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:
試回答下列關於正壓、斜壓及相當正壓大氣的問題:
試回答下列關於正壓、斜壓及相當正壓大氣的問題:
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
試分別定義何謂正壓大氣與斜壓大氣?(5 分)
思路引導 VIP
這是一道經典的氣象動力學基礎題。看到正壓與斜壓,首先要聯想到「密度與氣壓面的幾何關係」以及「等壓面上是否有溫度梯度」。作答時,除了文字定義,務必列出精確的數學判定準則(如密度梯度與氣壓梯度的外積是否為零)以及動力特徵(熱力風關係),以展現專業度並穩拿滿分。
小題 (二)
試說明在正壓、斜壓及相當正壓大氣中,地轉風與熱力風之間的關係有何差異?(5 分)
思路引導 VIP
看到這題,首先回想「熱力風」的物理意義:代表地轉風隨高度的向量差,由等壓面上的水平溫度梯度決定。接著依據「等壓面上是否有溫度梯度」及「等溫線與等高線的幾何交角」,分別推導正壓(無熱力風)、斜壓(地轉風隨高度轉向)與相當正壓(地轉風隨高度僅變速不轉向)的差異。
小題 (三)
試繪圖簡要說明,為何斜壓大氣會產生力管環流?(10 分)
思路引導 VIP
看到「斜壓大氣」與「力管環流」,應立刻聯想到「等壓面與等密度面(等溫面)相交」的定義與比耶克尼斯環流定理 (Bjerknes Circulation Theorem)。解題時需先寫出數學判定準則,接著利用力管項的公式解釋其物理機制(有效位能轉換為動能),最後透過清晰的圖示(包含座標軸、等壓線、等比容線及環流方向)來輔助論述。