王懌琪Wang, Yi-Chi

研究興趣

我的研究興趣主要在了解大氣對流以及相關降雨的時空變化,了解控制對流降雨的物理機制,以及對流降雨如何因為人為環境改變而變化。為了回答這些科學問題,我廣泛使用了來自氣候研究站點和衛星的地球系統的觀測數據,並使用數值氣候模型進行了實驗,以檢驗科學假設。

受到太陽輻射的加熱,旺盛的大氣對流在赤道地區垂直傳輸熱量,水氣和動量,從而推動全球的大氣循環,並且橫跨日夜變化到年際振盪多個時間尺度。由於對流的多尺度性質,即使是對流雲尺度的時空變化活動的表示誤差,皆會影響大尺度對流變化。

目前因為電腦資源的限制,氣候模式通常使用次網格參數法表示對流雲尺度活動,次網格參數法的誤差因此增加氣候模式模擬的降雨不確定性,進而影響地表過程和水文循環。我的研究同時著重於評估和改進氣候模型中降雨和大氣對流的表示,以及相關的次網格參數法,希望能藉由增加數值模型模擬對流降雨能力,進一步增加我們對未來氣候變化的了解,以及提供可靠資訊社會和經濟應用。

代表著作

Wang, Y.-C., *S. Xie, S. Tang, and W. Lin (2020): An Improved Convective Trigger for Capturing Summertime Nocturnal Elevated Convection over Lands: Observational Evidence and SCM Test. Accepted by Journal of Geophysical Research: Atmospheres. DOI: 10.1029/2019JD031651

*Xie, S., Wang, Y.‐C., Lin, W., Ma, H.‐Y., Tang, Q., Tang, S., et al. (2019). Improved diurnal cycle of precipitation in E3SM with a revised convective triggering function. Journal of Advances in Modeling Earth Systems, 11, 2290– 2310. https://doi.org/10.1029/2019MS001702

*Wang, Y.‐C., Hsu, H‐H. (2019) Improving diurnal rainfall phase over the Southern Great Plains in warm seasons by using a convective triggering design. International Journal of Climatology. 39: 5181– 5190. https://doi.org/10.1002/joc.6117

Wu, L.-S., W.-C. Cheng, C.-Y. Chen, M.-C. Wu, Y.-C. Wang, Y.-H. Tseng, *T.-J. Chuang, *C.-J. Shen (2019): Transcriptomopathies of pre- and post-symptomatic frontotemporal dementia-like mice with TDP-43 depletion in forebrain neurons. acta neuropathol commun 7, 50. doi:10.1186/s40478-019-0674-x

*Van Weverberg, K., C.J. Moncrette, J.Petch, S.A. Klein, H.‐Y. Ma, C. Zhang, S. Xie, Q. Tang, W.Gustafson, M. Ahlgrimm, R. Roehrig, J. Cole, F. Cheruy, Y.‐C. Wang, K. Johnson (2018): Attribution of Surface Radiation Errors near the Southern Great Plains in Numerical Weather Prediction and Climate Models. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123.  https://doi.org/10.1002/2017JD027188

*Ma, H.-Y., S. A. Klein, S. Xie, C. Zhang, S. Tang, Q. Tang, C. J. Morcrette, K. Van Weverberg, J. Petch, M. Ahlgrimm, L. K. Berg, F. Cheruy, J. Cole, R. Forbes, W. I. Gustafson Jr, M. Huang, Y. Liu, W. Merryfield, Y. Qian, R. Roehrig, Y.‐C. Wang (2018): CAUSES: On the role of surface energy budget errors to the warm surface air temperature error over the Central United States. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123, 2888–2909. https://doi.org/10.1002/2017JD027194 

*Morcrette, C.J., K. Van Weverberg, H.‐Y. Ma, M. Ahlgrimm, E. Bazile, L. Berg, A. Cheng, F. Cheruy, J. Cole, R. Forbes, W. Gustafson Jr , M. Huang, W.‐S. Lee, Y. Liu, L. Mellul, W. Merryfield, Y. Qian, R. Roehrig, Y.‐C. Wang, S. Xie, S. Klein, J. Petch (2018): Introduction to CAUSES: Description of weather and climate models and their near‐surface temperature errors in 5 day hindcasts near the Southern Great Plains. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 123, 2655–2683. https://doi.org/10.1002/2017JD027199

*Wang, Y.-C., H.-L. Pan, and H.-H. Hsu (2015): Impacts of the triggering function of cumulus parameterization on warm-season diurnal rainfall cycles at the Atmospheric Radiation Measurement Southern Great Plains site, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 120, 10,681–10,702, doi:10.1002/2015JD023337.

