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氣 溫 與 降 水 之 資 料 檢 定

邱 清 安 1 林 博 雄 2 謝 旻 耕 3

1 雪 霸 國 家 公 園 管 理 處 、 中 興 大 學 森 林 學 系 2 台 灣 大 學 大 氣 科 學 系

3 中 央 氣 象 局

摘 要 氣 象 資 料 之 檢 定 為 一 項 繁 瑣 但 卻 是 進 行 天 氣 與 氣 候 變 遷 研 究 的 必 要 性 步 驟 ， 本 文

針 對 台 灣 地 區 中 央 氣 象 局 局 屬 氣 象 象 站 、 局 屬 自 動 雨 量 雨 氣 象 遙 測 站 和 合 作 專 用

站 等 1728 個 測 站 ， 透 過 地 理 資 訊 系 統 40 m 網 格 解 析 度 的 高 程 模 型 來 檢 查 與 刪 除

測 站 之 海 拔 、 經 緯 度 、 地 址 等 詮 釋 資 料 顯 著 錯 誤 的 測 站 ， 結 果 顯 示 有 17.6%測 站

必 須 加 以 刪 除 ， 這 些 測 站 均 加 以 列 表 以 供 查 閱 。 通 過 篩 選 之 地 面 測 站 作 者 針 對 其

1960~2002 年 期 間 的 日 平 均 氣 溫 與 日 平 均 降 水 資 料 ， 進 行 (1)同 站 異 碼 資 料 合 併 (2)

數 據 不 合 理 的 必 然 錯 誤 刪 除 (3)刪 除 無 連 續 變 化 數 據 (4)檢 定 資 料 是 否 超 越 氣 候 上

下 界 限 等 四 道 氣 象 資 料 檢 定 程 序 ， 發 現 約 有 8.3%資 料 無 法 通 過 檢 定 規 則 。 降 水

資 料 僅 有 877 個 測 站 (50.8%)的 有 效 觀 測 記 錄 時 間 長 度 大 於 12 年 。 本 文 發 現 氣 象

局 局 屬 氣 象 站 和 大 部 分 自 動 氣 象 站 均 通 過 檢 定 程 序 ， 下 一 篇 研 究 將 透 過 空 間 統 計

方 法 將 這 些 測 站 資 料 面 化 ， 做 為 生 態 相 關 研 究 與 應 用 之 參 考 基 礎 。

一 、 前 言

長 期 氣 象 觀 測 數 據 經 常 被 引 用 於 各 種 不 同 目 的 之 科 學 研 究 與 各 式 經 營 管

理 ， 做 為 環 境 背 景 場 之 重 要 依 據 。 然 而 大 多 數 使 用 者 引 用 的 氣 象 數 據 大 都 來 自 於

政 府 單 位 的 長 期 紀 錄 ， 並 完 全 相 信 數 據 是 準 確 的 或 者 未 查 覺 其 中 的 不 合 理 ， 以 致

研 究 結 論 或 作 業 決 策 有 所 失 當 (Jeffrey et al., 2001)。 氣 象 資 料 區 分 為 氣 象 觀 測 資

料 (氣 溫 、 降 水 、 日 照 時 數 等 )及 測 站 詮 釋 資 料 (metadata， 包 含 測 站 名 稱 、 站 碼 、

海 拔 高 度 、 座 標 、 地 址 或 位 址 、 記 錄 起 末 期 、 隸 屬 單 位 等 )兩 部 分 ， 資 料 的 品 質

問 題 又 可 區 分 為 兩 大 類 ：「 不 均 質 (inhomogeneity)」 與 「 錯 誤 (error)」。 數 據 不 均

質 的 成 因 包 括 ： 觀 測 儀 器 、 測 站 位 置 、 測 站 周 圍 環 境 的 變 更 、 計 算 平 均 值 的 公 式

之 異 動 ， 觀 測 人 員 異 動 、 觀 測 作 業 時 間 變 更 ， 這 一 類 問 題 引 發 的 資 料 品 質 屬 於 較

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輕 微 的 擾 動 來 源 (Meek and Hatfield, 1994； Alexandersson and Moberg, 1997；

