普考申論題
114年
[氣象] 大氣科學概要
第 二 題
二、試繪圖並定性說明地球大氣層頂之短波輻射量、長波輻射量及淨輻射量隨緯度變化的情形。試說明在能量平衡的情況下會形成何種溫度分布，為何此種溫度分布會驅動大氣及海洋環流？（25 分）
📝 此題為申論題
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看到此題，應先在腦海中浮現『地球輻射收支圖』。解題邏輯分為三步：首先，描繪短波（太陽）與長波（地球）輻射因幾何形狀與反照率差異造成的緯度分布，並標示出淨輻射的盈餘與虧損區；其次，利用熱力學原理想像若無流體運動，能量累積將導致極端赤道熱、極地冷的溫度分布；最後，從動力學角度切入，說明這種『不均勻加熱（Differential Heating）』如何產生氣壓梯度力，進而推動大氣與海洋成為巨大的『熱機』進行極向熱傳輸。
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【破題】 地球因球體幾何形狀與日地關係，導致各緯度接收與散失的輻射能量不均。此種大氣層頂的輻射收支不平衡，是造成地球表面差異加熱的核心，亦是驅動全球大氣與海洋環流的終極能量來源。 【論述】
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輻射平衡與大氣環流
💡 緯度輻射不均產生溫度梯度，是驅動大氣與海洋環流的根本動力。
🔗 全球熱量平衡驅動機制
- 1 輻射不均 — 低緯吸收大於釋出，高緯釋出大於吸收，形成能量盈虧。
- 2 熱力差異 — 赤道受熱膨脹、極地冷收縮，導致高空產生南北氣壓差。
- 3 環流啟動 — 氣壓梯度力驅動流體運動，啟動大氣與海洋環流。
- 4 能量平衡 — 環流將低緯熱量向極區輸送，消解極端溫度梯度。
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🔄 延伸學習：可進一步探討哈德里環流與中緯度氣旋在緯度熱輸送中的比例差異。
