高考申論題
111年
[氣象] 大氣動力學
第 四 題
四、何謂條件不穩度?繪製條件不穩定大氣垂直分布的位溫(θ )、相當位溫(θe)與飽和相當位溫( θe* ),並解釋圖特性與不穩度條件。解釋邊界層在不穩度扮演的角色。(20 分)
📝 此題為申論題
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看到條件不穩度,應立刻聯想環境溫度遞減率介於乾、濕絕熱遞減率之間的物理定義。解題需利用守恆物理量($\theta$、$\theta_e$、$\theta_e^*$)隨高度的變化特徵來作圖並定義不穩度,最後結合大氣動力學概念,說明邊界層的熱力(水氣與感熱)與動力強迫作用(抬升機制)對深對流發展的關鍵觸發角色。
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【破題】「條件不穩度」是指大氣環境溫度遞減率介於乾絕熱與濕絕熱遞減率之間的狀態,亦即大氣環境對未飽和氣塊是穩定的,但對飽和氣塊則是不穩定的。 【論述】 一、條件不穩度之物理定義
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條件不穩度與邊界層
💡 環境遞減率介於乾濕絕熱間,飽和氣塊具正浮力之狀態。
- 定義:環境溫度遞減率滿足 Γs < Γ < Γd,乾穩定而濕不穩定。
- 熱力曲線:θ 隨高度增加(乾穩定),θe* 在中低層隨高度遞減。
- 判定標準:當氣塊 θe > 環境 θe* 時,氣塊具正浮力釋放 CAPE。
- 邊界層功能:累積高 θe 水氣(燃料)並透過動力抬升越過 LFC。