邱麒豪
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邱麒豪──和 Cy Liu 。
2 小時
從今天算起剛好是2020/06/21日食的倒數一個月
藉由這個機會和大家一些過往夏至前後雲的特性
可作為本次日食挑選觀測地點的參考
這些圖來自於過去三年日本地球同步衛星Himawari-8向日葵八號的觀測
並經由一系列演算法的計算得到雲的物理性質
相關的研究成果已於國際期刊審核(見最下方參考文獻)
左上圖為2017~2019年6月19日至6月21日下午所統計出雲出現的頻率
上方的白實線與白虛線分別代表此次日環食的食甚中心線與環食帶
(由於手邊沒此次日環食軌跡的原始資料
這三條線參考NASA的預報並在圖片產出後依照地圖的位置疊加上去
若有日食食甚中心線與環食帶的軌跡資料歡迎提供^^)
這張圖顏色越接近暖色調代表在過去三年中的這段期間雲出現的頻率越高
由此可見嘉義市大概有70%以上的時間有雲產生
嘉義縣東側靠近山區高達90%
嘉義縣西側(太保、鹿草、朴子、六腳)與雲林南側(水林、北港)較低，約65%~70%之間
惟沿岸地區的雲出現機率又會比陸地上還來得高，約80%
上排右邊三張則是將出現的雲分類，分成水相雲與冰相雲
其中冰相雲又可分為純冰雲與卷雲
水雲代表雲的垂直發展較低，雲由液態水滴所組成，高度通常為5公里以下
冰雲則是包含冰晶的雲，一般而言高度較高，包含暖雲和冷雲過程的中尺度對流系統和高空卷雲皆屬於此類
在這段期間，臺灣所出現的雲以冰雲為大宗
這些冰相雲雖然也有包括卷雲，但仍以發展又深、又厚的冰雲為主，卷雲主要出現在南部外海
由雲頂高度(中排左一)也可發現相同的現象
衛星資料反演雲的物理特性除了雲頂高度外，還有一個重要的參數叫作「雲光學厚度」
衛星不見得能同時偵測雲頂和雲底高度而計算幾何厚度(取決於觀測方式、觀測波長、演算法等)
雲光學厚度可作為雲層厚度的指標，物理意義為計算太陽短波輻射因雲散射+吸收(簡稱消光)而有所減少用以評估雲的厚度
由於不是計算真實的物理厚度(幾何厚度)而是計算輻射量的改變故簡稱光學厚度
一般而言，典型的薄卷雲雲光學厚度♥.6，積雨雲雲光學厚度>23
光學厚度越小代表太陽光越容易穿透至地表，反之亦然
雲林縣和嘉義市的雲光學厚度約15(位於偏食帶的雙北市也是這個值)
嘉義縣西部未靠海的鄉鎮市雖然雲出現的頻率比嘉義市低，但光學厚度卻比較高(約18)
偏食帶的臺南、高雄有更高的雲光學厚度(超過20)
若以環食帶來說，臺東與澎湖的光學厚度最低；偏食帶則以桃竹苗和花蓮沿海有較低的值
中間排最右邊兩張圖代表的則是液態水/冰水路徑(光程)
其意義為雲中的水相粒子含量，將單位體積內含有水的質量作垂直積分即可得
故單位為每平方公尺多少公克的水
由於前面兩張雲頂高度和雲光學厚度並沒有依照雲相/雲種分類
這兩張圖剛好可以提供一個資訊：當今天這個地方出現水雲/冰雲(低雲/高雲)時，雲中水的含量多寡
大致可理解為雲中水的含量越多代表光學厚度越大，越小則是光學厚度越小
(但實際上沒那麼簡單，這還會牽涉到水滴或冰晶的特性、雲滴數量濃度、雲滴有效半徑、散射截面積等等
由於這篇是科普文章就不再贅述太多了，有興趣的人下次在校園中捕獲我可以再慢慢聊～)
上面已有圖顯示了這三年期間不同雲種出現的頻率
若臺灣出現的是水雲，嘉義縣西側、嘉義市與雲林北港、水林一帶有極低的液態水路徑
山區普遍而言液態水路徑較大
若是冰雲，縱使卷雲有非常低的冰水路徑，但這段期間卷雲出現的頻率實在不如垂直發展高的純冰雲，將冰水路徑平均後會得到非常大的值
若出現冰雲(高雲)，東岸的條件又會比西岸好一些
下方的兩張標準差則可以幫助我們瞭解資料的離散程度
標準差大代表資料分布較廣
以雲頂高度來說，若雲頂高度的標準差和平均值皆大
顯示這地點平均的雲頂高度偏高，雖然有不少的(相對)低雲
但被非常高的高雲給影響導致平均雲頂高度很高，這在山區尤其明顯
中南部沿海雲頂高度標準差普遍較低，代表雲幾乎都是高的
雲光學厚度的標準差亦可看出桃竹苗、花蓮中部沿海
還有澎湖與臺東光學厚度的資料較集中
最後一張拉近到只有環食帶附近疊加鄉/鎮/市/區界的圖給大家多一點資訊參考
仔細看可以發現鄉/鎮/市/區界和縣/市界並沒有完全重疊
這是因為兩筆分界資料來源與解析度不一樣所致
(鄉/鎮/市/區界的經緯度資料只有鄉/鎮/市/區，沒有把單獨的縣/市包含在內)
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註一：
原先這樣的分析統計了2017-2019年整個6月份白天的資料，但考量臺灣的梅雨季約於五月中至六月中，故後來重新進行資料整理，將時間限制在6月19日至6月23日的下午。若有興趣我可以將上述六月整個月白天雲發生頻率的合成圖貼在留言處。
註二：
誠如文章所述，這樣的結果基於過去三年的衛星觀測，當天雲的實際狀況不見得會和過去的平均結果一致，僅供參考。
註三：
雖然夏至已不是典型梅雨季所涵蓋的時間範圍，但每年狀況都不一樣，今年是否不會受到梅雨影響還說不準，而天氣預報亦有其不確定性與極限，詳細天氣資訊仍得參考氣象局於夏至前幾天發佈的預報。
註四：
本次日食從初虧至復圓太陽仰角約51°~17°，仍須考量太陽於天球行經軌跡上的阻礙(例如西北西方是否有雲或建築的遮蔽等)
註五：
這次日食是本世紀在臺灣能看到的最後一次日環食，也是短時間內能不出國就可看到的日食。下一次要在臺灣本島看到日食需等50年，2070年4月11日的日全食(只能在恒春半島南端看得到)，日環食的話則是近200年後的2215年6月29日。
參考文獻：
Liu, C.-Y., C.-H. Chiu, P.-H. Lin, M. Min, 2020: Comparison of cloud-top property retrievals from Himawari-8, MODIS, CloudSat, CALIPSO, and radiosonde. Journal of Geophysical Research: Atmospheres. (under Revision)
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