Peterson et al., 1998)； 數 據 錯 誤 的 成 因 則 有 ： 觀 測 儀 器 故 障 、 人 為 的 不 實 記 錄 、

筆 誤 與 輸 入 錯 誤 等 因 素 (Peck, 1997； Jeffrey et al., 2001)。 Gonzá lez-Rouco et

al.(2001)提 出 資 料 品 質 控 制 過 程 中 的 均 質 化 與 極 端 值 判 定 程 序 ， 意 在 檢 定 出 這 些

不 合 理 之 氣 象 觀 測 數 據 。 Peterson et al.(1998)的 文 獻 回 顧 中 提 及 標 準 化 常 態 均 質

檢 定 (Standard Normal Homogeneity Test, SNHT)最 常 被 使 用 ， 其 原 理 係 以 資 料 品

質 最 佳 之 測 站 作 為 參 考 序 列 測 站 (reference station)， 再 針 對 待 檢 測 站 (candidate

station)建 立 其 相 關 比 值 序 列 ， 檢 驗 其 統 計 量 序 列 ， 最 後 找 出 資 料 之 不 連 續 點

(discontinuity)或 趨 勢 (trend)。 這 類 氣 象 資 料 檢 定 方 法 透 過 資 料 不 連 續 性 與 趨 勢 變

化 異 狀 來 進 一 步 修 正 有 問 題 的 數 據 ， 可 視 為 「 廣 義 」 的 資 料 檢 定 方 法 。

SNHT 方 法 的 時 間 序 列 檢 定 方 法 需 要 各 檢 定 測 站 歷 史 變 革 的 詮 釋 資 料 加 以

解 釋 並 修 正 。 氣 象 測 站 的 歷 史 詮 釋 資 料 檔 案 理 應 記 錄 以 下 項 目 ： 測 站 站 碼 、 海 拔

高 度 、 座 標 、 所 在 位 置 、 周 圍 環 境 略 圖 或 魚 眼 鏡 相 片 、 觀 測 儀 器 、 記 錄 期 始 末 、

儀 器 與 觀 測 人 員 之 變 革 等 ， 但 是 大 部 份 氣 象 測 站 的 詮 釋 資 料 經 常 是 不 完 整 、 遺

失 ， 甚 至 嚴 重 錯 誤 。 然 而 ， Easterling and Peterson(1995)發 現 在 某 些 長 期 氣 候 的 資

料 均 質 化 過 程 ， 其 正 負 修 正 值 常 相 互 抵 銷 ， 因 此 學 術 界 或 是 作 業 單 位 經 常 僅 找 出

並 剔 除 對 平 均 值 影 響 甚 大 的 不 合 理 極 端 值 ， 然 後 進 行 長 期 時 間 平 均 的 氣 候 狀 態 討

論 ， 進 而 延 伸 探 討 氣 候 與 另 一 種 生 態 現 象 (比 如 植 群 分 布 )的 關 聯 性 ， 這 一 類 剔 除

不 合 理 極 端 值 資 料 檢 定 處 理 方 法 屬 於 「 狹 義 」 的 資 料 檢 定 程 序 。 Meek and

Hatfield(1994)曾 提 出 對 單 一 測 站 資 料 的 品 質 檢 定 方 法 ， 其 檢 定 準 則 為 ：

(1) 高 低 值 界 限 (high/low range limits, 以 下 簡 稱 LIM)

(2) 改 變 率 界 限 (rate-of-change limits, 以 下 簡 稱 ROC)

(3) 連 續 無 變 化 界 限 (continuous no-observed-change with time limits, NOC)

LIM 是 指 氣 象 資 料 本 身 具 有 一 定 的 最 高 最 低 值 界 限 存 在 ， 比 如 氣 溫 方 面 通 常 使 用

最 高 溫 與 最 低 溫 之 正 弦 曲 線 加 以 限 制 ， ROC 則 是 指 氣 象 資 料 隔 日 之 波 動 具 有 一

定 之 範 圍 ， NOC 則 為 檢 定 連 續 幾 日 記 錄 無 變 動 之 不 合 理 現 象 。

劉 與 曾 (1980)曾 針 對 一 個 梅 雨 個 探 討 數 值 模 式 三 度 空 間 網 格 點 資 料 的 流 體

靜 力 檢 定 ， 曾 (1992)則 針 對 中 央 氣 象 局 氣 象 資 料 處 理 流 程 自 動 化 有 所 說 明 ， 然 而

針 對 台 灣 地 區 數 量 上 千 的 地 面 氣 象 觀 測 站 ， 資 料 品 質 檢 定 方 法 和 確 切 的 品 質 程 度

並 未 有 文 獻 完 整 地 加 以 探 討 ， 資 料 使 用 者 無 法 有 效 判 斷 和 修 正 資 料 品 質 而 產 生 資

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料 是 否 捨 棄 的 抉 擇 困 擾 。 這 些 地 面 氣 象 觀 測 站 包 含 專 人 駐 站 管 理 的 局 屬 專 屬 氣 象