Wang, Y.-C. and W.-w. Tung* (2010): Impacts of Cloud-System Resolving Regional Modeling on the Simulation of Monsoon Depressions, Geophysical Research  Letters, 37, L08806, doi:10.1029/2010GL042734.

關鍵技術及研發

了解地形區域夜間強對流事件的關鍵機制 :  我們的研究探索了地形區域以及鄰近平原夜間強降雨事件的關鍵機制。然而氣候模式卻仍然難以表示夜間降雨系統的強度和空間。利用美國能源部的Atmospheric Radiation Measurement (ARM) 計劃的觀資料,以及單直行氣候模型的實驗,我們發現在氣候尺度上夜間大氣低層的水氣幅合主導夜間強對流的產生和移動,若是將對流參數法能表示此種機制,包含對流上升的啟動,可以改善夜間降雨的模擬[8]。全球區域的模擬實驗同樣也證明這一點[3]。參考:[8] Wang等,2015。[3] Wang和Hsu,2019。

台灣地球系統模型(TaiESM)中的物理參數化開發:  TaiESM是在環境變遷中心裡開發的地球系統模型,針對對流參數法和雲蓋參數法進行改善。對流參數法以先前對夜間對流觸發的研究為基礎,將發展的對流觸發設計建置到TaiESM中。我們發現,TaiESM日夜循環得到了更好的改善[10]。雲蓋參數法的部分則是增加雲物的分佈資訊求得物理更一致的雲和相對溼度關係作為雲蓋的參數,改進了全球模型中雲蓋和重要氣候場的模擬[12]。參考:[10] Lee等, 2019 [12] Shiu等,2020。

了解大尺度系統對對流觸發和降雨變化的影響(與LLNL的合作研究)  這項研究透過觀測以及模式實驗,了解大尺度對於對流觸發和降雨變化的影響。在觀測上,大尺度系統增加的不穩定度容易造成對流降雨的發生。為了讓模式能夠模擬此一機制,我們使用動態可用潛在對流能量(dCAPE)觸發設計量化大尺度系統帶來的大氣不穩定度,將其建置在美國能源部的氣候模式E3SM (Exascale Energy Earth System Model);同時也建置進之前對低層水氣的觸發設計ULL。使用ARM在南部大平原和Maunas站點收集的觀測資料做的案例研究和統計分析發現[1],dCAPE減少弱降雨事件的出現,改善全球雨量分佈[2],而ULL對夜間對流降雨造成改善。這部分工作與美國的Lawrence Livermore國家實驗室(LLNL)合作。參考:[1] Wang等,2020 [2] Xie等, 2019。

評估氣候模式中陸地雨量和地表溫度的誤差: CAUSES/CMIP6模式比較活動  藉由評估模式降雨過程以及相關的大氣-陸地-海洋相互作用,可以了解模式相關物理表示的表現。CAUSES(the Clouds Above the United States and Errors at the Surface)國際模式比對活動旨在了解美國大平原降雨和地表溫度偏差的原因。TaiESM藉由參與此項活動,有助於進行模式誤差診斷以及下一步模式的發展[5,6,7]。參考:[5] Van Weverberg等,2018 [6] Ma等,2018 [7] Morcrette等,2018。

正在進行的耦合模型比較計畫第六階段(CMIP6)活動也為理解模型物理過程提供了機會。使用從衛星觀測得到的兩種EOF模式,我們評估了CMIP6中氣候日降雨週期的表現,並將它們分為兩組。從表現較好的氣候模式可以看到EOF2代表的赤道地區沿岸降雨的陸海對比度有了顯著改善。在抑制與EOF2相關區域的白天降雨表現更好[11]。參考:[11] Lee和Wang,2020。

  • 博士
    美國 普渡大學
    地球與大氣科學系 (2011)
  • 學士
    國立清華大學
    電機系 (2005)
  • (02)2787-5946

  • yichiwang

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