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研究生: 邱啟敏
Chiu, Chi-min
論文名稱: 台灣四周沿岸潮汐特性探討及颱風暴潮迴歸分析之研究
Studies on Tidal Characteristics and Regression Analysis of Typhoon Surge in Taiwan
指導教授: 張國棟
Chang, Kuo-Tung
許泰文
Hsu, Tai-Wen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系碩士在職專班
Department of Hydraulic & Ocean Engineering (on the job class)
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 110
中文關鍵詞: 潮汐颱風暴潮調和分析迴歸分析
外文關鍵詞: Harmonic analysis, Typhoon-induced storm surge, Tides, Regression analysis
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  • 本研究為探討台灣四周沿岸潮汐及颱風暴潮的特性,在潮汐特性研究方面,蒐集1992年至2004年在台灣四周沿岸23個測站進行長期潮位觀測的資料,以調和分析法進行潮位資料的分析,探討四大主要分潮的振幅、遲角及潮型因子,另台灣四周水深地形變化複雜,潮波傳遞特性受到地形變化的影響,針對2003年5月潮波於台灣四周沿岸傳遞的變化特性進行分析與探討。由研究結果得知,1992年至2004年四大主要分潮振幅的變化趨勢,M2與S2在台灣西部區域及金門地區明顯較大,而在東北部及西南部區域則較小;K1與O1僅金門地區的振幅明顯略大。1992年至2004年四大主要分潮遲角的變化趨勢,M2在東北部、東部及西南部等區域的變化趨勢較一致,而在西部區域的變化特性較為相似,但與其他區域有所差異;S2所有測站都無明顯的差異;在K1及O1方面,所有測站皆呈現相同之週期性變化,約每四年重複一次相位偏移。在潮型因子方面,東北部及西南部雖屬於混合潮,但全日潮的成份略為明顯;新竹與台中港測站的潮型明顯為半日潮,而淡水、竹圍、箔子寮及料羅灣測站的F值皆落在0.25左右,因此半日潮型的成份也較為明顯。其他測站則為混合潮型,但半日潮成份較為明顯。
    近十三年(1992年至2004年)來受到全球氣候變遷的影響,侵台颱風次數增加。颱風引起之暴潮常造成海岸地區之海水溢淹、海水倒灌及海岸侵蝕等現象,此造成沿岸居民的生命財產遭受嚴重威脅,所以研究颱風暴潮的變化特性是一個刻不容緩之課題。本研究為探討颱風暴潮與颱風中心至測站距離及颱風移動速度的迴歸關係,蒐集整理1992年至2004年間台灣四周沿岸23個測站之水位資料,經分析處理後,即可得到各測站於颱風發生期間所造成之暴潮偏差,進而可探討在不同颱風強度及入侵路徑情況下,暴潮大小與颱風中心至測站距離的迴歸關係,分別考慮單一測站以及將台灣分為四個區域(北、西、南、東),進行暴潮與不同颱風路徑及強度的迴歸分析,依迴歸分析結果可得到暴潮與至颱風中心距離的經驗(empirical)關係式。另增加考慮颱風移動速度,進行颱風暴潮與颱風中心至測站距離及颱風移動速度的多變量迴歸分析。由研究結果得知,單一測站、區域及區域多變量迴歸分析所建立的颱風暴潮推估關係式,均能合理的推算出強烈及中度颱風所產生的暴潮狀況,而輕度颱風的相關性則較不明確,但區域多變量迴歸分析結果最為理想。由單一測站得到的成果只能適用於該測站,而利用區域性迴歸模式所推估的暴潮關係式可應用在同一區域內,由此可將暴潮統計推估模式應用的範圍,提昇至涵蓋整個台灣四周海岸。此外,以區域多變量迴歸分析進行暴潮的推估,其結果與實際發生之暴潮現象更為相符,並可提昇颱風暴潮預測的精確度。

    This study focuses on the characteristics of both tidal phenomena and typhoon-induced storm surge around Taiwan. This research collected tidal records from 23 tidal stations around Taiwan from 1992 to 2004. The tidal constituents are deduced from the tidal records based on harmonic analysis. Herewith, typhoon-induced storm surge can be unveiled by deducting the predicted tide from the tidal records. Four main tidal constituents were chosen to study the tidal phenomena around Taiwan. The amplitudes of tidal constituent showed that M2 and S2 are much larger in western Taiwan and Kinmen than the north-eastern and south-western regions. K1 and O1 show comparable magnitude for all the stations except Kinmen has higher value on both K1 and O1. The phase lag of the tidal constituent showed more complicated scenarios than amplitude. M2 in western Taiwan stations have different pattern of phase lag shifting than other regions while S2 show similar phase lag for each station but with obvious difference between each station. Both K1 and O1 exhibit similar trend of phase shift, the phase lag changes every four years, but with different pattern of phase shift within each cycle. For the type of tide around Taiwan, in both north-eastern and south-western regions show a complex tide with stronger diurnal component. Hsinchu and Taichung are clean semi-diurnal tide. Others are complex tide with stronger semi-diurnal component.
    Typhoon attacks Taiwan more frequently based on the typhoon warning issued by the Central Weather Bureau. We analyze the storm surge around Taiwan during the period of typhoon attack from 1992 to 2004. The regression analysis on storm surge and the distance to typhoon center based on different typhoon routes and strengths help us to construct few empirical formulae which can be very useful in predict storm surge height for coastal warning purposes during typhoon season. Implementation of regression analysis by single station, a geographically consistent region, and regional multivariate, including the moving speed of the approaching typhoon, we conclude that all the three regression approaches can estimate the storm surge induced by median or strong typhoon with satisfactory results. But storm surge induced by light typhoon has more uncertainties relatively. The empirical formulae from single station approach is good for a particular location only while the formulae form regional regression can be applied to larger region. The regional multivariate approach shows the best performance in storm surge prediction.

    摘 要 i Abstract iii 表目錄 vi 圖目錄 viii 第一章 前言 1 1-1 背景說明 1 1-2 研究動機及目的 1 1-3 文獻回顧 2 第二章 潮汐與颱風暴潮現象及研究方法 7 2-1 潮汐現象及研究方法 7 2-2 颱風暴潮現象及研究方法 11 第三章 台灣四周沿岸潮汐現象 18 3-1 台灣四周沿岸潮汐特性 19 3-2 台灣四周沿岸潮波傳遞特性 32 第四章 台灣四周沿岸颱風暴潮現象 40 4-1 1992年至2004年侵台颱風 40 4-2 台灣四周沿岸颱風暴潮之迴歸分析 45 第五章 結論與建議 65 5-1 結論 65 5-2 建議 67 參考文獻 68 附件

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2007-07-28公開
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