站 (以 下 簡 稱 局 屬 站 )， 1986 年 起 陸 續 為 防 災 目 的 建 置 的 自 動 雨 量 及 氣 象 遙 測 站

(以 下 簡 稱 自 動 站 )， 以 及 其 他 單 位 為 不 同 目 的 所 設 置 的 合 作 氣 象 觀 測 站 (以 下 簡 稱

合 作 站 )， 上 述 三 類 測 站 架 構 成 台 灣 地 區 空 間 密 度 相 當 可 觀 的 氣 候 背 景 資 源 ， 但

是 如 何 確 定 資 料 品 質 是 探 討 台 灣 天 氣 與 氣 候 研 究 工 作 進 行 的 首 要 關 鍵 問 題 。

中 央 氣 象 局 氣 候 圖 集 (1990)的 氣 象 參 數 等 值 線 是 收 錄 局 屬 站 和 合 作 站 資

料 ， 先 經 過 電 子 計 算 機 的 客 觀 分 析 (Objective Analysis)程 序 篩 選 過 濾 ， 再 進 行 測

站 填 圖 然 後 由 人 工 主 觀 分 析 繪 製 等 值 線 而 得 ， 並 未 引 用 地 理 資 訊 系 統 的 數 據 資

料 。 因 此 ， 當 作 者 擬 重 新 運 用 空 間 統 計 (Geostatistics)推 估 方 法 來 取 代 人 工 主 觀 分

析 地 面 氣 象 場 等 值 線 分 布 的 面 化 工 作 之 前 ， 必 須 採 用 廣 義 的 資 料 檢 定 方 法 來 確 保

資 料 的 可 用 性 ， 比 如 作 者 發 現 中 央 氣 象 局 合 作 測 站 編 號 01H400 的 東 埔 站 ， 詮 釋

資 料 顯 示 其 位 於 海 拔 1135 m 的 南 投 縣 信 義 鄉 ， 而 當 其 標 定 於 地 理 資 訊 系 統

(Geographic Information System, GIS)的 數 值 化 行 政 區 與 數 值 高 程 模 型 (Digital

Elevation Model, DEM)圖 層 上 ， 則 顯 示 其 位 於 2092 m 的 高 雄 縣 桃 源 鄉 ， 兩 地 南

北 直 線 距 離 相 差 近 20 km。 作 者 不 禁 要 問 ， 全 台 灣 這 一 類 測 站 詮 釋 資 料 錯 誤 的 測

站 有 哪 些 ？ 通 過 測 站 詮 釋 資 料 之 後 ， 有 關 資 料 的 品 質 檢 定 又 如 何 進 行 ？ 第 二 節 將

描 述 本 文 資 料 之 來 源 和 資 料 檢 定 的 方 法 細 節 ， 第 三 節 再 加 以 整 體 討 論 全 台 氣 象 測

站 的 檢 定 結 果 ， 第 四 節 將 展 望 作 者 未 來 如 何 運 用 空 間 統 計 方 法 ， 來 進 行 檢 定 後 的

氣 溫 和 降 水 逐 月 資 料 的 面 化 工 作 ， 以 及 其 和 生 態 研 究 運 用 的 方 向 。

二 、 資 料 與 研 究 方 法

在 氣 象 資 料 方 面 ， 台 灣 計 有 中 央 氣 象 局 管 理 的 33 站 局 屬 站 、 362 站 自 動 站

以 及 非 中 央 氣 象 局 管 理 的 1,333 站 合 作 站 (共 1,728 站 )， 本 文 採 用 台 灣 本 島 地 區

1,626 個 測 站 之 海 拔 、 經 緯 度 、 地 址 等 詮 釋 資 料 ， 及 其 1960 〜 2002 年 之 日 平 均

氣 溫 (temperature， 以 下 以 T 符 號 代 表 )、 日 平 均 降 水 (precipitation， 以 下 以 P 符 號

代 表 )觀 測 記 錄 值 ， 資 料 筆 數 總 計 有 130,514,575 之 多 。 地 理 資 訊 系 統 圖 層 資 料 方

面 ， 則 是 採 用 交 通 部 數 位 化 之 臺 灣 行 政 區 圖 和 農 業 委 員 會 製 作 之 40 m 網 格 解 析

度 的 數 值 高 程 模 型 。 本 文 以 ArcGIS v8.1 軟 體 為 空 間 分 析 工 具 ， 引 入 台 灣 地 區 數

值 地 圖 與 DEM 進 行 測 站 詮 釋 資 料 的 檢 定 ， 其 中 測 站 經 緯 度 以 ArcToolbox 軟 體 轉

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換 為 TM 二 度 分 帶 座 標 。 在 單 一 氣 象 觀 測 資 料 檢 定 方 面 ， 採 用 Meek and

Hatfield(1994)之 時 間 序 列 NOC 檢 定 方 法 ， 以 及 基 於 空 間 分 布 關 聯 概 念 的 高 低 值

界 限 來 過 濾 極 端 不 合 理 值 ， 檢 定 流 程 如 圖 1。

A.測 站 詮 釋 資 料 檢 查 規 則

1. 無 測 站 詮 釋 資 料 者 ： 部 分 的 專 用 氣 象 觀 測 數 據 僅 有 站 碼 與 觀 測 數 據 ， 並 無 站

名 、 海 拔 高 度 、 座 標 等 詮 釋 資 料 ， 此 類 測 站 無 法 得 知 其 所 在 位 置 ， 本 研 究 全

部 予 以 刪 除 。

2. 異 碼 同 站 ： 亦 即 座 標 相 同 的 不 同 測 站 的 處 理 方 法 有 二 種 ：

(1) 同 一 站 之 站 碼 變 更 ： 同 一 測 站 因 測 站 種 類 或 隸 屬 單 位 變 更 致 使 站 碼 變 更 ，

不 同 兩 站 碼 之 觀 測 數 據 的 記 錄 日 期 常 為 相 互 接 續 ， 本 研 究 將 早 期 站 碼 改 為

近 期 站 碼 藉 以 合 併 前 後 數 據 。 若 座 標 重 複 站 之 記 錄 期 重 疊 ， 因 無 法 判 定 何

者 座 標 正 確 而 直 接 刪 除 。

(2) 其 中 某 站 之 座 標 資 料 錯 誤 ： 其 記 錄 日 期 相 重 疊 ， 且 二 者 站 名 、 海 拔 、 地 址

不 同 ， 本 研 究 由 ArcGIS 疊 合 行 政 區 界 後 確 認 錯 誤 站 後 予 以 刪 除 。

3. 座 標 位 置 檢 查 ： 由 ArcGIS 疊 合 各 測 站 座 標 與 行 政 區 界 ， 超 出 行 政 區 邊 界 3 km

者 予 以 刪 除 。

4. 海 拔 高 程 檢 查 ： 比 對 測 站 詮 釋 資 料 之 海 拔 高 度 與 該 站 標 示 於 GIS 所 在 點 之

DEM 高 程 ， 相 差 200 m 者 予 以 刪 除 。

B.氣 象 觀 測 數 據 檢 查 規 則

1. 必 然 錯 誤 記 錄 的 篩 檢 ：

(1) 氣 溫 (T)篩 選 出 T < -15 ℃ 或 T > 36 ℃ ， 直 接 改 為 空 值 (null)。 理 由 是 局 屬 站

歷 史 資 料 (1960~2002 年 )最 低 日 平 均 氣 溫 為 -12 ℃ 、 最 高 日 平 均 氣 溫 為 33

℃ 。

(2) 降 水 (P)篩 選 出 P < 0 mm 或 P > 2000 mm， 直 接 改 為 空 值 。 理 由 是 局 屬 站 歷

史 資 料 (1960~2002 年 )最 高 日 降 水 為 1135 mm， 且 降 水 記 錄 不 會 小 於 0。

上 述 準 則 所 篩 除 之 必 然 錯 誤 記 錄 ， 已 能 完 整 包 括 原 始 資 料 的 -999.5 等 儀 器 故 障 之

已 知 錯 誤 ， 同 時 濾 除 必 然 錯 誤 之 極 端 值 以 避 免 影 響 下 一 步 驟 的 篩 檢 。

2. 非 必 然 錯 誤 記 錄 的 篩 選 ：

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(1) 連 續 無 變 化 界 限 (NOC)： 篩 選 出 各 測 站 連 續 3 日 以 上 無 變 化 之 記 錄 ， 將 之

