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长期开展气象研究
在台湾科技主管部门直接设立的重点研究机构中，台风洪水研究中心是成立最晚的，但这并不代表它的重要性最低。
众所周知，台湾地处副热带及欧亚大陆板块与菲律宾海板块相接处，常年有遭受台风、暴雨、干旱和寒潮及地震等自然灾害，且近年来有继续增加的趋势，因此台湾科技主管部门自成立以来，一直非常重视对台风、洪水等自然灾害的研究。
台湾光复后，岛内很快就成立了台湾省气象观测所，专门从事气象观测、天气预报和研究工作。1971年，台当局在该所基础上成立隶属于交通主管部门的“中央气象局”（以下称气象主管部门），约有700余人，设有技术组、测政组、通讯电子组、应用气象组等部门，另外还有24处气象站、3处气象雷达站和8个潮汐观测站，观测项目包括：地面及高空气温、气压、风力、风向、雨量、云量，以及潮汐高度、落差、波浪周期、浪高、大气污染程度、放射物沉降等。此外也进行一些大气化学项目的观测。由于台湾地区多山，且河川短促，每逢大雨季节极易造成水患，自上世纪80年代起，台湾气象主管部门陆续在岛内各山区设立自动雨量站及遥测气象站。
1983年以后，台湾气象主管部门又以任务编组方式，先后成立台北气象预报中心、气象卫星中心、气象科技研究中心、资讯中心、地震测报中心和气象仪器检校中心，分别管理气象预报、气象卫星资料接收和信息处理、地震测报以及和气象仪器设备有关的业务。其中，台北气象预报中心是台湾最大的天气预报机构，主要职责是发布多种天气预报，包括区域性天气预报、中期（3至7天）天气预报、月长期天气预报、渔业气象预报、农业天气预报、山地观光区天气预报、突发性天气预报、台风警报等。
此后台湾气象主管部门陆续购置了数台大型计算机，于1988—1990年间先后投入业务应用，在此基础上发展了全球、区域、中尺度及台风路径预报业务系统。1990年又进行了性能提升和改进，配备了新一代超级电脑，从而建立了最佳的内插客观分析、T79全球谱预报模式以及嵌套的有限区域与台风路径预报模式。1992年又建立即时天气预报系统，可在短时间内迅速获得天气分析及预报所需的各种资讯，改进为时短暂的区域性暴雨等剧烈天气变化的预报能力，提早报警时间，发布0至12小时的即时天气预报（即超短时天气预报）。
台湾气象卫星中心下设分析判读、资料供应、系统工程、图像处理、极轨卫星和同步卫星等科室，负责24小时接收、处理及分析日本地球同步气象卫星（GMS）和美国极轨气象卫星下传的信息资料。其中，从GMS卫星可得到每小时1次的数字云图资料，从极轨卫星每天可接收处理4次5种不同频道的资料，不但可为台湾气象主管部门各种预报作业提供重要观测依据，而且也可用作为监视暴雨中的中尺度对流系统和对台风中心进行定位及强度估计。
气象科技研究中心既担负气象科研的组织工作，又承担具体课题的研究，下设数值天气预报、气象统计预报、短期气候预测、卫星气象与雷达气象、台风研究等5个研究小组，主要从事数值天气预报、区域性暴雨及长期天气预报研究，尤其侧重于台湾地区灾害天气预报技术，特别是台风和暴雨的预报方法。
台当局“国科会”（以下称“台湾科技主管部门”）曾在1971年邀请海内外相关专家学者对台湾如何展开大气科学研究，尤其是如何减少台风灾害等问题进行研讨，并成立了台风研究联系小组，协助推动相关工作；1976年主持召开第一届全台湾大气科学研究会；1978年与台湾中研院共同举办台湾地区灾变天气研讨会，并在台湾南部沿海地区开展冬季季风实验研究，获得了重要气象观测数据。
