高考申論題
106年
[氣象] 大氣動力學
第 一 題
📖 題組：
試問下列與梯度風平衡有關之問題：（每小題 5 分，共 20 分）
試問下列與梯度風平衡有關之問題：（每小題 5 分，共 20 分）
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
梯度風平衡有何特性？
思路引導 VIP
解題應從自然座標系下的『梯度風方程式』出發，寫出氣壓梯度力、科氏力與離心力的三力平衡關係。接著分析其物理特性，特別強調在氣旋與反氣旋系統中的『次地轉』與『超地轉』特徵，以及高低壓系統的風速與氣壓梯度限制。
小題 (二)
梯度風和地轉風間關係為何？
思路引導 VIP
看到此題，應立即寫出自然座標系下的地轉風與梯度風方程式，將兩者聯立找出數學關係式。接著依據曲率半徑（R）的正負號或極限值（R趨近無限大），討論氣旋（低壓）與反氣旋（高壓）系統中的「次地轉」與「超地轉」現象，賦予數學式實際的大氣動力物理意義。
小題 (三)
正常高壓情況下氣壓梯度是否受到限制，為什麼？
思路引導 VIP
看到梯度風平衡與高壓限制，應立刻聯想自然座標系下的水平運動方程式。透過列出高壓系統中氣壓梯度力、科氏力與離心力的一元二次平衡方程式，分析其判別式條件大於等於零，即可推導出氣壓梯度的數學上限，再輔以風速一次項與二次項增長率差異來解釋物理機制。
小題 (四)
何謂異常高壓和異常低壓？
思路引導 VIP
面對此題，應先寫出自然座標下的「梯度風方程式」，並利用二次方程式公式解求出風速 V 的兩個數學根。接著，透過當氣壓梯度力趨近於零時，風速是否能退化回「地轉風（V→0）」來定義「正常」與「異常」。最後，務必清晰闡述各項力（科氏力、氣壓梯度力、離心力）的收支平衡關係，並補充其在實際大氣中的物理意義（如異常低壓對應反氣旋型龍捲風）。