仍然有逆時針運動的傾向。

垂直風切指標

#夏季季風到了沒

在冬季,臺灣附近的低層大氣盛行東北季風,高層大氣則盛行強烈的西風,因此低層風減去高層風(東風減西風)的結果,往往是很明顯的負值。

隨著季節轉變,高層的西風帶逐漸北移,臺灣以南區域(右圖 P 區)的高層風向,會逐漸轉成明顯的東風;而低層則轉變為夏季的西南季風。此時低層風減去高層風(西風減東風)的結果,就會是明顯的正值。因此,「垂直風切指標(Vshr)」就是將 P 區的低層風減去高層風,如果指標轉正,代表低層風和高層風的方向發生反轉,反映了夏季季風的建立。這個指標可以說是季節轉換的重要特徵。

當「垂直風切指標」和「水平風切指標」皆轉正,代表「#梅雨鋒面」和「#夏季季風」兩個主角通通就定位,臺灣就容易出現顯著降雨。

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