馬祖海氣象特性分析及應用研究

簡介

本計畫利用交通部運輸研究所運輸技術研究中心與中央氣象署的海氣象測站長期觀測數據，涵蓋風力、波浪及海流等參數，針對資料蒐集率進行統計與視覺化分析，並採用適當的品質控制流程，進一步提升數據準確性。透過TEST1、TEST4、TEST6及TEST8檢測程序，檢出多筆未通過品管資料，部分異常數據可能為儀器故障的早期徵兆。最終，選取蒐集率達70%以上的代表月份做為分析基準，為後續研究提供可靠數據支持。
研究以夏、冬季為主要時段，針對馬祖地區四鄉五島各港口的代表測站進行風速、波浪及海流特性的相關性分析與比較，結合玫瑰圖呈現各測站間風力、波浪與海流的特性。結果顯示，季節與地理環境(測站設置位置、港口開口方向、地形、結構物及潮汐運動特性)顯著影響各測站風力、波浪與海流特性，展現明確的區域特性，特定測站因地形影響展現高獨立性。
為深入探討馬祖南竿福澳港港區流場變化，本計畫採用Mike 21水動力數值模型，模擬南竿福澳港2020年夏季、2019年冬季及利奇馬颱風期間的潮位與海流特性，並與觀測數據進行驗證。結果顯示，潮位模擬高度吻合，海流模擬則略有差異，特別是在極端氣象條件下，模擬流速的峰值偏低，反映出數值模型在季風與颱風條件下面臨不同的挑戰與可進一步改進的空間。

研究成果效益：
本計畫研究成果顯示，在觀測數據蒐集率受限情況下，優化海氣象資料品質可提升其應用價值的有效策略，成果揭示了馬祖四鄉五島各港區風力、波浪及海流的區域特性，為船舶航行路徑規劃及港埠營運管理提供應用參考，提升船舶運行安全與港埠營運效率，透過模擬與觀測數據對比驗證，提供可靠環境參數支持，有助於港灣施工的風險評估。
提供應用情形：
研究成果可供連江縣政府相關部門、港務及海事人員應用於船舶調度、港口規劃及災害防範，並推動產官學研合作與技術交流。

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目次

目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖 目 錄 V
表 目 錄 IX
第一章 緒論 1-1
1.1 計畫緣起與目的 1-1
1.2 研究範圍 1-2
1.3 研究方法 1-7
1.3.1 資料品管方式 1-7
1.3.2 相關性分析 1-8
1.3.3 玫瑰圖的應用與數據呈現 1-10
1.3.4 水動力數值模式理論介紹 1-10
1.4 研究內容與工作項目 1-12
第二章 觀測資料蒐集率及品管機制 2-1
2.1 各港區測站蒐集率 2-1
2.1.1 風力觀測資料蒐集 2-2
2.1.2 波浪觀測資料蒐集 2-12
2.1.3 海流觀測資料蒐集 2-18
2.2 品管機制 2-24
2.2.1 觀測資料品管 2-25
2.2.2 品管結果分析 2-29
第三章 相關性及特性分析比較 3-1
3.1 風力特性分析 3-1
3.1.1 風力資料相關性 3-1
3.1.2 風力資料特性 3-5
3.2 波浪特性分析 3-8
3.2.1 波浪資料相關性 3-8
3.2.2 波浪資料特性 3-10
3.3 海流特性分析 3-16
3.3.1 海流資料相關性 3-16
3.3.2 海流資料特性 3-19
第四章 水動力數值模式分析與探討 4-1
4.1 水動力數值模式及模擬條件 4-1
4.1.1 模式地形水深及網格設定 4-1
4.1.2 風、氣壓場資料 4-2
4.1.3 模式邊界及參數設定 4-5
4.2 現況水動力模擬計算成果 4-5
4.2.1 夏季季風期間現況水動力模擬計算成果 4-7
4.2.2 冬季季風期間現況水動力模擬計算成果 4-10
4.2.3 颱風期間現況水動力模擬計算成果 4-14
第五章 結論與建議 5-1
5.1 結論 5-1
5.2 建議 5-4
5.3 成果效益及應用情形 5-5
參考文獻 參-1
附錄一、各風力、波浪及海流測站相關性比較表 附1-1
附錄二、各風力、波浪及海流測站玫瑰圖(夏、冬季及歷年) 附2-1
附錄三、簡報資料 附3-1
附錄四、工作會議暨專家學者座談會紀錄 附4-1
附錄五、期末審查意見及辦理情形說明表 附5-1