高考申論題
115年
[氣象] 大氣動力學
第 四 題
四、請論述對稱不穩定（symmetric instability），此不穩定是一種特殊的斜壓不穩定，為沿等位溫面的慣性不穩定，可解釋鋒面的斜向對流機制，請以北半球經向等位溫面及等絕對動量面繪圖說明此穩定度情況。此外，此對稱不穩定發生時與環境位渦有何關係？（20 分）
📝 此題為申論題
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本題探討條件性對稱不穩定 (CSI) 及其與位渦 (PV) 的關係。解答結構應包含：1. 定義與發生條件（慣性穩定度與靜力穩定度皆穩定，但沿斜向路徑不穩定）。2. 圖解：需說明如何在 y-z 剖面圖上畫出等位溫線 (Theta) 和等絕對角動量線 (M)。在北半球，M面隨高度向北傾斜，Theta面隨高度向北降低（冷區在北），當 M 面的傾斜度小於 Theta 面的傾斜度時，氣塊沿 Theta 面上升將面臨慣性不穩定，或沿 M 面上升面臨靜力不穩定，這就是對稱不穩定。3. 與位渦的關係：濕位渦 (MPV) 或等效位渦若小於零，為對稱不穩定的必要條件。 時間分配：定義與機制描述約 5 分鐘，繪圖與圖解說明約 10 分鐘，位渦關係約 5 分鐘。
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【考點分析】 本題考查中尺度氣象學與大氣動力學中的「對稱不穩定（Symmetric Instability, SI 或 CSI）」。要求說明其物理機制、利用等位溫面（$\theta$）與等絕對動量面（$M$）的剖面圖進行圖解分析，並指出該不穩定發生時與位勢渦度（PV）的數學與物理關聯。 【理論/法規依據】
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