位於西北太平洋的台灣，東部常年有穩定的黑潮流經，而西北太平洋為熱帶氣旋(或稱為颱風)最盛行的海盆，往西移動的熱帶氣旋時常對台灣地區與周遭海岸地區形成相當大威脅。熱帶氣旋本身的高強度風場會在其底部產生強烈巨浪，強烈風場與海浪的作用增強熱帶氣旋下方的混合作用，而熱帶氣旋所造成的高動能波浪能夠在脫離熱帶氣旋的範圍後持續傳遞至遠處海域，例如台灣東部沿岸，並與沿岸流產生交互作用。此外，熱帶氣旋抵達海岸區域時，氣旋中心的低壓造成水位抬升，結合巨浪‘潮汐“及海岸地形的作用下所形成的強烈風暴潮，不僅會破壞沿岸環境，溢淹低窪地區，並造成海岸居民生命財產的損失。準確的評估熱帶氣旋對海岸帶來的影響有助於我們對沿岸海域波流的暸解以及未來海岸資源的開發。
海洋數值模式能夠有效且準確的模擬且預測海洋流場以及海表面波浪，而藉由耦合兩者能夠進一步了解波浪-海流間的交互作用以及波浪對海岸區域的影響。本計畫擬利用Princeton Ocean Model (POM)與Finite Volume Community Ocean Model (FVCOM)海流數值模式，運算三維的海洋流場，溫鹽與海表面變化等，並透過coupler OASIS3-MCT，耦合WAVEWATCHIII(WW3)與Wind Wave model (WWM)，發展出高解析度波浪-海流耦合模式，可用於模擬台灣島嶼附近三維的多尺度海洋物理交互作用，藉此解析台灣周邊海流與颱風引起之風暴潮間的交互作用。Princeton Ocean Model海洋模式的範圍以北太平洋為基礎，計算模擬整個北太平洋的洋流運動與波浪(包含高緯度湧浪等)，逐步向台灣周邊增高解析度。此外，此海洋模式也會透過資料同化的方式增進模式對海洋的模擬，如同化衛星高度計資料，衛星的海表面溫度等觀測資料。波浪模式的範圍也將涵蓋整個北太平洋為主，藉此將高緯度地區的長浪(Swells)納入考量。考量到西北太平洋為全球熱帶氣旋最盛行的海盆，而大範圍的再分析風場資料往往低估了高強度的熱帶氣旋風速，因此驅動模式使用的風場驅動將採用熱帶氣旋增強風場，此風場利用高斯函數，結合颱風路徑，最大暴風半徑及最強風速等資訊，補足再分析風場資料對於熱帶氣旋風場的低估，以增進底下海流模式與波浪模式的精確度。顯示海洋波浪大氣耦合的示意圖，透過耦合交換器建立台灣周邊三維地耦合模式，耦合模式會交換各個模式所需及計算後的物理參數。
此外，考量台灣周邊河川數量眾多，出海口大多與港口漁業息息相關，出海口所夾帶的泥沙往往會影響周邊港口的使用，本研究亦將模擬河口地區之複雜海洋水動力系統，並在未來應用於研究波浪影響河川出海口泥沙，以及其對沿岸生態環境的影響。海洋數值模擬計算能提供完整從海表面至海底的海洋資訊，包含三維海流，溫度，鹽度等。展示Princeton Ocean Model模式輸出之台灣周邊海域的表面流場，海表面高度以及表面風場。海洋模式溫度與ARGO浮標的觀測資料作回歸驗證後相當吻合，統計的決定係數R2皆高於0.9，準確的海洋模式資訊有利於後續耦合模式的發展。模式的海表面流場顯示台灣東部的黑潮。黑潮為非常重要之西方邊界流，黑潮往北流經台灣東部海域，沿著東亞陸棚的邊緣往北流。後續將著手於發展波浪模式，並將海洋模式與波浪模式耦合，發展成一耦合波-流模式。