高考申論題 109年 [氣象] 大氣測計學(包括傳統觀測與遙測)

第一題

📖 題組：
四、探空圖中經常可以看到混合層（mixing layer），㈠請說明是什麼因素導致混合？均勻混合（well mixed）之後有那些物理量會變得相當一致？（10分）㈡探空圖上如何判別均勻混合層（well mixed layer）？（10分）

📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (一)

請說明是什麼因素導致混合？均勻混合（well mixed）之後有那些物理量會變得相當一致？（10分）

考生看到此題應先聯想大氣邊界層（Planar Boundary Layer）中『亂流（Turbulence）』的兩大生成機制：地表加熱引起的熱力浮力，以及地表摩擦與風切引起的動力機械作用。接著運用大氣熱力學原理，思考在乾絕熱垂直混合過程中，哪些『守恆量』（如位溫、水氣混合比）會隨高度變得均勻不變。

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【破題】混合層（Mixing layer）主要存在於行星邊界層內，其形成仰賴大氣中的亂流（Turbulence）將熱量、水氣與動量進行垂直方向的充分攪拌與傳遞。【論述】

探空圖上如何判別均勻混合層（well mixed layer）？（10分）

判斷均勻混合層的關鍵在於將『保守物理量（位溫、水氣混合比）』轉換為『探空圖（如斜溫圖）上的等值線特徵』。考生應從溫度曲線（對應乾絕熱線）、露點曲線（對應等飽和混合比線）以及混合層頂部的邊界特徵（逆溫與濕度驟降）三個維度進行作答。

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【破題】在探空圖（如實務常用的斜溫圖 Skew-T log-P diagram）上判別均勻混合層（Well mixed layer），核心原則是尋找「位溫（$\theta$）」與「水氣混合比（$r$）」隨高度保持常數的圖解特徵。【論述】