大氣

凝結尾

凝結尾 (contrail)
臺中市南屯區大業國中彭天音老師/國立臺灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Contrail

第一次世界大戰期間,「凝結尾」(contrail)開始在天空密集露臉,它是不折不扣的人造雲,誕生於高空飛機的機尾,因此現在雲族增加了一位新成員, 在兩百多年前左右,何華特首開先例為它命名。

種雲(cloud seeding)

種雲(cloud seeding)
台中市南屯區大業國中彭天音老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

作者:amandabhslater@Flickr

一般人認為「天上沒有雲就不可能下雨」,但是就算天上有各式各樣的雲,卻也不一定會下雨。過去六十年來,科學家已經做過很多次實驗,將人造的結冰核施放到雲裡面,藉以改變雲的行為,「種雲」的想發是希望飽受乾旱之苦的地區能增加降雨、減低嚴重雹暴的災害程度、消除機場大霧,甚至減弱颱風的破壞性。而人造雨的想法即是:選擇有雲的天氣情況下,撒播適當的種雲,增強降雨的機制。

落山風與焚風

落山風與焚風
台中市南屯區大業國中地球科學科彭天音老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

落山風與焚風同為下坡風(瀑風),但落山風與焚風的性質完全不一樣。落山風風力強、持續時間久、較為乾燥,最長記錄強風可維持四天之久,且溫度經常比當地 氣溫來得低,常發生於東北季風背風側;焚風則風力較弱、溫度高、持續時間短、乾燥,而焚風往往使當地氣溫偏高,主要發生在颱風侵襲前後。

幻日(Mock Sun,也叫日狗,Sun Dog)─澎湖兩個太陽

幻日(Mock Sun,也叫日狗,Sun Dog)─澎湖兩個太陽
金門縣金門高級中學地球科學科彭天音老師/國立臺灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

2011年3月2日在澎湖拍攝到「兩個太陽」的天候異象,看似兩個分離的太陽並呈在傍晚的天空,引發民眾議論紛紛。其實古代傳說中也有一則「十日並出」的 神話,說是帝堯之時,有次天上同時出現了十個太陽,還好有神射手后羿來解決這件事。這位神射手連發九箭,射下了九個太陽,留下一個照明之用。那澎湖的兩個 太陽該找誰來射下呢?兩個太陽會比較熱嗎?還是究竟發生了什麼事?才產生這種現象?

風力作用

風力作用
國立新莊高級中學汪惠玲老師編輯/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

風是我們在日常生活中非常熟悉的大氣運動,但當風速過大時,常會破壞地形地物而造成生命財產的損失。風是如何產生破壞作用的呢?其主要的運作方式可以分為直接風壓、吸力及渦流等三種方式。

風壓

物體迎風而立就會受到風壓,在風速大的狀況下,如果這些迎風而立的建物支架或結構體不強時,則易因風壓過大而折斷破壞,物體承受風力的大小,可以用物體迎風面積及風壓來計算,而風壓則隨風速大小而改變。

wp(風壓)=v(風速)**2/1600[kN/m**2]

為何科學家認為近期溫室效應 (green house effect) 是人類活動所引發?

為何科學家認為近期溫室效應(green house effect)是人類活動所引發?
高雄市立瑞祥高中地球科學科莊福泰老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

在地球歷史上,地球溫度高高低低不斷變化,是甚麼理由讓科學家認為人類活動引發溫室效應?