視 為 錯 誤 並 改 為 空 值 ， 但 P = 0 予 以 忽 略 ， 因 為 多 日 無 雨 是 正 常 的 。

(2) 高 低 值 界 限 (LIM)： 氣 溫 資 料 方 面 ， 逐 一 比 對 每 站 每 日 氣 溫 與 在 其 相 鄰 水

平 距 離 70 km 搜 尋 半 徑 範 圍 內 ， 及 在 其 海 拔 高 度 最 近 5 個 測 站 之 當 日 氣 溫

記 錄 的 平 均 值 ， 相 差 7 ℃ 以 上 者 視 為 錯 誤 記 錄 並 改 為 空 值 。 降 水 資 料 方 面 ，

逐 一 比 對 每 站 每 日 降 水 與 在 其 相 鄰 海 拔 高 度 300 m 及 在 其 水 平 距 離 最 近 5

個 測 站 之 當 日 降 水 記 錄 的 平 均 值 ， 相 差 300 mm 以 上 者 視 為 錯 誤 記 錄 並 改

為 空 值 。

上 述 高 低 值 界 限 的 篩 選 概 念 乃 是 引 介 區 域 氣 象 信 號 (regional meteorological

signal)到 單 一 測 站 進 行 平 均 修 正 (average adjustments)， 亦 即 待 驗 站 與 鄰 近 站

(candidate-neighbour)之 比 較 (Peterson et al.,1998)。

三 、 結 果 與 討 論

(一 )測 站 詮 釋 資 料 檢 定

針 對 上 一 節 的 測 站 詮 釋 資 料 四 道 檢 定 程 序 ， 作 者 將 沒 有 測 站 詮 釋 資 料 的 71

個 測 站 加 以 詳 列 如 表 1， 以 供 做 日 後 相 關 研 究 或 作 業 考 核 追 蹤 之 參 考 。 此 外 ， 作

者 逐 一 說 明 檢 討 第 2~ 4 道 的 檢 定 結 果 與 可 能 問 題 ：

A. 異 碼 同 站

在 合 作 站 中 發 現 許 多 測 站 之 座 標 重 複 ， 作 者 將 日 期 較 早 的 測 站 編 號 站 碼 修 改 為 日

期 較 後 的 站 碼 ， 比 如 52P370 北 滾 水 站 併 入 51P370 北 滾 水 農 場 站 ， 41F280 天 輪

站 併 入 40F280 天 輪 站 。 這 一 類 「 異 碼 同 站 」 的 測 站 數 量 計 有 176 站 ， 詳 列 於 表

2。

B. 測 站 座 標 值 明 顯 錯 誤

表 3 為 將 測 站 座 標 標 示 在 臺 灣 行 政 區 圖 層 ， 而 未 落 入 其 所 在 之 鄉 鎮 市 且 超 出 邊 界

3 km 者 ， 因 無 法 確 知 其 正 確 座 標 予 以 刪 除 的 測 站 一 覽 (註 記 為 XY)。 此 類 測 站 全

屬 合 作 站 ， 其 問 題 可 確 定 為 詮 釋 資 料 之 座 標 值 有 誤 ， 同 時 也 常 引 起 詮 釋 資 料 之 海

拔 高 度 與 座 標 點 DEM 高 程 極 大 之 差 距 。 這 一 類 「 測 站 座 標 錯 誤 」 的 測 站 數 量 計

有 31 站 。

C. 海 拔 高 度 有 誤 之 測 站

表 3 為 讀 取 測 站 座 標 之 DEM 並 比 對 測 站 詮 釋 資 料 之 海 拔 高 度 ， 濾 出 兩 者 相 差 200

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m 以 上 之 測 站 (註 記 為 ELE)。 這 一 類 被 濾 出 之 測 站 大 部 分 為 合 作 站 ， 若 無 法 確 知

