東風射馬耳

地科講義解答-千變萬化的天氣

• ※氣壓與空氣的流動
  氣壓：單位面積上空氣柱的重量，即P＝F/A。
  測量氣壓的工具：水銀氣壓計。
  氣壓的單位：國際通用帕斯卡（Pa）作為壓力單位（1Pa＝1N/m²）。
  氣象界則以百帕（hPa）作為氣壓單位。
  1百帕＝100帕＝100 ×1牛頓/平方公尺＝100 ×1N/m²。
  1大氣壓是指緯度45度的海平面，溫度為0℃時的空氣壓力。
  1大氣壓 ＝76cm-Hg＝約1013百帕 ＝1033.6 gw/cm²
  大氣層垂直方向的氣壓變化：高度越高，因空氣柱氣體越少，故氣壓越低。
  大氣層水平方向的氣壓變化：同一高度，若空氣柱氣體密度大，氣壓越高。
   
  空氣流動

1. 溫度不同或氣壓改變，都可以形成空氣流動。
2. 空氣垂直方向的運動，習慣上稱為氣流。
   打開冰箱的冷凍庫，可以看到冷冷的白煙往下衝；
   寒冷的冬天洗熱水澡，可以看到熱氣不斷的往上升。
   因溫度的變化所造成的空氣流動，稱為熱對流。
3. 空氣水平方向的運動，習慣上稱為風。
   當同一高度（水平）的相鄰兩地氣壓不一至時，空氣會從高壓區流向低壓區，形成風。
4. 描述風必須包括風向與風速。
5. 風向是指風吹來的方向，一般是指離地約十公尺高空水平方向的風向。如風從西南方向吹來，即稱為西南風。
6. 測量風向，使用風向標。風標箭頭指處即為風向。
7. 風速即風力，是指 單位時間內空氣流動的距離，以 公尺 / 秒 為單位。
8. 空氣從高壓區流往低壓區而產生風。當兩處地方的氣壓相差越大，風速會越高、風力越強；相反來說，當兩處地方的氣壓相差細小，風速會較低、風力徵弱。
9. 測量風速，使用風速計。

 
等壓線 

1. 在天氣圖上，把具有相同氣壓的位置用線連接的平滑曲線，稱作等壓線。
2. 在同一條線上的各地點，那裏的海平面氣壓都是相等的。
3. 通常等壓線的間距為4個百帕。
4. 等壓線必定是封閉的平滑曲線。
5. 不同數值的等壓線不會相交。
6. 在等壓線閉合起來的地區，如果氣壓高於周圍，就稱爲高氣壓；
   若氣壓低於周圍，則稱爲低氣壓。
7. 高氣壓、低氣壓的是與周遭氣壓相互比較（相對的）而得，非絕對值。
8. 高氣壓，簡稱高壓，以「H 」符號表示。
   低氣壓，簡稱低壓，以「L 」符號表示。
9. 在高壓中心（H）處氣壓最高，越向外氣壓越低；反之，在低壓中心（L）附近，氣壓最低。
10. 這種等壓線的疏密程度表示了單位距離內氣壓差的大小，稱爲氣壓梯度，等壓線愈密集，表示氣壓梯度愈大，風速越強。
11. 各地的氣壓如果發生了高低的差異，也就是說兩地之間存在氣壓梯度的話，氣壓梯度就會把兩地間的空氣從氣壓高處的一邊推向氣壓低處的一邊，於是空氣流動起來，風産生了。

