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普考申論題 105年 [氣象] 天氣學概要(包括基礎天氣分析與基礎大氣動力學)

第 一 題

📖 題組:
高層噴流條(jet streak)的入區常伴有明顯的鋒生作用,試回答下列相關問題: (一)該區域為何會有鋒生作用?試說明之。(5 分) (二)由地轉調整的觀點,試繪跨越入區之南北向垂直剖面圖,並討論其所伴隨之環流與垂直運動分布,及其作用為何(含平流層內者)?(10 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

該區域為何會有鋒生作用?試說明之。(5 分)

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面對噴流入區的鋒生問題,考生應從「運動學」與「動力學」雙管齊下。首先想到噴流入區特有的「匯流場(confluence)」會擠壓等溫線使其密集;其次聯想到氣流加速產生的「高層非地轉風」,進而引發熱力直接次環流,其低層補償氣流會使冷暖空氣進一步輻合,加劇水平溫度梯度。

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【破題】高層噴流條入區伴隨明顯的鋒生作用,主要源自於該區域水平氣流的「匯流效應」以及動力不平衡所激發的「熱力直接次環流效應」。 【論述】 一、運動學機制(匯流場效應):

小題 (二)

由地轉調整的觀點,試繪跨越入區之南北向垂直剖面圖,並討論其所伴隨之環流與垂直運動分布,及其作用為何(含平流層內者)?(10 分)

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看到「噴流條入區」、「地轉調整」及「次級環流」,應直覺聯想到氣塊進入入區時因加速不及而產生「次地轉風」,進而在高層產生由暖區指向冷區的非地轉風。解題時需依序描述:(1)高層非地轉風引發的質量輻合/輻散;(2)配合連續方程式推導出對流層內的「熱力直接環流(暖升冷降)」分佈;(3)剖析此環流在動能轉換、鋒生及平流層-對流層交換(對流層頂摺疊)上的物理作用。

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【破題】 高層噴流條入區因氣塊順流加速,導致科氏力無法即時平衡氣壓梯度力,在地轉調整過程中產生跨等壓線的「非地轉風」,進而激發出一個跨越噴流軸的「熱力直接次級環流(Thermally Direct Circulation)」。 【論述】

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