杜佳穎Tu, Chia-Ying

研究興趣

這幾年在環境變遷研究中心任職研究助/副技師的時間中,我擔任的角色是環境變遷研究中心與其他研究單位/大學的橋樑、軟體工程師與科學家的連結、氣候模式大量輸出中科學成份的篩選。透過與環境變遷研究中心同事、國內外研究人員/科學家/學者的合作,我的研究方向有三大領域:(一)高解析度氣候模式之導入與發展; (二)高解析度氣候模擬與情境推估; (三)導入與發展以FV3為動力核心的天氣模式。這三個研究大方向涵蓋了氣候與天氣,包含模式導入、應用與發展。

最近環境變遷研究中心提出發展台灣本土跨尺度的無縫隙模擬系統,此模擬系統規劃透過同一套模式應用在不同時間尺度的天氣預報、季節預報與氣候模擬,也透過同一套模式應用在全球、區域、城市規模的跨空間尺度模擬,更進一步,此無縫隙模擬系統在加入大氣化學反應與傳輸後,也可以應用在探討空氣污染。配合環境變遷研究中心最近提出此新方向,我未來的研究方向將根據過去的研究成果,往前擴展至發展台灣本土跨尺度的無縫隙大氣模擬系統

代表著作

Arakane, S., H.-H. Hsu, C.‑Y. Tu, H.-C. Liang, Z.-Y. Yan, S.-J. Lin, (2019): Remote Effect of a Tropical Cyclone in the Bay of Bengal on a Heavy Rainfall Event in Subtropical East Asia. Clim Atmos Sci, Vol.2(25), DOI: 10.1038/s41612-019-0082-8

Chen, C., H.-H. Hsu, Hong, C, P.-G. Chiu, C.‑Y. Tu, S.-J. Lin, A. Kitoh, (2019): Seasonal precipitation change in the Western North Pacific and East Asia under global warming in two high‑resolution AGCMs. Clim Dyn, Vol. 53, pp.5583–5605, DOI: 10.1007/s00382-019-04883-1

Tseng, Wan-Ling., Huang-Hsiung Hsu, Noel S. Keenlyside, Chiung-Wen June Chang, Ben-Jei Tsuang, Chia-Ying Tu and Li-Chiang Jiang, (2017): Effects of Surface Orography and Land–Sea Contrast on the Madden–Julian Oscillation in the Maritime Continent: A Numerical Study Using ECHAM5-SIT, J. Climate, Vol.30, pp9725-9741, DOI: 10.1175/JCLI-D-17-0051.1

Freychet, N., H.-H. Hsu, A. Duchez and C.-Y. Tu, (2017): Projection in snowfall characteristics over the European Alps and its sensitivity to the SST changes: results from a 50 km resolution AGCM. Atmos. Sci. Let., Vol.18, pp261-267, DOI: 10.1002/asl.751

Lucas M. Harris, Shian-Jiann Lin and ChiaYing Tu, (2016): High-Resolution Climate Simulations Using GFDL HiRAM with a Stretched Global Grid, J. Climate, Vol.29, pp4293-4314, DOI: 10.1175/JCLI-D-15-0389.1

Tu, C.-Y.; and B.-J. Tsuang, (2005): Cool-skin simulation by a one-column ocean model, Geophys. Res. Lett., 32, L22602, doi:10.1029/2005GL024252..

Tsuang, B.-J. and Tu, C.-Y., (2002): Model structure and land parameter identification: an inverse approach. J. Geophys. Res. 107(D10), 10.1029/2001JD000711, ACL 15

關鍵技術及研發

高解析度氣候模式之導入與發展  高解析度全球氣候模式HiRAM GFDL所發展最進步的全球大氣氣候模式之一, HiRAM採用六面體的方塊地球網格,透過有限體積動力模組提供高運算效率與精度。過去幾年透過環變中心與GFDL合作,我將HiRAM導入台灣並安裝在不同計算平台上,讓台灣有能力以HiRAM進行氣候模擬。除了模式導入,我並與GFDL合作發展HiRAM可變解析度的伸縮網格模組,可在不大幅提高額外計算資源下提供更高水平網格解析度之模擬工具,利用此工具以有限計算資源解析台灣所屬西太平洋區域之高解析度大氣現象。另一件模式發展的工作則是耦合HiRAM與包含冰雪機制的一維海洋模式SIT,透過耦合SIT可以提高海洋模式垂直解析度,搭配原本HiRAM水平方向的高解析度,可以此特殊模式網格架構探討台灣周圍區域的獨特氣候特性。

參考文獻: Harris et al., 2016; Tu and Tsuang, 2005

高解析度氣候模擬與情境推估  環變中心氣候組的主要研究工作之一是利用高解析度氣候模式進行長期氣候模擬,再從模擬結果中找到氣候變化的科學證據。過去台灣進行氣候研究經常遇到的一個困難是國內無法自己進行長期氣候模擬,而國外的長期氣候模擬實驗也由於資料量太龐大無法透過網路傳輸取得。在導入高解析度全球氣候模式HiRAM在國內不同計算平台後,我與環變中心同仁設計了多組時間切片(time-sliced)實驗,透過現代 (1980~2015)、世紀中(2040~2065) 與世紀末(2075~2100)三個時段的三組海溫與海冰搭配不同初始條件驅動HiRAM進行長期積分。此時間切片系集實驗是台灣第一次在本地的計算平台上進行數值積分,省去跨國跨洲搬運資料的浩大工程,除了可以直接分析高解析度全球氣候模式HiRAM的模式輸出,也可進一步透過動力降尺度驅動區域氣候模擬,給國內氣候學者跟科學家透過全球氣候模擬探討台灣區域氣候的可能性。

參考文獻: Chen et al., 2019; Freychet et al., 2017

導入與發展以FV3為動力核心的天氣模式  2016年起我開始導入與發展以FV3為動力核心的天氣模式,並從2017年開始與中央氣象局合作在富士通超級電腦上進行fv3GFS的導入與發展。 fv3GFS模式是美國國家預報中心(NCEP)2014年開始進行下一代天氣預報系統評比的產物,結合評比勝出的立方體地球網格有限元素法動力模組(FV3)NCEP上一代天氣預報系統(GFS)的物理過程,在2019612日正式上線成為美國作業化模式。環變中心與中央氣象局在fv3GFS導入與發展的合作主要依照單位屬性與專長分工,中央氣象局依照需求專注在作業化系統建置與資料同化系統研發,環變中心則專注於模式效能提升與提高台灣區域解析度的巢狀網格發展,其中巢狀網格的模式設定可以跟全球網格不一樣,降低原本伸縮網格無法根據水平網格解析度調整模式設定的缺點。

參考文獻: Arakane et al., 2019.

  • 副研究員
    台灣颱風洪水研究中心 (2011)
  • 博士
    國立中興大學
    環境工程研究所 (2006)
  • 碩士
    國立中興大學
    環境工程研究所 (1999)
  • 學士
    國立台灣大學
    大氣科學系 (1994)
  • (02) 2787-5948

  • cytu

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