 
影響風向的因素  

1. 氣壓梯度力：決定風向、風速。高壓向外吹；低壓往內吹。
2. 地球自轉偏向力：
   因地球自轉，對於地表附近運動的物體（如空氣、飛彈、海水等）造成一種偏向力，稱柯氏力。
   北半球偏右，南半球偏左。
   決定順時鐘轉或逆時鐘轉。
   北半球：高壓，順時鐘；低壓，逆時鐘。
   南半球：高壓，逆時鐘；低壓，順時鐘。
3. 地表摩擦力：風向與等壓線夾角。
4. 北半球高氣壓：地面風向：順時鐘向外；垂直氣流：下沉；天氣：晴。
5. 北半球低氣壓：地面風向：逆時鐘向內；垂直氣流：上升；天氣：陰雨。
6. 近地面高壓中心附近的空氣向外流出，其上方的空氣便降下來填補，形成下沉氣流。空氣下沉時，由於溫度上升，空氣中的水蒸氣不易達到飽和，不利雲的發展，所以天氣通常較為晴朗。
7. 低壓中心附近不斷有空氣向內匯聚，空氣受擠壓而上升，形成上升氣流。空氣在上升過程中，溫度下降，空氣中的水蒸氣較易達到飽和，凝結成雲，因此，低壓中心附近較容易出現陰雨的天氣狀況。
    
   地面天氣圖：
   以海平面為基準，將地面觀測的氣象資料填在地圖上，包括：風向、風速、溫度、溼度、氣壓、天氣及雲量等。可以用來提供判定與分析高氣壓、低氣壓、鋒面等天氣系統之依據。

※如何由地面天氣圖判斷風向
1.判斷等壓線的氣壓值：等壓線有時只標個位數及十位數，因一大氣壓約為1000百帕，故00表示1000百帕；10表示1010百帕；90表示990百帕。
2.由氣壓值判斷為高氣壓系統或低氣壓系統。
3.判斷當地為北半球或南半球：

北半球H，風向順時鐘；北半球L，風向逆時鐘；

南半球H，風向逆時鐘；南半球L，風向順時鐘。
4.在要判斷風向的地點畫上『十』字，表示東西南北的方向。
5.若天氣圖上有標示經緯線，則平行經線為南北向，平行緯線為東西向。
6.風向沿著等壓線吹：若要判斷風向的地點無等壓線經過，則以兩側的等壓線為參考，畫出平行線。
7.指向『十』字中心，以箭頭『＞』畫出風向。
8.因受地面摩擦力影響，實際風向會與等壓線夾一小角度，故沿著等壓線的風向會偏向外（H）或偏向內（L）。
在海平面上取小夾角；在地形起伏變化大的地區取較大夾角。

※如何由地面天氣圖判斷風速
等壓線越密，風速越大。

【動腦時間】
1.若圖為等高線圖（單位：公尺），圖上有A～E五個地點。請問自A地至何地的坡度最陡？此等高線圖的地形為何？A到E，山丘。
2.如果將圖改為等壓線圖（單位：百帕），則A點至何點在單位距離內的氣壓差值最大，意即該區可能風速比較大或小？又A處為高壓中心或低壓中心？
3.標示出B、C、D、E四處的風向B（西至西南）、C（東至東北）、D（北至西北）、E（南至西南）
4.圖為東亞與澳洲地區某月分的地面平均氣壓分布狀況，請根據圖回答下列問題：

1.甲地和乙地分別為高壓中心或低壓中心？甲（低）乙（高）

2.甲地和乙地分別伴隨著上升氣流或下沉氣流？甲（上升）乙（下沉）

3.推測甲地和乙地的天氣狀況大致如何？甲（陰雨）乙（晴朗）

4.該月分臺灣地區的平均風向大約為何？南風、西南風

氣團
1.當一大團空氣停留在廣大的地區（一、二千公里以上）一段時間後，當它的濕度與溫度等性質在相似且均勻的一團空氣，稱為氣團。
2.形成氣團的區域稱為氣團源地。

易形成氣團的地區：地形廣闊單調，例如沙漠，海洋。

氣團的性質：緯度高，溫度低；緯度低，溫度高；陸地，乾；海洋，溼。

氣團形成後，通常都會離開氣團源地，因此其性質會隨著所經過的地理環境而改變。例如冷氣團移往較低緯度時，較底層的氣體容易受熱；大陸氣團經過海面時，溼度也會因為吸收水氣而增加。

