圖1. 帶氣旋可預報度分析示意圖。 APT代表該結構所對應的平均可預報時間尺度。紅線(藍線)顯示較低(較高)可預報度之情境。
撰稿 / 呂智樂、曾開治、吳俊傑* (國立臺灣大學大氣科學系)、SPEC科學推展中心
熱帶氣旋預測研究的挑戰與進展
熱帶氣旋（颱風）是東亞夏季的主要水資源來源，但其帶來的強降雨常對台灣及周邊地區造成嚴重威脅。颱風引發的極端天氣不僅影響農業、交通和基礎設施，還對人身安全構成重大危險。因此，提高熱帶氣旋預測準確性，不僅有助於水資源管理和供應鏈效率，還能加強災害防範，減少潛在的風險和損失。了解熱帶氣旋的生成過程，以及準確預測未來颱風的路徑和強度，仍是科學界的重要挑戰。
熱帶氣旋預測的關鍵問題與解決策略
熱帶氣旋的生成與發展受海洋大氣交互作用、季節性波動及大氣內部變動等因素影響，這些因素交互作用，使得熱帶氣旋的生成和路徑具有高度不確定性，難以預測。特別是在較長的時間範圍內，預測誤差會隨時間擴大。研究顯示，熱帶氣旋的預測訊號在約兩到三週的時間範圍內，受到熱帶內季節振盪（Tropical Intra-Seasonal Oscillation, ISO）和有效Beta 效應 (Effective Beta)等因素影響，這些因素決定了熱帶氣旋的生成頻率和路徑分佈。短期（約12天）預測則主要受到混合羅斯比重力波（Mixed Rossby-Gravity Waves）的影響，這些波動在台灣及菲律賓東部海域的熱帶氣旋生成中，發揮重要的作用。通過深入分析這些低頻氣候震盪，科學家逐步掌握了熱帶氣旋生成的規律，並不斷努力提高預測準確性。
全球熱帶氣旋預測的突破性進展
為了因應這一挑戰，來自臺灣大學大氣科學系的研究團隊提出了一種最小熵方法，以資訊理論為基礎，成功找出具有最長可預報度的熱帶氣旋活動空間分佈，使熱帶氣旋的路徑預測和高機率生成位置的預測能提前三週進行。這一突破性成果將為全球預測提供更高效的技術手段，並已發表於《npj Climate and Atmospheric Science》期刊。
研究團隊分析歐洲展期天氣預報中心（ECMWF）提供的次季節至季節(sub-seasonal to seasonal，S2S) 再預報數據，發現熱帶氣旋在約三週的預測期內，主要受熱帶內季節振盪對南海區域有效Beta和相對渦度的影響，這些因素決定了熱帶氣旋的生成頻率和路徑分佈。回溯性預報實驗顯示，通過改進初始條件並提高訊噪比，西北太平洋夏季熱帶氣旋的預測範圍已延長至20天，對於提前預警和防災工作具有重要意義。
未來熱帶氣旋預測的應用與意義
此新方法將為天氣預報中心提供及時的預警，並有助於水資源供應鏈管理和災難防範措施的提前部署，從而減少人員和財產損失。從科學角度來看，這項研究不僅有助於理解熱帶波動活動對颱風行為的影響，還為跨尺度的熱帶氣旋動力學和氣候研究提供嶄新的詮釋。未來，這項研究將有助於更加了解熱帶氣旋在不同氣候條件下的行為，並推動氣候模型和預測技術的進步。
這項研究由國立臺灣大學大氣科學系「颱風動力學研究室」的吳俊傑教授與 「混沌與可預報度實驗室 」的曾開治助理教授共同領導，由研究助理呂智樂擔任第一作者，並獲得國科會學術攻頂計畫、2030跨世代年輕學者計畫及教育部玉山青年學者計畫的支持。隨著這項研究的深入，我們有望精進熱帶氣旋的生成與路徑預測，並為應對氣候變遷提供更精準的科學依據。
參考資料
Loi, C. L., K.-C. Tseng, and C.-C. Wu*, 2025: Predictability of tropical cyclone track density in S2S reforecast. npj Clim. Atmos. Sci., 8, 24 (2025). https://doi.org/10.1038/s41612-025-00909-0
