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：
試回答下列有關鋒面（front）的問題： (一)鋒面的定義為何？（5 分） (二)鋒面可分為活躍鋒與不活躍鋒，試問此兩者如何區分？（5 分） (三)已知控制鋒面斜率之「馬古列斯」（Margules）公式可表為：$\tan \phi = \frac{dz}{dy} \approx \frac{f}{g} \frac{\bar{T} \Delta u_g}{\Delta T}$ 試說明式中各參數，並應用此式，比較典型中緯度冬季冷鋒與臺灣梅雨季滯留鋒面的特徵與斜率差異為何？（5 分） (四)觀測所見之中緯度地面鋒面，其鋒面特徵可集中於一極窄之窄帶。試由鋒生與地轉調整觀點，說明導致此鋒面窄化之原因與過程為何？（10 分）
試回答下列有關鋒面（front）的問題： (一)鋒面的定義為何？（5 分） (二)鋒面可分為活躍鋒與不活躍鋒，試問此兩者如何區分？（5 分） (三)已知控制鋒面斜率之「馬古列斯」（Margules）公式可表為：$\tan \phi = \frac{dz}{dy} \approx \frac{f}{g} \frac{\bar{T} \Delta u_g}{\Delta T}$ 試說明式中各參數，並應用此式，比較典型中緯度冬季冷鋒與臺灣梅雨季滯留鋒面的特徵與斜率差異為何？（5 分） (四)觀測所見之中緯度地面鋒面，其鋒面特徵可集中於一極窄之窄帶。試由鋒生與地轉調整觀點，說明導致此鋒面窄化之原因與過程為何？（10 分）
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
鋒面的定義為何？
思路引導 VIP
解答鋒面定義時，切忌只寫「冷暖氣團的交界」。應從天氣學與大氣動力學角度，精確指出其為「密度（或溫度、位溫）不連續的狹窄過渡帶」，並補充其空間量級（長達數千公里）與物理診斷特徵（如氣旋式風切、水平溫度梯度極大區）。
小題 (二)
鋒面可分為活躍鋒與不活躍鋒，試問此兩者如何區分？
思路引導 VIP
看到「活躍鋒與不活躍鋒的區分」，應立即聯想到鋒面系統的垂直運動特徵與伴隨天氣的劇烈程度。解題時可從「動力機制（垂直速度與次級環流強度）」與「天氣特徵（雲系發展與降水）」兩個面向進行對比。
小題 (三)
已知控制鋒面斜率之「馬古列斯」（Margules）公式可表為：$\tan \phi = \frac{dz}{dy} \approx \frac{f}{g} \frac{\bar{T} \Delta u_g}{\Delta T}$
試說明式中各參數，並應用此式，比較典型中緯度冬季冷鋒與臺灣梅雨季滯留鋒面的特徵與斜率差異為何？
思路引導 VIP
看到這題，首先要能精準解釋馬古列斯公式中每個物理量的意義，並指出該公式建立在「地轉平衡」與「流體靜力平衡」的基礎上。接著，利用公式中各變數（特別是科氏力參數 f 與溫度差 ΔT）的量級差異，對比中緯度典型冷鋒（斜壓性強）與臺灣梅雨鋒面（溫度梯度極弱、呈現風切線特徵）的結構與斜率差異。
小題 (四)
觀測所見之中緯度地面鋒面，其鋒面特徵可集中於一極窄之窄帶。試由鋒生與地轉調整觀點，說明導致此鋒面窄化之原因與過程為何？
思路引導 VIP
看到鋒面窄化（Scale contraction），應立刻聯想到「大尺度形變流場鋒生」與「Sawyer-Eliassen次級環流」。解題關鍵在於說明大尺度鋒生破壞熱力風平衡後，大氣為進行地轉調整而激發次級非地轉環流，其低層輻合與溫度梯度間產生的「非線性正回饋」機制，最終導致鋒區尺度急遽縮小。