 
影響臺灣的氣團：在兩種氣團交界的地區，天氣變化最為劇烈。

蒙古大陸氣團：

冬季是來自西伯利亞、蒙古一帶的極地大陸氣團。

性質寒冷乾燥。

為高氣壓，天氣晴朗，但寒冷乾燥。

冬季北方的冷氣團勢力比較強，籠罩範圍大，而且溫度低，當它一旦影響到台灣，我們就會感到氣溫突然下降。

太平洋海洋氣團：

夏季有來自副熱帶太平洋上的熱帶海洋氣團。

性質溫暖潮濕。

夏季南方的暖氣團勢力比較強，籠罩範圍大。

為高壓，天氣晴朗，但潮濕悶熱。

臺灣的季風與天氣
世界上有許多地區的風向會隨季節交替而轉變，稱為季風。

臺灣附近的大陸冷氣團與海洋暖氣團勢力會因季節改變而有消長的情形，而使臺灣地區的風向隨季節交替而轉變。

臺灣地區每年10-4月受到大陸冷氣團的影響，而盛行東北季風；該氣團源自於西伯利亞、蒙古一帶，水氣少、溫度低，為高壓區。

東北季風經過海面時會吸收水氣，再加上臺灣的山脈主要呈南北走向，故常為臺灣北部、東北部及東部地區的迎風坡面帶來豐沛雨量；而西南部地區，因氣流受到中央山脈的阻擋，水氣無法抵達，所以天氣一般較為晴朗乾燥。高雄月平均降雨量明顯比臺北少。

臺灣夏季盛行西南季風和東南季風。

受太平洋暖氣團影響，天氣特徵是濕熱、午後雷陣雨頻繁，而且雨勢通常來得急、去得快。這是由於西南季風和東南風帶來暖溼的空氣，受到山區地形影響而抬升，或因地面受到太陽高溫照射，空氣對流旺盛，容易降雨，因此臺灣夏季常有午後雷陣雨。

 
※鋒面
 

1. 當兩個不同性質的氣團相遇時，由於氣團之間空氣的溫度、濕度及密度等因素差異甚大，交界處會形成過渡區，稱為鋒面。
2. 由於鋒面是冷暖空氣的界面，鋒面前、後氣團的性質相異，因此在鋒面兩側的溫度、濕度、氣壓和風向等差別很大，所以鋒面附近的大氣很不穩定，容易形成雲雨。
3. 冷空氣密度大，位於鋒面下方，暖空氣密度小，位於鋒面上方，所以鋒面是向冷氣團一側傾斜的。
4. 兩氣團的勢力大小會影響鋒面的移動狀況，依此可將鋒面分為冷鋒、暖鋒、滯留鋒、囚錮鋒等類別。
5. 影響臺灣天氣的鋒面主要是冷鋒和滯留鋒。

 
冷鋒
 

1. 冷氣團向暖氣團移動的鋒。
2. 當冷氣團前進時，冷空氣插入暖空氣的下部，把暖空氣向上抬升，迫使暖空氣後退。
3. 在冷鋒後方易形成垂直發展雲層（積雨雲），造成較大的雨量和雷電現象。降雨區在鋒線後邊，所以冷鋒過境時，會下雨。
4. 冷鋒過境後，冷氣團取代暖氣團的位置，氣溫下降，氣壓回升，天氣轉晴，風向轉為北風。
5. 台灣附近的冷鋒，多是從東北向西南延伸的，移動方向是向東或東南。
6. 冷鋒過境，臺灣地區氣溫降低、風速增強、風向改變、雲量增多等，降雨的可能性也大為增加。

 
暖鋒
 

1. 暖氣團向冷氣團移動的鋒。
2. 暖氣團沿著鋒面向上爬升，在暖鋒前方易形成水平發展雲層（層雲），造成連續性降雨。
3. 暖鋒過境後，暖氣團佔據冷氣團的位置，氣溫升高，氣壓降低，天氣放晴，風向轉為南風。
4. 暖鋒不經過台灣附近。但較高緯度的韓國與日本，則常受暖鋒影響。

