高考申論題
113年
[氣象] 大氣動力學
第 一 題
📖 題組：
假設中緯度地區某處 1000-700 hPa 等壓面間空氣柱厚度為 2.9 公里，在其東方 500 公里處空氣柱厚度為 3 公里，請問：（每小題 10 分，共 20 分） (一) 兩地間熱力風之速率與方向為何？ (二) 若此時伴隨冷平流現象，請畫出熱力風、1000hPa 地轉風、700hPa 地轉風，此三向量間的關係。（提示：科氏參數 f = 10⁻⁴ s⁻¹，重力常數 g = 9.8 m s⁻²）
假設中緯度地區某處 1000-700 hPa 等壓面間空氣柱厚度為 2.9 公里，在其東方 500 公里處空氣柱厚度為 3 公里，請問：（每小題 10 分，共 20 分） (一) 兩地間熱力風之速率與方向為何？ (二) 若此時伴隨冷平流現象，請畫出熱力風、1000hPa 地轉風、700hPa 地轉風，此三向量間的關係。（提示：科氏參數 f = 10⁻⁴ s⁻¹，重力常數 g = 9.8 m s⁻²）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
兩地間熱力風之速率與方向為何？
思路引導 VIP
遇到等壓面間厚度差異求風場的題目，首要聯想「熱力風方程式」（Thermal Wind Equation），將厚度梯度代入公式中計算。計算時務必統一單位為國際標準制（MKS制），並利用「北半球熱力風右側為暖空氣（厚度較大）」的物理法則來驗證風向是否合理。
小題 (二)
若此時伴隨冷平流現象，請畫出熱力風、1000hPa 地轉風、700hPa 地轉風，此三向量間的關係。
思路引導 VIP
解題第一步先利用等壓面厚度推導溫度梯度，並代入熱力風方程判定熱力風方向。接著運用北半球冷平流『地轉風隨高度逆時針旋轉（Backing）』的動力特性，即可畫出滿足向量加法律的三者幾何關係圖。