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高考申論題 106年 [氣象] 氣候學(包括氣象統計)

第 一 題

📖 題組:
地球能量收支決定氣候系統的變異。試說明:(每小題 10 分,共 30 分) (一)大氣層頂能量收支平衡的特徵。 (二)地球地表能量收支的特徵。 (三)全球暖化形成的原因。
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

大氣層頂能量收支平衡的特徵。

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看到「大氣層頂能量收支」,首先應聯想能量守恆定律在氣候系統邊界的應用,即「太陽短波輻射輸入」與「地球長波輻射輸出」的平衡關係。接著,必須點出其「緯度分佈不均」的特徵(低緯盈餘、高緯虧損),並延伸至這股熱力不平衡如何轉化為動力機制,驅動全球大氣與海洋環流進行經向熱量輸送。

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【破題】 大氣層頂 (Top of Atmosphere, TOA) 的能量收支,是決定地球氣候系統熱力狀態與動力環流的根本驅動力,其核心特徵在於全球總量的長期動態平衡以及空間(緯度)上的不平衡。 【論述】

小題 (二)

地球地表能量收支的特徵。

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看到地表能量收支,應立即聯想到能量平衡方程式:淨輻射(Rn) = 潛熱(LE) + 感熱(H) + 地表熱傳導(G)。論述時需分層次:先說明輻射項的特徵(短波吸收多、長波因溫室效應流失少,導致淨輻射為正),再說明非輻射項如何平衡(以潛熱通量為主導,感熱為輔),最後點出此收支機制的氣候學意義(驅動水循環與大氣環流)。

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【破題】地球地表能量收支由輻射通量與非輻射通量(湍流熱通量)共同組成,維持地表長期的熱力平衡。其核心物理方程式可表述為:淨輻射(Rn) = 潛熱通量(LE) + 感熱通量(H) + 地表熱通量(G)。 【論述】 一、輻射通量特徵:地表具「淨輻射盈餘」

小題 (三)

全球暖化形成的原因。

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作答本題必須扣緊題組背景「地球能量收支」。不要只寫「人類排放二氧化碳」,應從物理機制切入,比較「正常狀態的自然溫室效應」與「異常狀態的人為輻射強迫」,並說明長波輻射截留如何導致能量收支不平衡(進入大於輸出),最後輔以氣候系統的正回饋機制(如冰雪-反照率回饋)來完善論述。

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【破題】 全球暖化的核心物理機制在於「人為溫室氣體增加」破壞了原有的「地球能量收支平衡」,使氣候系統產生正的輻射強迫力(Radiative Forcing),導致多餘熱能不斷在地表與大氣系統內累積。 【論述】

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