 
滯留鋒
 

1. 冷暖氣團勢力均等，相持不下形成的鋒面呈滯留狀態。
2. 一般帶來陰雨連綿的梅雨天氣。
3. 每年五、六月春末夏初，太平洋暖氣團勢力逐漸增強，而蒙古冷氣團逐漸減弱，當兩者勢力相當，滯留鋒常在中國華南、臺灣附近地區徘徊、滯留，接連許多天陰雨，有時也會夾雜大雨，造成一些災害。
4. 梅雨給臺灣全省帶來雨水，補足各水庫的蓄水量，使我們免受缺水之苦。
5. 除了臺灣、中國華南以外，中國長江中、下游、韓國及日本等地區均有此天氣特徵。由於這個時期適逢長江中、下游一帶梅子成熟季節，因而稱為梅雨，因久雨物品易發霉，又稱霉雨。

 
天氣圖上冷鋒、暖鋒及滯留鋒符號
冷氣團勢力較強推動暖氣團前進。
符號用藍色三角形表示。尖端可標示鋒面移動的方向。
暖氣團推動冷氣團前進。
符號是用紅色半圓形表示。半圓形突起指向，可標示鋒面移動的方向。
冷氣團和暖氣團之兩股勢力相當，互不相讓，以致兩氣團間的鋒面南北徘徊或近乎停滯不動。
符號是紅藍線段，上有紅半圓和藍三角形符號。
 
 
臺灣的氣象災害
臺灣的氣象災害：寒流、梅雨、颱風、乾旱。

寒潮
 

1. 大陸冷氣團在冬季時勢力強大，並會向南移動。
2. 臺灣冬季的氣候主要是受到大陸冷氣團的影響，天氣較寒冷。如果冷氣團抵達臺灣時很強烈或是南下速度較快，容易造成各地氣溫遽降，稱為寒潮（俗稱寒流）來襲，若導致農作物凍傷、魚類大量死亡等災情，一般稱為「寒害」。
3. 臺灣的寒害通常發生在12月到次年2月間。

 
梅雨
 

1. 每年五、六月滯留鋒面，導致臺灣地區的天氣出現相對溼度大、雨量豐沛、雲量多、風速小等情形。
2. 梅雨的降雨是臺灣地區重要的水資源來源之一。以長期平均而言，臺灣地區除了東部以外，其他地區在梅雨期的降雨量大概占全年的25%～35%，對全年雨量的貢獻相當大。
3. 對於農業而言，梅雨的雨水是不可或缺的灌溉資源，然而梅雨也可能為局部地區帶來豪雨，造成嚴重積水；在山區容易引起山洪爆發、山崩及土石流，損毀道路、橋梁和房屋，人民的生命財產更遭受莫大威脅。
4. 在臺灣地區，梅雨為僅次於颱風的重大氣象災害。

