高考申論題 111年 [氣象] 氣候學(包括氣象統計)

第一題

📖 題組：
二、研究氣候或氣候變遷時，我們需要使用長期的氣候資料來分析。

📝 此題為申論題，共 3 小題

小題 (一)

試問有那些資料及使用什麼方法可以用來探測地球古氣候及近代氣候的特性及變遷？（15 分）

作答本題應將時間尺度切分為「古氣候」與「近代氣候」兩大區塊。古氣候著重於『代用資料（Proxy data）』的物理化學機制（如氧同位素）與定年方法；近代氣候則必須強調『觀測/再分析資料』的代表性，並從氣象統計角度點出『資料品質控管（均一化）』與『統計趨勢檢定』的重要性，切忌僅列舉而未說明分析方法。

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【破題】探測地球氣候變遷需依據時間尺度選擇適當的載體與工具。古氣候受限於無人類觀測，需仰賴「代用資料」進行推演；近代氣候則具備直接量測數據，倚重觀測網、衛星遙測與資料同化技術，並配合嚴謹的統計檢定來確認變遷趨勢。【論述】一、古氣候（Paleoclimate）之探測

若一地之資料不夠長時或有缺漏時，可以用鄰近測站的資料來補充嗎？統計學上，要如何驗證？（5 分）

看到此題，應先明確回答「可以，但需具備氣候同質性」。接著切入統計驗證，強調不能僅憑地理距離，必須透過「相關分析與顯著性檢定」確認變異一致性，再運用「迴歸分析」建立補遺模型，並提及「均一性檢定」以確保填補後的時序連續無斷層。

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【破題】可以。在氣候學中，常利用鄰近測站資料進行「缺漏補遺（Gap filling）」或延長記錄。但前提是兩測站必須位於相同的氣候區且地形條件相似（具備氣候同質性）。【論述】

氣象／氣候的觀測資料有許多不同的來源及觀測方法，涵蓋的時間及空間解析度也都不一樣。試問要如何將這些資料統合在一起來進行氣候分析呢？（5 分）

本題測驗多源氣候資料的整合與統計處理能力。作答時應從資料的異質性出發，依序點出品質控管、均勻化、時空尺度對齊（內插與重採樣）及偏差校正等四大步驟，並強調這些統計處理如何保留真實的物理氣候訊號。

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【破題】整合多源且時空解析度不一的氣候資料，其核心在於「時空尺度對齊」與「資料均勻化」，以確保後續氣候統計分析的合理性與物理訊號的一致性。【論述】要將不同來源的觀測資料統合，須循序進行以下統計與資料處理步驟：