天氣現象

雙眼牆颱風

雙眼牆颱風 (concentric eyewall)
國立苗栗高級中學地球科學劉承珏老師/台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯


2007年8月,強颱聖帕出現了明顯的雙眼牆現象(concentric eyewall,或可稱為eyewall replacement),這種情形到底代表著什麼,或是具有什麼樣的科學意義呢?以下簡單介紹雙眼牆颱風的形成及眼牆置換的過程:

中央氣象局觀測到聖帕有明顯的雙眼牆,颱風中心看起來有如一個甜甜圈。圖片來源:http://tw.epochtimes.com/7/8/18/63304.htm

龍捲風的秘辛(The Mystery of Tornados)

龍捲風的秘辛(The Mystery of Tornados)
國立臺灣師範大學科學教育研究所李亭誼研究生/ 台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

圖一 漏斗雲。資料來源:CBCNews(2009)。2011年6月8日,取自http://www.cbc.ca/news/yourcommu ... -severe-storms.html

在台灣報紙的新聞版面上,「某地區驚見龍捲風!」這種標題,通常一年之中出現的次數不超過五次。這是因為台灣的地理環境與氣候條件,並不易造就龍捲風的形成。龍捲風指的是發生在積雨雲(雷雨雲)下方或是從積雨雲直接向下發展至地面或海面的強烈旋轉氣柱是,發生在陸地時稱作「陸龍捲」發生在海上則稱作「水龍捲」。龍捲風是一種時間尺度與空間尺度相對較小的天氣現象,其直徑由數十公尺至數百公尺不等,平均約250公尺,生命期最短的不到1分鐘,但有些則可長達 數小時,平均約10分鐘。

落山風 (Luo-shan wind)

落山風 (Luo-shan wind)
國立臺灣師範大學科學教育研究所李亭誼研究生
/台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

在南台灣的恆春地區,當地人在每年十月到隔年四月左右的冬季,時常能感受到一陣一陣出現的乾燥強風,由於這類型強風的風向是由山上吹落山下並往海面上去, 故被當地居民稱做「落山風」。恆春的落山風屬於一種地區性風暴現象,常發生在恆春半島的西岸,然而它和恆春東岸常見的東北季風並不相同,若將強勁的東北季 風即視為落山風其實是個錯誤的觀念喔!因為恆春落山風的形成機制並非只是較強的東北季風,落山風的強烈地面陣風通常都能達到蒲福氏風級(Beaufort Scale)的六到八級陣風的強度(註:蒲福氏風級詳細資料補充於文末),有些個案瞬間陣風甚至能達到十三級陣風,幾乎是颱風的風速了!

圖一 東北季風氣流越過中央山脈南側 資料來源:洪秀雄(2010)。劇烈天氣現象-落山風。2011年5月16日,取自http://www.lib.ncu.edu.tw/~hong/atmhmpg/sevr/twntopo.htm

大氣光影的變化一 (The Optical phenomena of Atmosphere ) (II)

大氣光影的變化一 (The Optical phenomena of Atmosphere ) (II)
國立臺灣師範大學科學教育研究所李亭誼研究生/國立臺灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

在大氣中,有許多現象會因為大氣的垂直結構或光線照射角度所影響,而形成不同的光影變化或特殊的景象,例如:幻日(sundogs)、暈(halo)、蜃 景(mirage)等等。有一些現象我們已在課本中見過,例如虹(primary rainbow)或霓(secondary rainbow),然而其實還有許多特殊的大氣現象你可能連聽都沒聽過喔,就讓我們來看看這些有趣的光影變化吧!以下介紹因為冰晶的反射與折射所造成的特 殊現象:

二、冰晶的反射與折射

  • 日/月華(冕)(corona)

當日光或月光照射入含有小水滴的薄雲層時,光線會在小水滴上產生繞射,而形成如同在小水滴兩邊各為光源一樣,而這兩個新光源在小水滴的後面又相互干涉,於 是形成明暗相間的光環。當同時有很多的小水滴都產生上述繞射現象時,在雲層的後面會就形成彩色的光環,光環的顏色排序為內藍外紅,此光環即為 「華」(corona)。日華(圖1)和月華(圖2)的成因相同,在台灣月華較常見,日華相對較少見且也較難觀賞,因為在薄雲的情況下陽光顯得太過刺眼, 但在厚雲的情況下卻又不會看到日華,所以日華才較不常見。

圖1:日華。資料來源:洪秀雄(2010)。日月華。2011年6月28日,取自http://www.lib.ncu.edu.tw/~hong/atmhmpg/optics/coronas.htm

大氣光影的變化一 (The Optical phenomena of Atmosphere ) (I)

大氣光影的變化一 (The Optical phenomena of Atmosphere ) (I)
國立臺灣師範大學科學教育研究所李亭誼研究生/國立臺灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯


在大氣中,有許多現象會因為大氣的垂直結構或光線照射角度所影響,而形成不同的光影變化或特殊的景象,例如:幻日(sundogs)、暈(halo)、蜃 景(mirage)等等。有一些現象我們已在課本中見過,例如虹(primary rainbow)或霓(secondary rainbow),然而其實還有許多特殊的大氣現象你可能連聽都沒聽過喔,就讓我們來看看這些有趣的光影變化吧!以下介紹因為水滴的反射與折射所造成的特 殊現象:

一、水滴的反射與折射

  • 幻日(sundog)

有時在日出或日落的時候,會看到在太陽兩側和太陽相同高度的地方,有兩個像假太陽一樣的亮點或光斑,那兩個假太陽也就是所謂的「幻日」(圖1)。這種現象 通常發生在太陽仰角小的時候,也就是接近地平線的日出或日落時刻。當太陽的光照射到大氣中卷雲裡水平方向的六角型冰晶時,由於六角型冰晶的物理性質會讓陽 光照射冰晶後折射的角度被限制在最小角度的22°,所以幻日的位置也就通常在太陽左右兩邊大約22°出現(圖2)。

圖1:幻日。 資料來源:Weather Chat(2011). Sundog. 2011年6月27日,取自http://weathersavvy1.blogspot.com/2011/05/sundog.html

大氣現象大哉問!

大氣現象大哉問!(Questions about the atmosphere)
國立臺灣師範大學科學教育研究所李亭誼研究生/國立臺灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

偶爾仰望天空,看得見天空之美,但心中不免浮起一些疑問,例如天為何藍?又雲為何白呢?這些有趣的問題,就讓我們今天一一來說個分明吧!

1.為什麼白天時天空是藍色的,黃昏時偏橘紅色呢?

在晴朗無雲的時候望向天空,映入眼簾盡是一望無際的蔚藍。然而我們心中不免有些疑問,為什麼天空是藍色的呢?但又不是整天都是藍色的,接近傍晚日落時天空卻呈現橘紅色,這是為什麼呢?在此我們就來解答吧!

作者 Hsiung/d6478coke @ flickr

亞洲褐雲(Asian Brown Clouds)

亞洲褐雲(Asian Brown Clouds)
國立苗栗高級中學地球科學劉承珏老師/台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

「亞洲褐雲」這個專有名詞在聯合國環境規劃署(UNEP, United Nations Environment Program)執行INDOEX (Indian Ocean Experiment)計畫時首度被提出,主要用來稱呼一層有特定發生形式的大氣污染,這種污染覆蓋了一部分的南亞,包括北印度洋、印度、阿拉伯海以及巴 基斯坦等地,從人造衛星觀察看起來就像一片黃褐色的雲層,主要發生在每年的一~三月。

這種區域性的污染主要與風力長程輸送和地表的燃燒事件有關,來自交通工具、工廠或是森林大火等及人為的生質燃燒、工業製程中造成的不完全燃燒。而由於亞洲 9月起到4月的冬季季風造成少雨的天氣型態,污染無法藉由降水導致的濕沉降清除,使得每年一~三月是亞洲褐雲最明顯的時期。

氣膠(aerosol)

氣膠(aerosol)
國立苗栗高級中學地球科學科劉承玨老師/國立臺灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

我們每天都會關心的天氣現象不外乎就是颳風下雨,會不會下雨除了大氣中需富含水氣外,扮演凝結核的「氣膠」也是不可或缺的。氣膠的成分相當多元,可以是塵埃、花粉、冰晶、硫酸結晶、海鹽…等,其微觀的特徵也十分複雜,以致於至今對氣膠種類、混合狀態以及氣膠粒子吸濕作用都尚未被全面了解。

以地球系統觀點探討颱風

以地球系統觀點探討颱風
國立苗栗高級中學地球科學科劉承玨教師/國立台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

當我們以地球系統觀點探討颱風時,可以從海氣交互作用來探討颱風與海洋之間的物理、生物及地球化學間的相互影響,主要是因為颱風在海洋上形成,透過對颱風與海洋的交互作用,希望能對颱風的形成、變化及特性有進一步的了解。以下介紹關於颱風最新的研究成果:

科氏力(Coriolis Force)公式簡易推導

科氏力(Coriolis Force)公式簡易推導
國立台灣師範大學地球科學學系劉永祺碩士生/國立台灣師範大學地球科學系許瑛玿教授責任編輯

什麼是科式力?

科式力為一種假想力,是因為地球的自轉,而被我們觀察到的一種現象。假設從地球的北極上空往下觀察自轉中的地球,則看到地球正以逆時鐘的方向旋轉著,假設有個物體從北極點拋出,在不受任何的摩擦力的情況下,等速度前進的物體,因受地球自轉影響而向右偏轉,如同下面圖片所看見的移動方式,觀察者就是圖片中的紅點,紅點隨著地球的自轉移動,以觀察者的角度觀察到被拋出的物體像似受外力而向右偏轉一般,如同另一張圖片所示意的,這就是所謂的科式力。

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