 
颱風
 

1. 除了梅雨降雨外，台灣地區在夏季有百分之六十的雨水來自颱風，倘若沒有颱風，台灣將缺水出現乾旱現象。
2. 颱風驚人的破壞力堪稱臺灣地區最重大的氣象災害。
3. 每年七∼九月，夏、秋兩季是颱風較常侵襲臺灣地區的時期。
4. 颱風是一個低氣壓系統，由衛星雲圖可以看出颱風特殊的螺旋狀雲帶；而在地面天氣圖上，會看到一圈圈密集的封閉等壓線，越往圈內，氣壓數值越小。
5. 颱風的發源地一般在低緯度的溫暖海洋上，熱帶洋面溫度較高，蒸發旺盛。在充足的水氣與熱量供應等條件下，配合地球自轉的作用，可能發展為熱帶海洋性低氣壓，若繼續發展就形成颱風。
6. 侵襲台灣的颱風，大多發源於北太平洋西南海域，少數則來自南海，所以侵襲臺灣的颱風主要來自東南方或西南方。
7. 颱風對各地所造成的影響會因颱風路徑及地形因素而有所不同。
   例如：若颱風中心在台灣西北近海時，西部會有較強的風雨，而東部因中央山脈的屏障風雨較小。
   若颱風中心在東南方附近海域時，東部的風雨較強，西部則較弱。
   當颱風經過台灣海峽時，常會引進西南氣流，為局部地區帶來豪雨，造成災害。
8. 颱風移到陸地上時，因為受到地形（摩擦力）及水份減少，颱風就慢慢的減弱或消失了。另外，颱風移到高緯度的海面以後，也會因低層水氣的供應減少而減弱消失。
9. 颱風的生命期短者只一、兩天，長者可達二星期，自初生至消滅平均約四～五天。
10. 颱風是強烈低氣壓系統造成的暴風，一般颱風的直徑大小約在數百公里，颱風中心氣壓最低、無風無雨的區域，稱為颱風眼。越靠近颱風中心，強風暴雨的現象越明顯。
11. 當颱風中心自海上移至陸地時，稱為颱風登陸。因緊鄰颱風眼邊緣是雲層最厚、風速最強的區域，越往外圍，則風速越小，故颱風登陸地點多會發生嚴重的災害。
12. 中央氣象局依颱風中心附近最大風速，將颱風分為強烈（大於51.0m/s）、中度（32.7～50.9m/s）和輕度（17.2～32.6m/s）三類。

 
乾旱
 

1. 臺灣地區年平均降雨量約2500毫米，高出世界平均值，卻因降雨不均、地形陡峭、河川短急，水不易滲入地下，使水資源之利用有所限制，因此仍被列為世界缺水國家之一。
2. 臺灣的雨量主要由梅雨和颱風所帶來，故雨水集中在夏秋兩季。
3. 若梅雨期未帶來豐沛的雨量，又無法獲得颱風帶來的雨量補充，則政府就必須採取各種限水措施，來度過水荒難關。

 
天氣預報
 

1. 古人由生活經驗或觀察雲狀、風向和生物活動等來預測天氣的轉變，如從流傳至今的氣象諺語：「田嬰結堆，著穿棕簑」、「狗蟻搬徙走，大雨欲來到」等，承襲先民的經驗與智慧。
2. 氣象報告中常見的地面天氣圖，主要是依據各地氣象觀測站提供的氣壓、氣溫、溼度、降雨量、風向和風速等資料繪製而成。
3. 氣象人員還會利用探空氣球攜帶各式電子儀器，進行高空觀測，以獲取高空的氣壓、溫度、溼度、風向和風速等資料。另外，氣象雷達和衛星技術的發展，也大大提升人類預知天氣變化的能力。
4. 藉由地面天氣圖中鋒面和高、低氣壓的分布情形，並配合觀察衛星雲圖，我們可以粗略判斷天氣概況。

天氣狀況與雲量：
晴（0~4/10），多雲（5/10~8/10），陰（9/10~10/10）。

5. 降雨機率：指各預報區未來36小時內出現0.1 毫米或以上的降水機會，和降水時間以及面積是無關的。
6. 人體感覺舒適與否，和氣溫、溼度以及風速等因素有關。氣溫高而相對溼度低時，汗水容易蒸發，幫助散熱；但氣溫和相對溼度都高時，汗水蒸發較慢，不利散熱。因此，又溼又熱的天氣讓人倍覺高溫難耐；而冬天冷風直吹，皮膚表面因空氣流動，熱量流失，所以風速越大時，通常感覺越冷。
7. 大氣時時刻刻都在影響著自然環境與人類的生活，透過氣象儀器的精進，理論與經驗值的累積，學習以更科學的眼光來了解大氣的變化，才能做好充分的準備，順天而為，或將災害的損失減至最小。

 
※衛星雲圖
 

1. 衛星OES-9位於東經155度的赤道上空，距離地面約35,800公里。這顆衛星緊隨地球的自轉而運行，相對於地面是靜止不動的（故名地球同步衛星），因此可以24小時不斷拍攝地球上同一地區的雲圖。
2. 衛星雲圖主要有可見光（觀測低層的狀況），紅外線（觀測雲頂溫度及降水強度）。