測 站 之 正 確 海 拔 高 度 者 而 直 接 予 以 刪 除 。 部 分 自 動 站 原 本 也 被 本 文 濾 出 海 拔 高 度

有 誤 ， 經 過 作 者 與 氣 象 局 資 料 處 理 科 查 得 到 更 新 的 測 站 定 位 資 料 後 加 以 修 正 完

成 。 測 站 詮 釋 資 料 之 海 拔 高 度 如 果 與 DEM 的 高 度 差 異 大 於 200 m 者 ， 則 該 站 以

DEM 高 程 取 代 詮 釋 資 料 之 海 拔 高 度 ， 比 如 C0F900 雙 崎 站 以 DEM 高 程 529 m 取

代 原 有 基 本 資 料 所 記 錄 之 海 拔 高 度 49 m。 這 一 類 「 海 拔 高 度 有 誤 」 的 測 站 數 量

計 有 48 站 。

經 由 上 述 測 站 詮 釋 資 料 之 檢 定 程 序 後 ， 本 研 究 總 計 濾 除 71 個 在 觀 測 數 據 中

僅 有 站 碼 但 無 詮 釋 資 料 之 測 站 ， 及 濾 除 233 個 經 緯 度 或 高 度 有 顯 著 錯 誤 的 合 作

站 ， 總 共 佔 了 臺 灣 全 部 測 站 之 17.6 %。 由 中 央 氣 象 局 管 理 之 局 屬 站 和 自 動 站 則 全

部 通 過 測 站 詮 釋 資 料 的 檢 定 步 驟 。 顯 然 ， 合 作 站 之 地 理 座 標 與 海 拔 高 度 的 準 確 度

良 莠 不 齊 ， 實 有 必 要 加 以 重 新 測 定 整 理 ， 並 進 一 步 與 局 屬 站 和 自 動 站 建 立 統 一 格

式 ， 並 應 考 慮 利 用 魚 眼 鏡 頭 拍 攝 測 站 環 場 相 片 ， 以 做 為 氣 象 數 據 均 質 化 以 及 測 站

周 圍 環 境 對 觀 測 記 錄 之 影 響 調 查 依 據 (林 等 ， 2002； Peterson et al.1998)。

(二 )測 站 氣 象 資 料 檢 定

A. 必 然 錯 誤 記 錄 的 篩 檢

這 一 規 則 除 了 濾 除 -999.5 對 應 儀 器 故 障 之 數 據 之 外 ， 同 時 濾 除 掉 與 歷 史 氣 象 記 錄

(1960~2002 年 )相 互 比 較 而 確 知 錯 誤 之 極 端 值 ， 如 表 4 部 分 資 料 樣 本 所 示 。 這 一

規 則 所 過 濾 之 結 果 可 以 避 免 極 端 值 影 響 下 一 步 驟 非 必 然 錯 誤 記 錄 的 篩 檢 。

B. 非 必 然 錯 誤 記 錄 的 篩 檢

1. 連 續 無 變 化 界 限 的 篩 檢

表 5 為 連 續 3 日 以 上 氣 溫 無 變 化 之 部 分 資 料 樣 本 (不 含 P = 0)， 本 研 究 將 之 視 為 錯

誤 並 改 為 空 值 (null)，「 3 日 」 的 時 間 長 度 仍 待 討 論 ， 不 過 這 一 檢 定 規 則 共 刪 除 了

2,192 筆 資 料 ， 並 且 發 生 低 於 10 mm 居 多 。

2. 高 低 值 界 限 的 檢 定

這 一 道 檢 定 規 則 事 前 先 定 義 出 每 一 測 站 之 鄰 近 測 站 組 ， 再 逐 日 比 對 該 站 與 鄰 近 測

站 組 平 均 值 之 差 異 。 由 於 檢 定 過 程 涉 及 非 常 大 量 的 資 料 庫 容 量 和 運 算 資 源 ， 本 文

僅 針 對 P > 400 mm 的 資 料 加 以 篩 檢 ， 其 部 分 樣 本 結 果 如 表 6 所 示 。 這 一 檢 定 程

序 未 來 改 善 之 方 向 ， 包 括 鄰 近 測 站 搜 尋 半 徑 以 及 權 重 分 配 ， 以 降 水 量 為 例 ， 搜 尋

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半 徑 應 該 因 應 降 水 系 統 尺 度 大 小 (如 層 狀 降 水 或 對 流 性 降 水 )而 改 變 ， 對 於 不 同 坡

面 之 差 異 亦 應 考 慮 ， 以 結 合 林 等 (2002)的 環 境 遮 蔽 對 於 降 水 誤 差 修 正 概 念 。 權 重

方 式 也 可 考 慮 由 各 測 站 平 均 改 為 根 據 相 對 距 離 呈 現 反 比 的 比 率 ； 氣 溫 之 鄰 近 測 站

組 的 平 均 權 重 ， 應 可 再 根 據 氣 溫 隨 海 拔 遞 減 之 線 性 迴 歸 斜 率 予 以 訂 定 (Rolland,

2003)。

經 由 上 述 測 站 氣 象 資 料 之 檢 定 程 序 後 ， 本 研 究 總 計 濾 除 1,084,252 筆 記 錄 ，

佔 總 筆 數 之 8.3%， 但 是 降 水 資 料 經 過 檢 定 後 發 現 有 效 觀 測 記 錄 大 於 12 年 時 間 長

度 的 測 站 僅 有 877 站 (佔 全 部 測 站 之 50.8%)。 由 於 傾 斗 式 雨 量 筒 儀 器 設 計 的 缺

失 ， 如 果 沒 有 增 加 人 工 檢 視 儀 器 的 頻 率 ， 戶 外 環 境 諸 多 因 素 都 容 易 造 成 儀 器 故 障

或 是 沒 有 降 水 記 錄 等 現 象 (林 等 ， 2002)。 局 屬 站 仍 全 數 通 過 這 些 資 料 檢 定 流 程 ，

自 動 站 僅 少 數 觀 測 記 錄 被 濾 除 ， 絕 大 部 分 被 濾 除 的 氣 象 觀 測 數 據 仍 來 自 於 合 作

站 。

四 、 結 論 與 展 望

氣 象 資 料 之 檢 定 過 程 細 節 繁 瑣 而 且 測 站 詮 釋 資 料 檔 案 統 一 建 置 過 程 耗 時 艱

鉅 ， 但 是 對 於 任 何 天 氣 或 是 氣 候 研 究 與 診 斷 分 析 ， 卻 是 必 要 性 的 優 先 工 作 。 部 分

資 料 檢 定 規 則 的 設 計 取 決 於 資 料 使 用 的 目 標 ， 比 如 本 研 究 之 最 終 研 究 目 的 在 探 討

台 灣 地 區 植 群 與 氣 候 (氣 溫 與 降 水 )之 關 係 ， 著 重 於 長 年 月 平 均 之 氣 候 狀 態 ， 因 此

在 前 二 節 氣 象 資 料 檢 定 方 法 已 可 滿 足 作 者 下 一 階 段 之 研 究 需 求 。 然 而 ， 本 文 首 次

突 顯 出 測 站 詮 釋 資 料 的 檢 定 與 結 果 ， 證 實 局 屬 站 和 自 動 站 地 理 座 標 和 資 料 品 質 的

可 用 性 之 外 ， 也 具 體 提 供 合 作 站 氣 象 資 料 不 合 理 性 的 站 址 ， 並 濾 除 了 17.6%測 站

數 量 。 在 氣 象 資 料 檢 定 方 面 ， 本 文 也 濾 除 了 8.3%資 料 的 不 合 理 性 ， 其 中 又 發 現

雨 量 資 料 的 誤 差 數 量 大 於 氣 溫 參 數 ， 僅 有 50.8%測 站 資 料 才 有 12 年 以 上 的 有 效

觀 測 時 間 長 度 可 供 研 究 使 用 ， 回 應 了 經 濟 部 (1997)的 水 文 觀 測 現 代 化 規 劃 問 題 。

綜 合 言 之 ， 局 屬 站 的 氣 象 資 料 品 質 全 部 通 過 本 文 檢 定 ， 自 動 站 當 中 仍 須 注 意 測 站

的 海 拔 高 度 與 少 數 觀 測 資 料 的 品 質 ； 至 於 非 氣 象 局 管 理 之 專 用 合 作 測 站 ， 無 論 在

測 站 詮 釋 資 料 建 檔 或 是 資 料 品 質 管 理 (包 含 儀 器 定 期 檢 校 )都 需 要 加 以 重 視 。

誌 謝

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本 文 係 於 內 政 部 營 建 署 保 育 研 究 計 畫 092-301020500G-021「 雪 霸 國 家 公 園

