高考申論題
107年
[氣象] 大氣動力學
第 四 題
何謂羅士培參數(Rossby number)?說明如何從此參數值的大小判斷我們有興趣的系統其:(←水平尺度的大小(是大尺度?中尺度?小尺度?);(二)相對渦度(relative vorticity)與行星渦度(planetary vorticity)之間的關係;(三)輻散(divergence)與絕對渦度(absolute vorticity)之間的關係;四系統的平流時間尺度(advection time scale)與地球自轉的時間尺度之間的關係。(20分)
📝 此題為申論題
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看到羅士培參數(Rossby number, $R_o$),首先應想到其核心定義為「慣性力與科氏力的比值($R_o = U/fL$)」。解題時,利用尺度分析(Scale Analysis)的手法,將題目所問的四個子題分別轉換為特徵物理量(如 $L, U, f, \zeta, D$)的比例關係,並依據 $R_o$ 的大小($\ll 1, \sim 1, \gg 1$)來論證系統的動力特性。
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【破題】羅士培參數(Rossby number, $R_o$)為大氣動力學中極為重要的無因次參數,定義為「特徵水平風速($U$)」與「科氏參數($f_0$)及特徵水平尺度($L$)乘積」之比值,即 $R_o = \frac{U}{f_0 L}$。其物理意義代表流體運動中「慣性力(平流加速度)」與「科氏力」的相對大小。 【論述】 一、何謂羅士培參數
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