1985年10月，台湾科技主管部门成立大气科学学科规划委员会，聘请有关专家担任规划及协调委员，拟定5个大气科学重点发展计划：大尺度气象研究；中尺度气象研究；小尺度气象研究；大气物理；应用气象。其中，“台湾地区中尺度实验计划”（简称TAMEX） 的目的是增进对区域性剧烈暴雨（暴雨）的了解，尤其是增进对梅雨系统中尺度暴雨过程的了解，以改进对暴雨的预报能力，减少因此而带来的损失，并设法增加水资源利用的经济效益。
为了充分利用此项试验的加密观测资料，以达到学术研究和改进暴雨预报的目的，台湾科技主管部门又在上世纪90年代组织实施了两项后续研究计划，即“TAMEX后续研究推动计划”和“POST-TAMEX预报实验推动计划”，对于台湾地区的梅雨锋结构、对流结构及其与暴雨的关系、局域环流及地形对梅雨峰与中尺度对流系统的影响、降水预报技术等都做了大量研究，并取得了新的认识和进展，改进了对暴雨和定量降水即时与超短时预报的能力，明显提高了预报工作的水平。
进入新世纪初年，台湾科技人员在气象及大气研究方面取得的重要成果有：搜集欧洲中期预报中心（ECMWF）全球资料、美国国家气象中心（NMC）全球资料、热带海洋与全球大气计划（TOGA）海上浮球资料、海洋温度及长波辐射等卫星资料；对海陆、山坡的局部环流与对流系统的关系资料进行分析与模拟；对台风经过台湾的雷达、路径与分裂的分析，研究台风生成动力、台风的水文及数值模拟及建立台风数据库；台湾地区低层喷流的特性、季风环流内的扰动与中尺度对流系统的关系、暴雨与地形效应，及重力波与暴雨的关系；局部环流的特性、环流资料观测与分析及模拟，建立数据库，探讨水循环及能量特性；研究大气环流即时诊断分析，分析东亚季风的特性，分析中纬度天气系统、太平洋洋温与季风的关系，分析梅雨期大尺度环流的时空特性，探讨水循环及能量分布特性，并发展数值天气预报的模式及其应用；收集卫星导求海洋表面风资料，以了解对流、辐射等作用在短期气候变化中所扮演的角色，针对热带动力对东亚梅雨期大气环流的影响进行分析与模拟，研究东亚季风的季节与年际变化的关系；研析南海季风实验资料，了解季风肇始、低频震荡的特性、确定南海与四周的热力差异对季风环流及多重尺度过程，与对东亚季风肇始及后续演变的影响等。
目前，台湾正在开展的气象类大型研究计划主要有：气象主管部门组织实施的“气象科技研究发展中程纲要计划”，分6年（2010—2015年）执行，目的在于随时掌握气象高科技技术的研发趋势，并针对气候监测、数值天气预报等问题进行深入研究，开发或引进最新预报技术，以期提升台湾气象科技水准，提高气象预报效能。该计划迄今取得的成果包括：初步分析台湾近百年异常干旱期，显示花莲极端干旱期出现频率的增加现象最为明显，台东在上世纪70年代之后也有增加的情形，台北、台中和台南在上世纪60年代后发生的事件数量明显多于60年代之前，显示干旱发生频率有逐渐增多的趋势；研发全球气象数值预报模式技术，尝试引进美国国家环境预测中心新版地表模式（Noah）版本，以提升对地表过程对于大气影响的预测能力。
发展“乡镇逐时天气预报系统”也是台湾气象主管部门正在积极努力的一个方向，目的是以动力数值天气预报模式为基础，开发动力统计相结合的精致化天气预报方法及技术，建立逐时天气预测模型，提供全台湾（包括金门及马祖）368个乡镇市的逐时天气预报的作业化指引，以满足各行各业生产和民众出行对气象预报的细致度需求，以及提升对灾害性天气的提早预报能力。