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高考申論題 112年 [航空駕駛(選試直昇機飛行原理)] 航空氣象

第 一 題

📖 題組:
四、參考圖1資訊回答:(每小題5分,共25分)
題組圖片
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

說明如何獲得700 hPa天氣圖及斜溫圖上的觀測資料?包括使用的儀器、觀測原理等。

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考生看到此題應立刻聯想到高空大氣的觀測方式,核心答案是「無線電探空儀(Radiosonde)」。作答時需明確列出儀器名稱,並分項解釋溫度、濕度、氣壓的物理感測原理(感測器),以及風場的獲取方式(GPS追蹤計算),最後點出無線電傳輸的特性。

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【破題】700 hPa等壓面天氣圖與斜溫圖(Skew-T log-P diagram)上的高空垂直剖面觀測資料,最主要且直接的來源是透過氣象氣球搭載「無線電探空儀(Radiosonde)」進行的高空常規觀測。 【論述】 一、使用儀器

小題 (二)

高空圖(例如:700 hPa天氣圖)上通常有什麼觀測資料?圖上高、低氣壓系統如何決定?

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先釐清高空圖(等壓面圖)的本質:圖上各點氣壓固定(如700 hPa),因此無法直接看氣壓值,而是看「重力位高度」。接著回想高空測站模型填報的資料(風向速、溫度、露點差、高度),並說明如何利用等高線判斷高低壓(高度高於四周為高壓、低於四周為低壓),最後建議結合航空氣象觀點補充高低壓對飛航的影響(如亂流、積冰或視程)。

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【破題】高空天氣圖(等壓面圖)主要顯示特定氣壓層(如 700 hPa)的大氣動力與熱力狀態,其系統分佈是透過等壓面在空間中的高度變化來呈現。 【論述】 一、高空圖上的常見觀測資料

小題 (三)

探空資料如何進行氣壓、重力位高度的轉換?

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看到氣壓與高度的轉換,應立刻聯想到大氣熱力學的核心:『靜力平衡方程式』與『理想氣體方程式』。結合兩者推導出『測高公式(Hypsometric equation)』,並說明實務上如何利用探空儀測得的溫度與濕度計算出『虛溫』,再藉由逐層積分求得重力位高度。

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【破題】 探空資料中氣壓與重力位高度的轉換,主要依賴大氣熱力學中的「測高公式(Hypsometric Equation)」,該公式是由靜力平衡方程式與理想氣體方程式結合推導而來。 【論述】

小題 (四)

利用臺北探空斜溫圖說明700 hPa以下的大氣穩定度種類及水氣分布狀況?

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本題測驗斜溫圖(Skew-T log-P diagram)的基本判讀能力。看到此題,應先辨識環境溫度線與露點溫度線:(1) 觀察環境溫度遞減率與乾/濕絕熱線的斜率關係來判定穩定度;(2) 觀察溫度與露點溫度的差值(溫露點差)來判定水氣飽和程度。最後,身為航空氣象預報員,務必延伸說明此種大氣狀態對飛航安全(如對流發展、視程、亂流)的具體影響。

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【破題】 在斜溫圖中,大氣穩定度取決於環境氣溫遞減率與絕熱遞減率的比較;水氣分布則由環境溫度與露點溫度的差值(溫露點差)來研判。 【論述】

小題 (五)

臺北當天對流層頂高度約為何?對流層內溫度隨高度大致如何變化?如此變化的原因為何?

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考生應先從斜溫圖(圖c)找出溫度曲線(右側粗紅線)的變化趨勢,尋找由「遞減」轉為「等溫或逆溫」的轉折點以判定對流層頂高度。接著,需結合大氣熱力學原理,從「地表為主要熱源」與「氣體絕熱膨脹冷卻」兩大機制來解釋對流層溫度遞減的原因,並依據航空氣象考試特性,補充該特徵對飛航安全的實務影響。

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【破題】對流層為大氣最底層,其最顯著的熱力特徵為溫度隨高度遞減;而對流層頂即為溫度遞減率發生顯著改變(轉為等溫或逆溫)之物理界線。 【論述】 一、臺北當天對流層頂高度

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