1、第六章 大氣與海洋的變動6-1 大氣變化與水循環大大氣氣變變化化與與水水循循環環水循環水循環雲雨的生成雲雨的生成成因成因水氣飽和曲線水氣飽和曲線天氣現象天氣現象分布分布：海洋、冰川、地下水、河水與湖水及大氣：海洋、冰川、地下水、河水與湖水及大氣 中的水氣中的水氣水的三態變化水的三態變化意義意義：由三態變化及蒸發、凝結及降水等過程：由三態變化及蒸發、凝結及降水等過程將水分配全將水分配全 球，球，循環不已的現象循環不已的現象風風氣團氣團水的三相變化水的三相變化：大氣中天氣變化的重要特徵（：大氣中天氣變化的重要特徵（p:）水 循 環大氣中的水氣：主要來大氣中的水氣：主要來自自地球表面地球表面河、湖、
2、海中的水河、湖、海中的水到空氣成雲到空氣成雲蒸發蒸發雨或凝聚霜、露、雨或凝聚霜、露、雪雪降水降水雲雨的形成（p:85)形成條件：形成條件：使空氣中的水氣達到使空氣中的水氣達到過飽和過飽和(1)持續提供持續提供飽和狀態下所需的水氣水氣：()冷卻空氣，使水氣達到過飽和冷卻空氣，使水氣達到過飽和：凝結水滴條凝結水滴條件件凝結核凝結核為空氣中吸附為空氣中吸附水氣的微粒水氣的微粒水氣達飽和水氣達飽和降低溫度降低溫度增加水氣增加水氣溫度下降會使空氣中含水氣溫度下降會使空氣中含水氣之飽和量下降，使水氣易達之飽和量下降，使水氣易達到飽和到飽和水氣持續供應，使水氣持續供應，使水氣達飽和水氣達飽和方式方式使水氣達
3、過飽和的方法有使水氣達過飽和的方法有2持續增持續增加水氣加水氣【地面【地面不易達不易達飽和，飽和，因地面因地面附近溫附近溫度高度高空中的空中的溫度】溫度】冷卻空氣（降低溫度）冷卻空氣（降低溫度）:使水氣在較低的溫度下達使水氣在較低的溫度下達過飽和過飽和凝結核凝結核:如鹽粒、煙粒、如鹽粒、煙粒、塵粒塵粒絕熱冷卻絕熱冷卻:未飽和溼空氣未飽和溼空氣上升過程中，因空氣絕熱上升過程中，因空氣絕熱（無熱量輸出或輸入）膨（無熱量輸出或輸入）膨脹（高空壓力小，地面上脹（高空壓力小，地面上升氣体体積變大）而冷卻，升氣体体積變大）而冷卻，進而使溼冷空氣達到飽和進而使溼冷空氣達到飽和而凝結而凝結平流冷卻平流冷卻:暖
4、溼空氣流經暖溼空氣流經冷地面或水面時，冷地面或水面時，不斷地將量向下不斷地將量向下傳，使本身逐漸傳，使本身逐漸冷卻冷卻輻射冷卻輻射冷卻:air:air因長波輻因長波輻射而失去熱量，射而失去熱量，而逐漸冷卻而逐漸冷卻主要在夜間主要在夜間空氣冷卻方式說明實例絕熱絕熱冷卻冷卻未飽和未飽和溼空氣上溼空氣上升升過程，空氣因過程，空氣因絕熱膨脹而冷卻，絕熱膨脹而冷卻，使空氣達到過飽使空氣達到過飽和而凝結和而凝結山區迎風面，空氣山區迎風面，空氣及地形抬升，降溫，及地形抬升，降溫，水氣凝結，形成上水氣凝結，形成上坡霧；為形成雲的坡霧；為形成雲的基本原因基本原因平流平流冷卻冷卻暖溼空氣流經冷暖溼空氣流經冷地面或
