高考申論題
114年
[氣象] 大氣測計學(包括傳統觀測與遙測)
第 一 題
一、試說明剖風儀（wind profiler）如何測量不同高度之三維風場。（20 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
本題測驗核心為遙測儀器之運作機制與物理原理。考生應按「高度定位(距離閘)」、「徑向速度(都卜勒效應與布拉格散射)」、「三維風場反演(都卜勒波束切換法 DBS)」三個步驟拆解，並輔以物理公式與參數定義，展現測計學的專業深度與實務考量。
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【破題】剖風儀（Wind Profiler）屬於主動式大氣遙測儀器，通常運作於 VHF（約 50 MHz）或 UHF（400-1000 MHz）頻段，主要利用大氣亂流造成的折射率不均勻體進行「布拉格散射（Bragg scattering）」，結合都卜勒效應來量測不同高度的三維風場。 【論述】 一、高度測量機制（距離閘與脈衝寬度）
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剖風儀測風原理
💡 利用布拉格散射與都卜勒效應，透過多波束切換合成三維風場。
🔗 剖風儀三維風場測量流程
- 1 脈衝發射與散射 — 發射電磁波，與亂流渦漩發生布拉格散射
- 2 都卜勒速度量測 — 由回波頻移取得單一波束之徑向速度
- 3 DBS 波束切換 — 依序切換天頂及傾斜波束（通常 70°~75° 仰角）
- 4 風場座標合成 — 利用三角函數反演 $u, v, w$ 三維風速分量
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🔄 延伸學習：延伸學習：降水情況下需扣除水滴終端速度以修正垂直風場資料。
