高考申論題
109年
[氣象] 天氣學(包括天氣分析與天氣預報)
第 ㈡ 題
📖 題組：
請試述下列名詞之意涵：（每小題5分，共15分） ㈠乾絕熱中性（dry neutral） ㈡過冷水（supercooled water） ㈢動力對流層頂（dynamical tropopause）
請試述下列名詞之意涵：（每小題5分，共15分） ㈠乾絕熱中性（dry neutral） ㈡過冷水（supercooled water） ㈢動力對流層頂（dynamical tropopause）
過冷水（supercooled water）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
看到「過冷水」，應立刻點出其物理定義（溫度低於0℃但仍為液態），並解釋其維持機制（缺乏冰核）。在論述上，務必連結其在天氣學中的重要性，如冷雲降水機制（貝吉龍過程）及航空氣象的重大危害（飛機積冰）。
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「過冷水（supercooled water）」指溫度已降至冰點（0℃）以下，但因環境中缺乏足夠的冰核（Ice Nuclei, IN）供其附著結冰，導致相態未能轉變為固態，而仍維持液態的水滴。特徵包含：(1) 熱力極度不穩定：一旦接觸到冰核或物體表面（如飛機機身），會迅速發生相變凍結並釋放潛熱。(2) 大氣存在範圍：通常存在於 0℃ 至 -40℃ 的冷雲（cold cloud）中，若溫度降至 -40℃ 以下，則會發生均質核化（homogeneous nucleation）自發性凍結成冰。實務應用為：在天氣學上，過冷水與冰晶因飽和水氣壓的差異（冰面飽和水氣壓低於水面），是觸發「貝吉龍過程（Bergeron process）」導致中緯度冷雲降水的核心機制；在航空氣象中，過冷水是造成飛機積冰（aircraft icing）的主要元凶，會改變機翼氣動力特性，嚴重威脅飛航安全。