馬祖海域數值模式建置研究（1／2）──水動力模式

本研究針對臺灣海峽西北方馬祖四鄉五島海域，利用MIKE21水動力模式建立非結構性網格數值模型，並針對南竿福澳港區進行局部網格加密，旨在探討不同潮位邊界及波流耦合條件組合下之模擬準確度。研究以2024年康芮颱風期間之實測潮位與海流資料為驗證基礎，比較方式先以歷線及散布圖做視覺化的呈現與分析，接著運用均方根誤差（RMSE）、決定係數（R2）、Willmott一致性指數（WI）等多項評估指標，配合敏感度分析，客觀評估模式效能。
驗證結果顯示，模式能高度重現現場潮汐及主要海流變化。在邊界條件比較上，採MIKE21潮位模式資料並以單純水動力模式且無耦合方式模擬，其結果優於不同潮位邊界及波流耦合條件組合模式。分析主因為福澳港區屬半封閉水域，波浪輻射應力對流場影響有限，過度複雜的耦合反而可能因誤差疊加降低模擬準確度；同時，底床地形水深資料的解析度和更新頻率為影響模擬精度的關鍵因素。
基於驗證良好的模式成果，進一步解析流場動力特徵發現，馬祖福澳港海域屬強潮區，研究期間最大潮差達5公尺，外海潮汐流向呈現典型往復流。模擬顯示，漲潮時港內形成的入流渦漩結構比退潮出流更為封閉且強烈，導致淨物質輸送趨勢指向港內；並且港灣特定區域底部缺少足夠剪切應力啟動泥沙，該處將成為潛在的長期淤積熱點。此外，港口入口處存在強烈的流速剪切，進出港船舶需特別警戒橫向推力影響。
綜上所述，建議未來馬祖類似港灣之模擬可優先採用簡化水動力模型配置，以兼顧計算效率與穩定性。本研究成果除提供高精度之海象數值模擬架構外，亦明確揭示港區淤積機制與航安風險，可做為後續港口管理及工程規劃之科學依據。