该计划目前取得的成果包括：完成2005—2010年的网格点地面气象重分析场，以提供接近真实的2.5公里解析度网格点的气象分析场资料；建立通用克利金法分析地面露点温度场及地面相对湿度场模组的即时作业自动化流程，并汇入数据库管理；完成WRF程式的区域模式系集预报作业系统，以解决台湾复杂环境条件下天气变化的不确定性，以产制精致化预报的预报指引；引进美国国家大气研究中心的多普勒雷达变分分析系统同化技术，并配合引进美国对流系统的三维气象预测技术，以改善岛内暴雨预测技术；针对台湾地区弱综观环境下的午后对流发展条件，建立本土化的预报因子；开发未来30与60分钟风暴活跃度预报技术，首先在2010年台北市花博会期间，以花博会场进行单点天气预报实验，2011年第4季起针对南台湾128个乡镇市区发布乡镇预报，进行阶段性试运营，将天气预报的精细度由原先以22个县市为分区提升至对每一乡、镇、市、区都发布各自的天气预报，并且将一天分成8个时段，详细预报2天内的天气变化，以及7天内每12小时的天气信息。
成立台风洪水研究中心
应该指出的是，2003年成立的台湾灾害防救科技中心，其任务便包括研究如何预防和减轻台风、洪水在内的气象灾害和洪旱灾害。之所以把其中的台风和洪水挑出来，单独列为研究对象，是鉴于台湾岛位于亚洲大陆边缘，接近西太平洋赤道海区，恰好处在热带生成的台风经常移动的路径上，因此这里每年都会发生数起甚至十几起规模较大的风灾，又由于岛内多山，随之带来巨大的洪水和泥石流灾害，几乎每年屡屡给岛内一些地区造成重大生命和财产损失，在数量上几乎占所有自然灾害的80%以上，且灾害类型与其他自然灾害有所不同，必须引起格外的重视。
2007年1月，台湾科技主管部门决定成立“台风洪水研究中心筹备处”，最初暂设在新竹科学工业园区内，2008年5月迁入位于台中科学园区的现址（台中市中部科学工业园区科园路22号3楼）。
2009年8月莫拉克台风带来的“八八风灾”给全台湾留下惨痛的记忆。3天内在南部山区降下30，000mm雨量，相当于台湾一年份的雨量；部分地区每小时降雨量逼近100mm，打破岛内历史上十大单日最大降雨量纪录，导致高雄小林全村遭泥石流掩埋、知本金帅饭店在众目睽睽下轰然被冲倒进滚滚溪流中。不过短短3、4天，莫拉克台风至少造成全台湾619人死亡、超过164亿元新台币损失。极端气候的恐怖，深深烙印在人们心中。
9月17日，李清胜正式接掌台风洪水研究筹备处，当时全部人员还只有25人，立刻成为全台湾关心的焦点。因此，台洪中心除了设定建立本土数值模式等长期研究目标外，也以灾害预警为主，将提升台洪灾害雨量的预测能力订为立即投入的短期目标，希望以更精准的雨量预估协助防救灾动员决策，减少民众生命财产的损害。
2011年4月，该中心正式成立，并于当年8月17日举行揭牌仪式，中心主任为李清胜，拥有工作人员42人，每年科研经费8000多万元新台币。根据成立宗旨，该中心以“构建核心能力、深化台洪前瞻研究、开发台洪灾害模拟关键技术”为主要任务，并致力于发展数字天气模拟、定量降雨预报、大气水文整合模拟及前瞻观测技术等四项核心技术，积极朝减轻台洪灾害对社会冲击程度的目标迈进。
为完成以上核心任务，该中心将建立“大气与水文整合研发平台”、“台洪灾害模拟与测试整合资讯平台”及“前瞻观测技术”等核心能力和设施列为首要任务。前两者通过结合台湾学研能力的跨领域整合，是岛内未来可完整支持大气水文学术研究与台洪预报技术开发的整合平台。
尚在筹备阶段，台湾台风洪水研究中心中心便已于2009年开始建立中尺度模式四维变分资料同化实时模拟系统，并在台风靠近台湾时启动此模拟系统预测台风路径，测试案例包括当年的芭玛台风与卢碧台风，结果显示该系统对台风路径预测有不错的成果。
在建立大气—水文实时模拟系统方面，他们以WRF V3.1版大气模式以及WASH123D水文模式进行每日两次72小时的实时模拟工作，扣除资料接收与模拟时间，该系统预估可提供前置时间63小时的雨量流量预估结果供相关部门参考。
