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高考申論題 111年 [氣象] 天氣學(包括天氣分析與天氣預報)

第 一 題

📖 題組:
試回答下列有關鋒面之問題:
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

試繪垂直剖面圖,說明冷鋒囚錮的結構及此現象如何發生?(5 分)

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看到「冷鋒囚錮」,應立刻聯想挪威氣旋生命史中冷鋒追及暖鋒的動力過程。繪圖時必須清楚標出橫縱座標、三個氣團(冷、次冷、暖)的熱力屬性與邊界,並畫出等位溫線特徵。論述時需強調因冷空氣密度差異導致後方冷空氣下插的物理機制,以及伴隨的有效位能釋放。

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【破題】冷鋒囚錮(Cold Occlusion)發生於中緯度溫帶氣旋生命史的成熟至衰退階段,為移動較快的冷鋒追上移動較慢的暖鋒,且鋒後冷空氣密度大於鋒前冷空氣所致。 【論述】 一、垂直剖面圖結構說明

小題 (二)

觀測中所見之鋒面,隨高度向上均向冷空氣側傾斜。試說明造成此現象的理由有那些?又為何鋒面常在低層與高層較強,而在中對流層則較弱?(10 分)

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考生看到此題應先聯想「馬格列斯公式(Margules Equation)」與「流體靜力平衡/地轉平衡」來解釋冷重暖輕導致的鋒面傾斜。對於強度的垂直差異,需思考大氣的上下邊界條件:低層受「地表摩擦與形變場」強迫,高層受「極鋒噴流與對流層頂下折」影響,而中層則因次級環流的「絕熱冷卻/增溫效應」抵消了水平溫度對比,導致鋒面最弱。

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【破題】鋒面系統的空間結構與傾斜受流體靜力平衡與地轉平衡的聯合約束,而其垂直強度的分佈差異,則取決於大氣各層的鋒生強迫機制與垂直環流的絕熱熱力效應。 【論述】 一、鋒面隨高度向冷空氣傾斜的理由

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