高考申論題
110年
[氣象] 天氣學(包括天氣分析與天氣預報)
第 五 題
下圖為北半球冬季某時刻，上對流層之氣流線（細黑色實線）及鋒面（粗黑色虛線，附近有噴流）示意圖。今有三個小空氣塊，A 在暖區，B 和 C 在冷區。請以水平投影及垂直剖面圖，分別描繪這三個小氣塊之移動路徑應為何？要說明其理由。圖中 I 及 II 分別代表本層之槽後與槽前的區域。試以渦度方程來論述這兩個區域之輻散度分布。（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題測驗中緯度斜壓波與高空噴流的動力機制。首先，需辨識出區域 I 為槽後（噴流入口區），氣流的匯合會導致鋒生，激發「熱力直接環流」，使暖區氣塊（A）被迫上升並向極地移動，冷區氣塊（B、C）下沉並向赤道移動。其次，利用簡化渦度方程，分析氣塊經過脊與槽時相對渦度的變化，推導出槽後（區域 I）輻合、槽前（區域 II）輻散的動力結論。
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【解題思路】結合噴流入口區的次級環流（Secondary Circulation）理論來解釋氣塊的立體移動路徑；並利用簡化之絕熱無摩擦渦度方程，推導綜觀尺度下槽脊之間的輻散度分布。 【詳解】 一、氣塊 A、B、C 之移動路徑與物理理由
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噴流環流與渦度方程
💡 結合次級環流與渦度方程分析氣塊路徑與高層輻散場。
| 比較維度 | 區域 I (槽後/脊前) | VS | 區域 II (槽前/脊後) |
|---|---|---|---|
| 相對渦度變化 | 負轉正（增加） | — | 正轉負（減少） |
| 絕對渦度趨勢 | dη/dt > 0 | — | dη/dt < 0 |
| 高層輻散性質 | 水平輻合 | — | 水平輻散 |
| 垂直運動傾向 | 下沉（有利高壓） | — | 上升（有利低壓） |
💬高層渦度平流決定了輻散分布，進而主導地面天氣系統的發展與消長。