過去數十年來的地球的升溫非屬自然循環一部分的原因之第一個證據來自於溫度變化的速度有多快,過去百萬年內地球所經歷最大程度的擺動是在冰河時期,根據古氣候資料和模式,科學家估計上次冰期結束後的5000年內全球溫度上升約4~7度(約每百年0.08~0.14度),但是最近100年來,全球溫度已經上升0.7度,約是冰河期後回暖速度的8倍。

第二個科學家認為近代地球升溫的原因不是因為自然界的因素之證據是,科學家針對過去百年來可以影響地球溫度的所有因素所進行的觀測,例如:太陽光度的變化(黑子數目)、主要火山的噴發、聖嬰-南方振盪(El Nino-Southern Oscillation, ENSO)的循環變化和太平洋年代際震盪(Pacific Decadal Oscillation, PDO)等等,這些觀測所得都無法解釋地球的快速升溫。

氣象衛星雲圖(Satellite Image)

氣象衛星雲圖(Satellite Image)
國立台灣師範大學科學教育研究所吳佳蓉研究生/台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

在看電視的氣象預報時,總是看到氣象播報員指著身後的大圖,說:「從衛星雲圖上可以看出……。」而進入中央氣象局的網頁後,在「天氣觀測」條目底下,點選「衛星雲圖」,螢幕上就會秀出色彩豐富的雲圖,且可以選擇範圍以及類別。究竟什麼是「衛星雲圖」呢?衛星雲圖又分成哪些類別呢?

美國海軍研究實驗室提供的衛星雲圖示意圖

大氣環流(一)局部環流與季風(Atmospheric circulation)

大氣環流(一)局部環流與季風(Atmospheric circulation)
國立台灣師範大學科學教育研究所吳佳蓉研究生/台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

空氣的流動稱為氣流,可以是水平或垂直的,水平方向的氣流即我們一般所謂的「風」,垂直方向的氣流則稱為「上升氣流」或「下沉氣流」。氣壓分布不均造成空氣流動的力量,稱為氣壓梯度力,因此風有由氣壓高吹向氣壓低的趨勢。

地形起伏、海陸分布會使各地區大氣溫度不均,影響氣壓分布。受熱區的地面氣壓比周圍氣壓低,空氣流向受熱區;受熱區上層,氣壓比周圍氣壓高,空氣被推離受熱區。水平流動發生後,會在受熱區產生上升氣流,而在較冷區產生下沉氣流,形成一個環流狀的系統,即「大氣環流」。

(1)局部環流

  • 海陸風:

因海洋與陸地受熱不均,而在海濱附近形成日夜變化的風,稱為海陸風。白天時,由於陸地比熱比海水小,受熱後陸地溫度上升快,形成局部的低壓中心,海面上的 空氣則因為溫度較低,氣壓相對較高,空氣沉降,地表附近的空氣由海面吹向陸地,形成「海風」。夜晚時,陸地因長波幅射冷卻,散熱較快,形成相對高壓區,且 海洋因比熱大,散熱較慢,形成相對低壓區,使得低層空氣由陸地吹向海面,形成「陸風」。

台灣地區,海風大都從上午10?11時開始,起初風力很弱,範圍也小,到下午14?15時,氣溫最高的時候,海風最強,常可達3?4級左右,範圍也擴大, 但通常只能深入陸地20公里,至多也不過25公里。太陽下山以後,海風停止,陸風跟著就開始,陸風不如海風明顯,通常風力僅1?2級而已。海陸風現象,影 響之高度不大,通常只不過200~300公尺,最高不會超過600公尺。


左圖:海風示意圖、右圖:陸風示意圖 。(圖片來源:台灣大百科 http://taiwanpedia.culture.tw/web/content?ID=3307)

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

大氣環流(二)三胞環流(Atmospheric circulation)

大氣環流(二)三胞環流(Atmospheric circulation)
國立臺灣師範大學科學教育研究所吳佳蓉研究生/臺灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

大氣環流形成的主要因素之一是加熱的空間分布不均勻。由於低緯度地區的地面接受太陽輻射較多,氣溫比較高,所以到了高層呈現比中、高緯度為高的氣壓。空氣在高層直接由赤道流向南北極,然後在地面上由南北極流回赤道,而形成純南北方向的環流。這樣形成從赤道到北極只有一個對流胞的全球環流,稱為單胞環流,英國氣象學家George Hadley於1735年提出類似的概念,此一單胞環流因此被稱為哈德里胞(Hadley cell)。

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