高考申論題
107年
[氣象] 天氣學(包括天氣分析與天氣預報)
第 一 題
📖 題組：
試回答下列關於等熵位渦（isentropic potential vorticity）之問題： (一)何謂等熵位渦？試寫出其數學式並加以說明。（5 分） (二)試應用等熵位渦的平流概念並繪圖說明，中緯度西風帶內長波向西移行之機制為何？（5 分） (三)試由等熵位渦之觀點，繪圖解釋（說明）中緯度溫帶氣旋的自我發展過程。（10 分）
試回答下列關於等熵位渦（isentropic potential vorticity）之問題： (一)何謂等熵位渦？試寫出其數學式並加以說明。（5 分） (二)試應用等熵位渦的平流概念並繪圖說明，中緯度西風帶內長波向西移行之機制為何？（5 分） (三)試由等熵位渦之觀點，繪圖解釋（說明）中緯度溫帶氣旋的自我發展過程。（10 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
何謂等熵位渦？試寫出其數學式並加以說明。
思路引導 VIP
看到「等熵位渦」，應立刻聯想 Ertel 位渦在等位溫（等熵）座標系下的表示法。作答時需點出其在絕熱無摩擦條件下的「守恆特性」，並精確寫出結合絕對渦度與靜力穩定度的數學公式，逐項解釋物理意義。
小題 (二)
試應用等熵位渦的平流概念並繪圖說明，中緯度西風帶內長波向西移行之機制為何？
思路引導 VIP
看到長波向西移行，應直覺聯想到「行星渦度梯度（β 效應）」與「Rossby 波的退行」。解題時，先在腦中或草稿紙上畫出水平面的正弦波狀流線（標示波谷、波脊與風向），再利用等熵位渦守恆的觀念，分析波谷與波脊兩側的位渦平流正負值，最後說明相對渦度的局地變化如何使波型相對於平均氣流向西傳播。
小題 (三)
試由等熵位渦之觀點，繪圖解釋（說明）中緯度溫帶氣旋的自我發展過程。
思路引導 VIP
本題測驗「位渦思考(PV thinking)」在斜壓不穩定（溫帶氣旋生成）上的應用。解題關鍵在於說明「上層正位渦異常」與「低層表面暖異常（等效正位渦）」如何透過誘發氣旋式風場互相平流放大，並務必以文字清楚描述垂直剖面圖的座標軸與等值線繪製細節，強調有效位能的轉換。