大氣

學習目標

• 說出大氣分層與溫度變化，用輻射平衡與溫室效應解釋地表溫度。
• 由等壓線判斷風向與風速（氣壓梯度力、科氏力、摩擦力）。
• 用乾、濕絕熱直減率計算空氣包上升時的溫度與雲底高度。
• 讀天氣圖：鋒面、溫帶氣旋、颱風與臺灣的風雨型態。

先測一下

1. 北半球地面低壓中心的風如何吹？
2. 等壓線越密，風速越大還是越小？
3. 空氣包上升時為什麼會變冷？

看詳解

1. 逆時針向內輻合，中心上升。
2. 越大（氣壓梯度大）。
3. 外壓變小、絕熱膨脹。

核心概念

大氣結構與輻射平衡

• 對流層（溫度隨高度降低、天氣現象）→ 平流層（臭氧吸收紫外線、溫度升高）→ 中氣層 → 增溫層。
• 逆溫層：溫度隨高度上升，大氣穩定、污染物不易擴散。
• 輻射平衡：地球吸收短波太陽輻射、放出長波紅外線；溫室氣體吸收並向下放出紅外線，使地表較暖。
• 數值模式的解析度：網格 60 km 只能處理鋒面等「網格以上」的系統，龍捲風、午後雷陣雨都太小。

看詳解

穩定（逆溫），對流不易發展，空氣污染物易累積。

氣壓與風

• 風由高壓吹向低壓；等壓線越密風越強。
• 科氏力：北半球使風向右偏、南半球向左偏；赤道為零。高空地轉風平行等壓線；地面有摩擦，斜穿等壓線吹向低壓。
• 北半球低壓（氣旋）逆時針輻合上升、多雲雨；高壓（反氣旋）順時針輻散下沉、晴朗。
• 颱風：颱風眼風小、眼牆風雨最強；北半球前進方向右半圓風速較大（颱風移動與環流同向）。

看詳解

乙 > 丙 > 甲：颱風眼風速小，眼牆最大，往外遞減。108 學測自然 單選 38（答對率 49%）要你配對 3、35、12 m/s。

雲雨與溫濕度

• 相對濕度 = 實際水氣壓 / 飽和水氣壓；氣溫降到露點就飽和。
• 未飽和空氣包上升：溫度約 $-10^\circ$C/km、露點約 $-2^\circ$C/km；飽和後溫度與露點一起約 $-6^\circ$C/km。
• 雲底高度（km）≈ ${\displaystyle \frac{T-T_{}}{}}$。

看詳解

一開始就飽和，用 $6^\circ$C/km：都是 $30-12=18^\circ$C。這是 109 學測自然 單選 63（答對率 42%），選 $1$C 的人用了未飽和的直減率。

看詳解

1；20。

天氣系統與天氣圖

• 冷鋒：冷氣團推擠暖氣團，坡度陡、雨帶窄、過後降溫；暖鋒：坡度緩、雨帶寬。滯留鋒面：臺灣梅雨。
• 溫帶氣旋（北半球）：低壓中心向西延伸冷鋒、向東延伸暖鋒；冷鋒後方吹西北風、暖區吹西南風。
• 臺灣颱風：中央山脈使颱風結構受破壞、常有副低壓；西北颱對北部影響大。
• 冬季東北季風、夏季西南季風。

重點整理

解題策略

1. 風向題：畫箭頭「高壓→低壓」，再考慮偏向。
2. 直減率題：先算何時飽和，再分兩段。
3. 天氣圖：先找低壓與鋒面位置。

混合練習

1. 南半球的颱風旋轉方向？
2. 氣溫 $20^\circ$C、露點 $12^\circ$C，空氣包從地面上升到 2 km 的氣溫？
3. 冷鋒過境後氣溫與風向如何變？
4. 為什麼高壓控制時通常晴朗？

看詳解

1. 順時針。
2. 1 km 飽和（$10^\circ$C），再升 1 km 降 $6^\circ$C：$4^\circ$C。

常見錯誤

小試身手

1. 108 學測自然 單選 38：颱風風速分布（答對率 49%）
2. 113 學測自然 單選 32：溫帶氣旋（答對率 43%）
3. 109 學測自然 單選 63：溫度直減率（答對率 42%）
4. 挑戰題：109 學測自然 單選 64：數值模式解析度（答對率 35%）

複習計畫