自成立以来，该中心主要开展台风定量降雨数值模式系集预报技术研发，完成大气水文研究数据库的硬件建置、资料储存规划、平台开发与功能测试，除整合岛内现有资料外，也持续搜集岛内外大气水文模式格网化与观测资料，并持续结合“中央气象局”、台湾灾防中心及台大、中大、师大及文大的研究力量，在台湾高速网络与计算中心协助下，进行台风定量降雨数值模式系集预报实验，通过调整初始场扰动方法和资料同化策略，并增加预报实验的系集成员数，提升预报能力。
为改进数值预报模式，该中心自美国国家大气研究中心引进先进资料同化系统，藉以同化系统中的“福卫3号”GPS掩星资料，以历史暴雨个案进行初步测试。结果显示，系统同化“福卫3号”资料，对强降雨之空间分布、累积雨量预报有较佳的掌握，可补强传统观测资料的不足，改善台湾地区剧烈天气预报能力。
该中心自美国国家大气研究中心引进新一代高解析度全球大气数值模式MPAS，并在2013年台风季进行本土化测试。此模式在西北太平洋地区可提供15公里解析度的数值天气预报资料，解析度优于一般气象部门所使用的全球数值模式。测试期间，每日皆进行一次即时MPAS预报实验，除测试其稳定性外，也可通过与现有的作业模式进行对比，改进目前预报技术，提供更长期的天气趋势，以天兔台风为例，此模式可在6天前掌握台风趋势，有助于提前进行防灾预警工作。
除了致力于台风与洪水研究外，该中心筹备处亦积极推广台洪科普教育，包括举办“台风与洪水探索之旅”等活动10余场，吸引大量民众报名参加。
努力开拓新局面
台湾的台洪灾害以水患和泥石流为主，提升定量降雨预报技术为该中心重要工作目标之一，也是目前世界各国研究趋势，更是联合国世界气象组织天气研究计划的重点项目。李清胜在上任之初就向台湾各界承诺，该中心要将台湾预测定量降雨的预兆得分由当时的0.2～0.3提升至0.35～0.40。
所谓预兆得分是对降雨预判能力的技术能力指标，即将预报和观测交集的区域除以联集的区域，越好的预测能力得分就愈接近1。2012年，该中心的预兆得分已经达到0.39。
为了改进预报技术的前瞻研究，该中心与10位大学教授、气象局及灾防中心合作，研究新一代的定量降雨预报方法。由于现有预报模式并非完美，与真实大气仍有不同，甚至不同模式对相同的台风都会有不一样的表现。该中心研究人员利用不同模式、不同初始状况、不同物理参数设定，进行多模式成员的系集分析，运算出平均结果，以得到台风的路径与雨量预报。这说来简单，但系集中每一个模式都是研究人员经过精挑细选，与学术界及其他研究机构一再分析、讨论才决定使用。
2010年的梅姬台风，国际标准时间10月18日晚上，各国的预报都预估台风将往海南岛或香港方向前进，但台湾的台洪中心分析系集实验的结果，已预先掌握梅姬台风即将转向台湾的讯息，比世界各国主要气象预测单位领先了36小时。之后梅姬台风与东北季风产生共伴效应，造成宜兰苏澳地区的暴雨及苏花公路的意外事故。
该中心对台风路径与降雨的预测技术，在岛内许多防灾、水文、河川管理部门中逐渐打开知名度。自2012年起，一年365天，每天都会提供4次预报实验结果，提供给台湾交通、水利、农业，以及灾害防救部门作为未来决策的重要参考。
例如台湾公路管理部门以往只有观测雨量的资料，当他们看到雨量累积到一定程度时就赶快把路封起来，往往造成大量游览车在山路上进退维谷。如今公路路管理部门在收到该中心未来一年的预测资料后，觉得对封桥封路的决定很有帮助，希望藉由他们提供的实验资料，可加强对未来72小时封桥封路的判断。