氣 候 環 境 之 研 究 」 項 下 支 援 完 成 ， 承 中 央 氣 象 局 資 料 處 理 科 資 料 提 供 ， 及 逢 甲 大

學 地 理 資 訊 系 統 研 究 中 心 林 育 生 先 生 等 人 之 協 助 ， 謹 致 由 衷 謝 忱 。

參 考 文 獻

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9

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10

表 1： 有 氣 象 觀 測 數 據 但 無 測 站 詮 釋 資 料 的 測 站 站 址 代 碼 一 覽 。

460010

460020

19E060

BI1

BV1

01A171

01A211

01A411

01A421

01A431

01A441

01B031

01C401

21C071

21C081

21C091

21C141

21D151

21D161

21D171

21D351

21U111

40F150

41M370

49A010

49A020

49A030

49A110

49A530

49F260

49H200

49P290

49P360

49T080

49T450

49T480

49T500

49T530

49T540

49T800

49U080

49U120

51P430

52S480

A2C560

C**C00

C0H980

C0M**0

C0O890

C0R390

C0U530

C1A720

C1A740

C1C470

C1F980

C1R280

C1V280

H1M221

H1M231

H1M241

H1M251

H1M421

H1M431

H1O941

H1P971

L1A791

L1A801

L1A811

L1A821

L1A831

L1A841

11

表 2： 合 作 站 座 標 值 相 同 但 站 碼 不 同 之 異 碼 同 站 。 其 中 X 和 Y 座 標 係 TM 二 度

分 帶 座 標 。

站 名 站 碼 X 座 標 Y 座 標 塭 子 內 51O540 163796 2558382 塭 內 11O530 163796 2558382 佳 里 31O580 164675 2562991 佳 里 11O520 164675 2562991 佳 里 原 料 區 51O550 164675 2562991 大 灣 11O410 166413 2568519 學 甲 試 驗 站 12O570 166413 2568519 景 山 11L540 166516 2586823 布 袋 31L600 166516 2586823 景 山 港 51L530 166516 2586823 顯 宮 61O690 168018 2550052 安 順 廠 A0N090 168018 2550052 平 溪 11M090 169096 2585947 平 溪 11M340 169096 2585947 港 口 11O800 170262 2554501 港 口 11N340 170262 2554501 光 榮 51M050 172479 2586636 光 榮 11M030 172479 2586636 同 安 52K130 175225 2623846 同 安 51K130 175225 2623846 岡 山 31P900 176422 2522170 岡 山 11P890 176422 2522170 大 崙 51P510 176459 2529706 新 園 農 場 51P640 176459 2529706 歸 仁 31N180 177003 2541946 歸 仁 11N170 177003 2541946 善 化 11N440 177594 2558309 亞 蔬 中 心 A2O730 177594 2558309 東 勢 寮 農 場 51L760 178205 2596144 東 勢 寮 農 場 52L760 178205 2596144 崙 頂 11L720 178488 2596142 蒜 頭 51L200 178488 2596142 鹿 草 11L840 179315 2590909 鹿 草 農 場 51L790 179315 2590909 新 營 庶 作 實 驗場 52O300 180104 2577677

新 營 31N660 180104 2577677 九 隆 11J080 182040 2627505 崙 背 11J830 182040 2627505 北 滾 水 52P370 183251 2518601 北 滾 水 農 場 51P370 183251 2518601 重 溪 原 料 區 51O350 185218 2577654 新 厝 農 場 51O380 185218 2577654

烏 林 11N950 185378 2581652 樹 安 農 場 51N960 185378 2581652 中 島 農 場 51L680 187010 2597949 埤 麻 腳 農 場 51L690 187010 2597949 溪 口 11M330 187065 2610870 溪 口 11L990 187065 2610870 左 鎮 原 料 區 51N350 188514 2549954 左 鎮 工 作 站 F2N370 188514 2549954 白 河 51O030 190771 2580553 白 河 52O030 190771 2580553 虎 尾 31J260 192220 2623769 虎 尾 實 驗 場 52J200 192220 2623769 東 港 11Q730 192540 2485343 東 港 31Q740 192540 2485343 玉 井 51N490 194522 2558236 玉 井 52N490 194522 2558236 旗 山 V2P400 195279 2531472 旗 山 31P460 195279 2531472 第 廿 一 農 業 氣象 站 T2P440 195285 2533317

旗 山 00P470 195285 2533317 屏 師 附 小 A0Q970 196911 2509319 屏 東 00Q070 196911 2509319 溪 州 農 場 51G280 197767 2638453 溪 州 52G280 197767 2638453 屏 東 農 專 A0Q020 198612 2505622 第 廿 農 業 氣 象站 T2Q180 198612 2505622

高 雄 農 改 場 72Q010 198618 2507467 屏 東 糖 驗 場 52Q040 198618 2507467 隘 寮 溪 農 場 51Q620 200610 2505769 榮 華 D2R020 200610 2505769 古 坑 51K180 200679 2612663 崁 腳 51K040 200679 2612663 上 崁 腳 51J350 200679 2612663 埤 子 頭 51J360 200704 2620046 溝 子 壩 51J330 200704 2620046 麻 園 11J140 201588 2630195 埤 寮 11J110 201588 2630195 月 眉 11P220 201865 2541292 月 眉 農 場 51P210 201865 2541292 潮 州 31Q790 202003 2494538 潮 州 11Q780 202003 2494538 大 崙 51J270 202148 2619641

