高考申論題
108年
[氣象] 大氣動力學
第 二 題
請試述何謂熱力風平衡?若北半球南北剖面的熱力風平衡被輻射淨加熱(熱帶區域)淨減溫(中高緯度)而破壞,請詳述會產生何種次環流以及如何恢復新的熱力風平衡?若熱力風平衡被斜壓不穩定的南北熱交換破壞,請詳述會產生何種次環流以及如何恢復熱力風平衡?(15分)
📝 此題為申論題
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看到此題,應先寫下結合地轉平衡與靜力平衡的「熱力風方程式」作為論述核心。接著應用大氣動力學中的「次環流(Secondary Circulation)調節機制」:當熱力強迫或渦度強迫改變溫度場時,系統會脫離平衡;為恢復平衡,大氣會產生經向翻轉環流,透過其水平分支的「科氏力加速」來改變緯向風切,並透過垂直分支的「絕熱冷熱效應」來微調溫度梯度,最終達到新的熱力風平衡。
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【破題】 熱力風平衡(Thermal Wind Balance)是大氣大尺度環流的基石,為「地轉平衡」與「靜力平衡」結合的診斷關係,描述了水平溫度梯度與地轉風垂直風切之間的物理聯繫。當此平衡被非絕熱加熱或動力熱交換破壞時,大氣會激發「次環流(Secondary Circulation)」來重新分配動量與熱量,以恢復新的平衡狀態。 【論述】
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