除防灾预警技术研发外，台湾剧烈天气研究，特别是对台风暴雨的密集观测也是该中心所肩负的使命。2013年下半年，该中心在高雄杉林乡建立一座C频偏极雷达。这套系统包括目前全台少见的二维雨滴谱仪，利用光学技术来探测雨滴，可以量测雨滴大小、速度，推估在单位时间内的粒子大小分布。分析这些宝贵的山区观测资料，有助于加强科研人员对岛内地形降雨机制的了解。
这套雷达设施之所以要设在杉林乡，目的是接近山区，希望针对旗山溪上游做密集的观测。通过对梅雨、西南气流与台风期间山区降雨现象进行观测实验，可以协助提升气象雷达推估山区雨量的技术，对紧急应变时的0至3小时即时预报需求将大有帮助。
台风或梅雨锋侵台带来的淹水损失对台湾民众而言并不陌生。为了将降雨量预报转化成淹水指标，该中心投入大量人力研究开发出淹水潜势评估系统。这一系统是以地区承受到的雨量对比当地雨水下水道的承载能力等参数，进行淹水潜势评估。该中心正在积极与岛内多个县市当局所属防灾协作机构洽谈，希望通过合作的方式，建立本地淹水潜势评估系统，提升准确性及可预报度，减少生命财产的损失。
目前该中心结合水利主管部门及屏东科技大学等研究机构的研究结果，特别为屏东县当局开展订制化的淹水潜在危险评估，再配合地方降雨预报系统，让各项预测都可即时在网络上取得。屏东地区发生水灾时，除了暴雨外，还有潮汐、地层下陷等因素，都是影响淹水时间的变数，也是研究人员研发此评估系统时的挑战。
除了关注在降雨、气象、淹水之外，为了挑战更完善的模拟与评估系统，该中心另一项重要研究计划是“试验流域”，即了解台湾河川的特性细节。在美国已经有很多机构开展了试验流域研究，比较有名的是1977年的密西西比州Goodwin Creek流域，几十年来已累积了相当可观的资料与经验。台湾台风洪水研究中心目前正在与水利主管部门合作，在岛内选定了高雄的典宝溪与宜兰的宜兰河，作为试验流域第一期的观测流域，监测流域内降雨量、河川水位、河川流速及淹水深度。
其实台湾现有水文测量的研究型计划有很多，但是针对细部特定区域的长期量测比较少。试验流域的特色大致有三：一是普遍会做很长时间的监测；二是受观测的区域比较小，但量测重点相当明确；三是高密度的测站。例如宜兰河的流域面积不大，只有150平方公里，但有43个测站；而长时间的观测资料对模式的验证有很大帮助。
这是台第一次在如此小范围流域内建立如此多的监测点。过去历年台风造成的淹水情况，研究机构只能做事后的调查，不但无法知道确切的时间点，也没有办法知道即时的状况。目前通过该中心在重点区域设立的监测点，除了收集每分钟观测数据作为模式评估验证的依据外，也可提供河川管理部门即时掌握现场情形。
此外，他们利用船载式声波流速仪进行50场次含苏拉、苏力、潭美、康芮及天兔等台风事件的现场流量观测作业。此项高时空密度水文监测与全时流量观测资料可供进行流域水文地理模式的研发与校验，以发展高效能淹水预警技术，供制定防救灾决策时参考。
为配合防灾相关部门使用需求，该中心重新规划预报实验的资讯平台系统。新版系统可即时展示高解析度台湾地区天气图、台风路径与雨量分布及致灾性雨量机率，使用者也可依需求选取流域界、县市界或单点测站等不同展示方式，提高使用效率以协助提升政府防救灾的整体成效。
该中心还结合台湾水利主管部门及相关研究机构成果与技术，建立“台湾都市区淹水快速评估系统”，以具有雨水下水道系统的都会区和各大中城市作为评估对象，搜集雨水下水道系统的标准设计容量及都会区的地理资讯图层，依淹水可能性分为四个等级（高、中、低及不淹水），评估都会区在台风或暴雨下的淹水机率。
执行“追风计划”
