暴潮模擬於災害應變之應用

摘要

臺灣平均每年有3到4個颱風侵襲，颱風帶來的強降雨和颱風暴潮是沿岸地區淹水的主因。暴潮現象主要係因颱風低壓對海面產生吸吮作用與其風力推升所造成，海水位上升加上強風可能造成沿岸地區的海水倒灌，在河口或沿岸地區可能造成淹水，若適逢大潮淹水情況可能加劇。因此，為了於颱風期間提供災防單位應變參考依據，國立臺灣大學氣候天氣災害研究中心(WCDR)利用國災家害防救科技中心(NCDR)提供之暴潮模擬做為一、二維水理模式下游邊界，預測颱風期間淡水河口沿岸溢堤風險及河道沿岸淹水情況，並提供新北市政府暴潮模擬結果作為漁港、商港警戒之參考。

暴潮模擬

暴潮位為天文潮加上暴潮偏差，其中天文潮根據長期觀測潮汐資料配合調和分析方法，並利用最小二乘法(Least-square method)求解調合常數(振幅及相位角)，預測天文潮水位，淡水河口調和分析成果如圖1所示；而暴潮偏差則利用數值模擬結合颱風模式、流體動力方程式(Navier-Stokes equation)、海陸域地形資料及邊界條件等因子模擬而得。

圖1  淡水河口調和分析之振幅及相位

國家災害防救科技中心(NCDR)以WRF預報之風場與氣壓場演算出之暴潮預測（圖2、圖3），國立臺灣大學氣候天氣災害研究中心(WCDR)利用FTP連線方式接收，每六小時產出一次預報資料，一天預報四次，資料檔案名稱即為模式採用之初始場時間（即為開始預報之時間），但其為格林威治標準時間(UTC)，需加8小時才為台灣時間，以Tide_2016102018為例，指預報起始時間為UTC：2016102018，換算成台灣時間為2016102102，預報資料共有60小時資料。但因潮位預報模式計算與資料接收已花費大量時間，接收到的資料時，前12小時已過去（非預測值），需使用第13小時之後資料，因此每一報可預測未來48小時之暴潮水位。

資料來源：國家災害防救科技中心

圖2  暴潮模擬流程圖

暴潮模擬加值應用

新北市沿岸漁港及商港共有37個（包含基隆市），運用暴潮模擬結果提供各船隻防災準備和漁工上岸與否之參考依據，潮位預報結果示意如圖4所示。未來配合暴潮警戒值的設定將可提供相關防災作為的行動參考。

圖4  新北市沿岸港口潮位預報示意圖

暴潮模擬配合水理演算以2015年杜鵑颱風為例，適逢中秋節天文大潮，9月27日氣象局預測最大暴潮位約為2.3公尺（未來採國家災害防救科技中心提供之暴潮預測），因此預先在颱風尚未侵襲臺灣前，針對淡水河口暴潮可進行一維河道水理演算，評估標準如下（圖5）：

（a） 溢淹：模擬水位高於渠岸高或堤頂高造成溢堤。

(b) 安全：模擬水位低於(現況堤頂高-出水高)，滿足保護設計標準（圖。

(c) 可能溢淹：模擬水位低於現況堤頂高，但水位介於(現況堤頂高)與(現況堤頂高-出水高度)間，屬於出水高不足之危險範圍。
　　　（註：淡水河河口沿岸提防出水高設定為1.5公尺）

2015年9月27日20時30分第2次工作會報中預測未來48小時淡水捷運站附近河岸可能發生溢淹；2015年9月28日中央氣象局預測河口暴潮降低為2.0公尺左右。因此，2015年9月28日20時30分第4次工作會報，以下游邊界為2.0公尺進行淹水模擬，亦預測淡水捷運站附近中正路可能有淹水情況，災害回報資料顯示淡水區中正路10號及12號有淹水通報 (圖6)，顯示預報有一定正確性。

圖5  河口溢淹評估標準圖

圖6  河口暴潮一維河道溢淹預測及災點比對

參考文獻

1. 「淡水河流域因應氣候變遷防洪及土砂研究計畫(2/2)」，經濟部水利署，102年12月。
2. 「中央與地方防救災情資整合研究先期計畫-新北市」，科技部，105年12月。
3. 「105年度新北市政府颱洪應變與水情監測預警計畫」，新北市消防局，105年12月。