12

大 崙 52J270 202148 2619641 大 北 勢 農 場 51K160 202416 2623732 第 十 農 業 氣 象站 T2J610 202416 2623732

彰 化 31G030 202550 2664340 彰 化 11G010 202550 2664340 斗 六 31J370 203266 2623729 斗 六 11J380 203266 2623729 鹽 埔 原 料 區 51Q430 205498 2517596 鹽 埔 11Q460 205498 2517596 高 樹 原 料 區 51Q130 208658 2525585 高 樹 11Q170 208658 2525585 水 崛 頭 52F030 209360 2675394 水 崛 頭 51F030 209360 2675394 山 子 腳 農 場 51F020 210197 2671700 山 子 腳 農 場 52F020 210197 2671700 龍 美 H1M430 212523 2588633 瀨 頭 工 作 站 F2L350 212523 2588633 竹 山 31H120 216020 2627385 竹 山 11H100 216020 2627385 月 眉 51F560 217860 2690139 月 眉 糖 廠 52F600 217860 2690139 后 里 育 種 站 52F610 221244 2690132 后 里 51F540 221244 2690132 苗 栗 旱 作 站 12E320 226374 2723349 後 龍 11E320 226374 2723349 種 苗 改 良 場 K2F750 229688 2680888 大 南 11F760 229688 2680888 東 勢 R2F510 231383 2682731 東 勢 31F530 231383 2682731 苗 栗 A2E400 231420 2710420 蠶 蜂 改 良 場 K2E360 231420 2710420 苗 栗 31E150 231429 2717803 苗 栗 11E140 231429 2717803 雙 崎 00F390 239848 2686414 雙 崎 R2F320 239848 2686414 天 輪 40F280 241533 2675338 天 輪 41F280 241533 2675338 赤 崁 頂 農 場 51H020 244912 2655033 埔 里 F2H060 244912 2655033 埔 里 31H090 246607 2651341 埔 里 52H030 246607 2651341 埔 里 農 場 51H030 246607 2651341 埔 里 11H080 246607 2651341 桃 園 農 改 場 72D020 246629 2743635 新 竹 11D030 246629 2743635 新 竹 31D040 246629 2743635

竹 東 31D240 258429 2737176 竹 東 11D230 258429 2737176 高 峰 41H180 261871 2653191 萬 大 41H240 261871 2653191 伽 溪 51S160 263693 2516615 伽 溪 52S160 263693 2516615 盧 山 41H270 266952 2658733 櫻 社 40H200 266952 2658733 瑞 源 51S320 267093 2536919 瑞 源 村 52S320 267093 2536919 白 石 21D160 271949 2715962 白 石 01D270 271949 2715962 福 壽 山 農 場 D2F300 273690 2684585 梨 山 管 理 局 A0F360 273690 2684585 梨 山 40F160 273690 2684585 桃 園 11C340 280282 2765820 桃 園 31C350 280282 2765820 玉 峰 21D150 280363 2728900 玉 峰 01D280 280363 2728900 林 口 國 中 C0A760 286986 2775067 林 口 分 場 80A150 286986 2775067 水 簾 41T030 292392 2655095 水 簾 40T030 292392 2655095 洛 韶 41T090 294014 2679096 洛 韶 40T090 294014 2679096 中 原 51T330 295872 2627418 林 田 51T630 295872 2627418 花 蓮 改 良 場 T2T390 300923 2640355 花 蓮 農 場 D2T740 300923 2640355 台 北 31A050 302131 2771424 北 市 新 工 處 A1A040 302131 2771424 烏 來 41A250 305577 2751131 烏 來 工 作 站 F2A270 305577 2751131 孝 義 41A260 307269 2749291 孝 義 40A260 307269 2749291 田 埔 51T010 311053 2653316 花 蓮 31T020 311053 2653316 乾 溝 40A140 312289 2756698 乾 溝 41A140 312289 2756698 國 聖 40A290 315505 2788098 國 聖 41A290 315505 2788098 山 腳 40U010 315840 2717946 山 腳 41U010 315840 2717946 山 腳 41U390 315840 2717946 暖 崗 A0B040 323944 2780756 基 隆 31B020 323944 2780756

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表 3： 座 標 位 置 與 海 拔 高 程 檢 定 程 序 所 濾 除 之 測 站 。

站 碼 海 拔 (m) DEM(m) 高 度 差 登 記 鄉 鎮 經 在 鄉 鎮 高 度 有 誤 座 標 有 誤 11S240 55 2955 2900 長 濱 鄉 卓 溪 鄉 ELE XY F2H430 3028 1093 1935 信 義 鄉 鹿 谷 鄉 ELE XY 11S520 138 1615 1477 鹿 野 鄉 延 平 鄉 ELE XY 01N620 40 1426 1386 關 廟 鄉 海 端 鄉 ELE XY T2T300 100 1392 1292 鳳 林 鄉 萬 榮 鄉 ELE XY 41H780 1410 142 1268 仁 愛 鄉 湖 囗 鄉 ELE XY F2M190 2274 1049 1225 ELE XY F2F290 2521 1339 1182 ELE F2P110 1500 347 1153 桃 源 鄉 六 龜 鄉 ELE XY 01T350 1570 472 1098 鳳 林 鎮 萬 榮 鄉 ELE XY F2T430 2730 1688 1042 壽 豐 鄉 秀 林 鄉 ELE XY H1M250 1020 27 993 大 埔 鄉 嘉 市 西 區 ELE XY 01H400 1135 2092 957 信 義 鄉 桃 源 鄉 ELE XY 31H580 95 989 894 南 投 市 中 寮 鄉 ELE XY 41F200 2800 1945 855 ELE F2H700 1390 556 834 集 集 鎮 魚 池 鄉 ELE XY 41T060 169 984 815 ELE 11T290 170 946 776 瑞 穗 鄉 光 復 鄉 ELE XY E2P250 1300 2049 749 ELE D2H280 1748 1004 744 ELE F2T110 1689 989 700 ELE D2F230 1734 2400 666 ELE H1O940 1234 570 664 ELE 11P100 253 916 663 ELE 41F240 3000 2348 652 ELE 21D170 630 1273 643 ELE F2S450 1349 709 640 ELE 40F840 5 629 624 龍 井 鄉 秀 林 鄉 ELE XY D2F300 2248 1624 624 ELE P2T550 700 82 618 萬 榮 鄉 玉 里 鎮 ELE XY 41H750 3000 2406 594 ELE A0T680 1087 508 579 ELE