台湾科技主管部门自2002年起便组织“台风重点研究计划”（也称“追风计划”），以增进对台风动力理论的了解，改进台风路径与降雨量预报准确度，每年都要针对数个台风进行飞机侦察及投送观测装置任务，直接飞到台风眼周围43，000英尺内的范围，以取得台风周围关键大气环境数据。所取得的数据会即时传送至台湾气象主管部门、美国国家环境预报中心、美国海军数值气象及海洋中心以及日本气象厅，并即时输入至上述气象机构的数值预报模式中，以期更准确地预报台风路径与分析台风暴风半径及雨带结构等。
台风洪水研究中心成立后，这项计划便由该中心承担。他们与台湾气象主管部门、台湾大学大气科学系等合作，共同执行台风飞机投落送观测计划。以2013年为例，当年共针对苏力、潭美、康芮、天兔及菲特等5个台风进行观测，总飞行时间1749分钟，成功投掷93个投落送仪，并将观测资料即时传回台湾气象主管部门。此计划有助于推估台风暴风半径与强度，并改善台风路径预报。研究统计显示，应用投落送观测可降低台风路径预报误差约8%至20%。
截止到目前，这项计划的成果已使得台湾气象主管部门TWRF台风数值模式预报改善约7.8%，改进美国国家环境预报中心全球电脑数值预报模式的24至72小时台风路径预测准确度达到10%～20%左右，同时还被成功用来验证及校正卫星与雷达等遥测资料，藉此提升遥测台风参数的可信度。此外，台湾科学家还创新提出海洋暖涡对于台风强度发展的理论，并在侵袭美国新奥尔良地区的卡特林娜飓风中得到印证。
台湾科技主管部门推动实施的另一项“台风洪水研究发展计划”，分5年（2009—2013年）执行，目的是提升台风、洪水观测技术，增进台风路径与强风、暴雨的预报资讯及洪水和坡地灾害的预警能力，并强化大气水文资料库的整合与应用。在台风洪水研究中心建立可移动式观测仪器，发展本土化数值模式，结合理论和应用研究，发展台风、暴雨及洪水的模拟和预报技术，以协助减少台洪灾害和水资源不足的冲击。
该中心目前取得的重要成果包括：与台湾气象主管部门合作，利用“福卫3号”卫星观测资料，改进适合台湾复杂地形的高解析度大气数值模式，针对2008年以来台风个案进行测试，进行短时系集预报更新模式背景误差，用以改进台风路径预报的精确度；搜集台风降雨的雨滴谱资料，利用相位雨量估计方法进行台风降雨雨量估计测试，分析2010年以来台风的雷达观测资料，研发极短时预报（0～6小时）的台风与暴雨预报技术；建立大气水文整合即时模拟系统，利用集水区模式承接大气模式所模拟的雨量资料，进行台风期间每日4次的72小时模拟，同时对2010年以来的台风数据进行分析，利用整合设定的自动化排程进行河川水位模拟测试与验证等工作，以提升水位模拟结果的准确度；以具有雨水下水道系统的台湾都会区为评估对象，搜集雨水下水道系统的标准设计容量及都会区的地理资讯图层，建立“台湾都会区淹水快速评估系统”，以利于汛期迅速提供可靠水位资讯；由台湾台风洪水研究中心整合岛内现有资料，开展台风定量降雨数值模式系集预报实验，建立大气、水文微气象观测数据库，协助模式地表参数的推估，提供灾防部门应变作业时可参考的资讯，协助提升灾害防救效能。
为补强海上资料，该中心研究人员利用将GPS掩星资料转换成天气资料的新技术，在作业单位现有预报模式架构下，改进资料同化系统中GPS掩星资料品质检定流程，以及测试不同观测之物理量等方式，系统性应用并评估国研院太空中心“福卫3号”GPS掩星资料对剧烈天气系统预报的影响。结果显示运用GPS掩星资料可降低台风路径、移动速度预报的误差，尤其是路径出现较大转折或导引气流不明显的台风。利用GPS掩星资料，可降低72小时台风路径预报误差约5%～10%，提早掌握灾害可能产生地点与时间，启动防台减灾工作，协助减少民众生命财产的损失。