研究目的：
台灣位於熱帶與副熱帶交界的低緯度區，也位於東亞與西北太平洋交界的季風氣候區，溫暖而多雨。同時，台灣有高聳的山脈，大多呈南北走向，其迎風面常為主要降雨區域，尤其梅雨鋒面滯留或颱風通過時更為嚴重，而豪大雨是洪水、土石流和山崩等天然災害的主要原因，實驗目的為運用高空間解析度的定量降水即時預報，提供此類災害的即時預警。
研究方法與工具：
本實驗室使用之LETKF（Local Ensemble Transform Kalman Filter）同化方法，是由美國馬里蘭大學Weather and Chaos團隊發展的ETKF，再加入局地化協方差而成(Ott et al. 2004)。其特點是，不須經過擾動觀測的過程，而是針對NWP模式的任意網格點，一次同化其附近局地化半徑內的所有網格點，再利用統計系集預報的誤差斜方差取得權重，因此有流場相依的特性。最後，經由觀測和模式之間的差值，得到各個系集的觀測增量，接續再和所得之權重相乘，得到各個系集的最終修正量，進而產生新的分析系集。
在同化過程中，主要先經由WRFDA將FNL在分析資料對於U、V風場做擾動產生不同初始場的系集，再利用WRF模式進行系集預報。在分析區間內，同化都卜勒雷達的徑向風和回波兩種觀測資料。而因為雷達資料空間解析度相對較高，須做成Super observation，即於一特定範圍內將雷達資料做距離權重的平均，達成降解析度的動作。最後，讀取要更新的模式變數，統計背景誤差斜方差以取得分析場。
研究成果:
在此展示之範例為莫拉克颱風個案，主要目標是提升2009年8月8日18Z到8月9日00Z的降雨預報表現。實驗設計如下圖所示： CTRL實驗是於12Z時利用WRFDA對FNL資料進行擾動，做四小時系集預報之後開始分析：於16Z至18Z間，每十五分鐘分析一次，在1800UTC時將系集平均之後，做一決定性（deterministic）降雨預報。
▲同化實驗流程圖，Nature表作為真實場之模擬實驗，CTRL表有同化雷達資料實驗，NoDA則為未同化雷達資料實驗。
下圖是自1800UTC至2100UTC累積三小時之降雨量比較，左圖是中央氣象署自動雨量站觀測結果，右圖是經同化後，WRF模式模擬預報之結果。可以看到圖中，C’、D’、E’三個主要降雨區，模式都能成功預報。雖然在降雨強度上仍有差異，但相信未來經由同化更多雷達資料等方式，將可改善預報成績。
▲ 2009年8月8日1800UTC至2100UTC累積三小時降雨，左圖:中央氣象署自動雨量站觀測，右圖:模式累積降雨。
若計算模式預報一至六小時中，各個小時的累積降雨空間相關係數（SCC），同化雷達資料的好處將顯而易見。下表中，NoDA表示沒有同化的實驗，2KmVR則是有同化雷達資料。明顯發現，同化雷達資料實驗之降雨預報比沒有同化還要高。
▲ 預報實驗三小時累計降雨之空間相關係數(SCC)：2kmVR表有同化雷達資料實驗，NoDA則表未同化實驗。