14

A0U410 560 3 557 ELE F2L440 1405 849 556 ELE F2D130 870 1426 556 ELE F2T530 2486 1944 542 ELE 41H740 2400 1864 536 ELE 01A210 600 72 528 ELE F2L400 750 222 528 ELE F2T520 922 398 524 ELE F2T210 1128 622 506 ELE 09E190 2560 2081 479 ELE E2P240 750 279 471 ELE U2H290 680 1147 467 仁 愛 鄉 泰 安 鄉 ELE XY F2H790 1050 608 442 埔 里 鎮 和 平 鄉 ELE XY D2S420 272 697 425 池 上 鄉 卓 溪 鄉 ELE XY 00A060 8 387 379 中 正 區 雙 溪 鎮 ELE XY L1A800 386 124 262 坪 林 鄉 湖 囗 鄉 ELE XY 72U180 7 113 106 羅 東 鎮 員 山 鄉 XY E2V130 1050 1094 44 茂 林 鄉 霧 台 鄉 XY 51F710 160 119 41 大 雅 鄉 清 水 鎮 XY C1U520 480 512 32 員 山 鄉 石 碇 鄉 XY 11G580 35 12 23 員 林 鎮 二 林 鎮 XY 61O700 2 22 20 安 南 區 南 市 南 區 XY 72V140 24 10 14 旗 山 鎮 潮 州 鎮 XY 52N700 2 16 14 七 股 鄉 善 化 鎮 XY 11K210 7 8 1 四 湖 鄉 義 竹 鄉 XY

15

表 4： 必 然 錯 誤 記 錄 的 篩 檢 結 果 之 部 分 樣 本 資 料 。

站 碼 站 名 年 月 日 日 均 溫

C0R350 貓 鼻 頭 2000 12 8 42.7

C0R350 貓 鼻 頭 2000 12 9 47.7

C0R350 貓 鼻 頭 2000 12 10 49.4

F2P090 新 威 1985 2 17 41.0

F2P090 新 威 1985 2 18 41.0

F2P090 新 威 1985 2 19 41.0

F2P090 新 威 1985 2 20 40.3

F2P090 新 威 1985 2 21 40.3

R2F340 十 文 溪 1985 1 30 50.1

表 5： 連 續 無 變 化 界 限 的 篩 檢 結 果 部 分 樣 本 資 料 。

站 碼 年 月 日 日 降 水 站 碼 年 月 日 日 降 水

F2N480 1986 3 26 888.0 F2Q600 1987 6 20 102.5

F2N480 1986 3 27 888.0 F2Q600 1987 6 21 102.5

F2N480 1986 3 28 888.0 F2Q600 1987 6 22 102.5

F2O060 1978 5 20 40.0 F2Q600 1987 7 14 100.0

F2O060 1978 5 21 40.0 F2Q600 1987 7 15 100.0

F2O060 1978 5 22 40.0 F2Q600 1987 7 16 100.0

F2P270 1973 6 16 10.0 F2Q600 1987 8 29 500.0

F2P270 1973 6 17 10.0 F2Q600 1987 8 30 500.0

F2P270 1973 6 18 10.0 F2Q600 1987 8 31 500.0

16

表 6： 高 低 值 界 限 的 篩 檢 部 分 資 料 樣 本 。

站 碼 站 名 年 月 日 日 降 水

C0T870 鯉 魚 潭 1995 5 31 1702.6

C1T830 布 洛 灣 1997 8 29 1222.5

01F680 頭 汴 坑 1972 6 12 888.0

01U120 新 寮 1967 10 18 1672.6

40C530 大 潭 1993 10 1 888.8

40T080 綠 水 1994 7 10 1256.0

41A370 頭 股 1976 12 30 1154.1

40A370 頭 股 1977 1 3 888.5

72S590 賓 朗 1989 5 19 1434.0

E2S390 太 麻 里 分 所 1968 9 7 800.0

F2T530 高 嶺 瞭 望 台 1967 7 11 999.9

F2T580 第 九 林 班 瞭 望 台 1986 3 10 999.9

F2T580 第 九 林 班 瞭 望 台 1986 3 19 950.0

F2T580 第 九 林 班 瞭 望 台 1986 3 28 999.9

F2T580 第 九 林 班 瞭 望 台 1986 4 28 440.0

F2T580 第 九 林 班 瞭 望 台 1986 5 28 440.0

F2T580 第 九 林 班 瞭 望 台 1986 6 28 440.0

F2T580 第 九 林 班 瞭 望 台 1986 7 28 440.0

T2J280 第 十 一 農 業 氣 象 站 1960 7 31 700.0

17

圖 1： 測 站 詮 釋 資 料 與 氣 象 資 料 檢 定 流 程 圖 。

測 站 觀 測

數 據

濾 除 重 複 及 無 測 站 詮

釋 資 料 之 觀 測 數 據

合 併 異 碼 同 站

之 觀 測 數 據 行 政

區 圖

測 站 詮 釋

資 料

座 標 位 置

檢 定

海 拔 高 程

檢 定

檢 定 後 之 測

站 詮 釋 資 料

濾 除 必 然 錯 誤

之 數 據

濾 除 連 續 無 變

化 之 數 據

高 低 值 界 限 檢 定

檢 定 後 之 氣

象 觀 測 數 據

40m DEM

計 算 月 平 均

氣 溫 與 降 水