5、水面時，地面或水面時，不斷地將熱量往不斷地將熱量往下傳遞，而使其下傳遞，而使其本身逐漸冷卻本身逐漸冷卻冬季海面溼暖空氣冬季海面溼暖空氣流經沿海低溫陸地，流經沿海低溫陸地，常發生大霧，為常發生大霧，為平平流霧流霧輻射輻射冷卻冷卻在夜間，空氣由在夜間，空氣由於長波輻射而失於長波輻射而失去熱量，因而逐去熱量，因而逐漸冷卻的過程漸冷卻的過程早晨空曠區域，由早晨空曠區域，由於夜間輻射降溫，於夜間輻射降溫，造成晨間薄霧。太造成晨間薄霧。太陽出現增溫便消失，陽出現增溫便消失，此霧稱此霧稱輻射霧輻射霧P:86空氣抬升方式有空氣抬升方式有4 種種:對流抬升對流抬升地形抬升地形抬升鋒面抬升鋒面抬升水平輻合水平輻合
6、絕熱絕熱冷卻冷卻:未飽和溼空氣上升過程中，因空氣絕熱未飽和溼空氣上升過程中，因空氣絕熱（無熱量輸出或輸入）膨脹（高空壓力小，地面上（無熱量輸出或輸入）膨脹（高空壓力小，地面上升氣体体積變大）而冷卻，進而使溼冷空氣達到飽升氣体体積變大）而冷卻，進而使溼冷空氣達到飽和而凝結和而凝結P:86補充補充：潮溼空氣每升高潮溼空氣每升高m m，空氣溫度約下降，空氣溫度約下降.6.6度度乾燥空氣每升高乾燥空氣每升高m m，空氣約下降度。，空氣約下降度。氣壓隨高度而減少，空氣只要向上運動，外界壓氣壓隨高度而減少，空氣只要向上運動，外界壓力變小力變小=空氣會空氣會膨脹膨脹且且降降溫。地面加熱形成的溫。地面加熱形成
7、的對流作用、地形抬升、低層空氣輻合產生的推抬對流作用、地形抬升、低層空氣輻合產生的推抬作用及鋒面抬升都是造成空氣上升的因素作用及鋒面抬升都是造成空氣上升的因素達到飽和狀態水氣就可凝結而形成雲。不同條達到飽和狀態水氣就可凝結而形成雲。不同條件下凝結，會形成不同高度的雲，如件下凝結，會形成不同高度的雲，如 卷卷雲是高空雲是高空雲；雲；高積高積雲是中空雲；雲是中空雲；層層雲是低雲。雲是低雲。雲雲、霧霧是水氣在空氣中凝結成水滴或冰晶所造是水氣在空氣中凝結成水滴或冰晶所造成的常因氣溫變低，水氣凝結。成的常因氣溫變低，水氣凝結。卷狀雲不易下雨層狀雲連續性降雨積狀雲陣雨、雷雨氣溫急遽下降，過冷水滴樹枝、地面
8、等處的結冰現象若現於清晨，稱若現於清晨，稱霧淞霧淞、若出現於下雨時，稱之、若出現於下雨時，稱之雨淞雨淞例例2:下列產生霧的條件之中何者與雲形成的原因相同？列產生霧的條件之中何者與雲形成的原因相同？(A)空氣塊爬升山坡時空氣冷卻所致空氣塊爬升山坡時空氣冷卻所致 (B)地面輻射造成地面輻射造成冷卻，空氣溫度下降所致冷卻，空氣溫度下降所致 (C)暖空氣在冷的地表面移暖空氣在冷的地表面移動所致動所致 (D)含水氣多的暖空氣與周圍的冷空氣互相混含水氣多的暖空氣與周圍的冷空氣互相混合所致合所致(A);解解(B)輻射霧；輻射霧；(C)平流霧。平流霧。例3:產生雲時使水凝結的物質稱為何？產生雲時使水凝結的物質
9、稱為何？(A)凝結核凝結核 (B)凝固核凝固核 (C)冰晶核冰晶核 (D)昇華核昇華核(A)1、濕度濕度:大氣中的水氣含量大氣中的水氣含量2、飽和水氣壓飽和水氣壓:定溫下，空氣中所能含有的最大水氣量是固定溫下，空氣中所能含有的最大水氣量是固定值，該定溫下所具有最大的水氣壓力稱之飽和水氣壓定值，該定溫下所具有最大的水氣壓力稱之飽和水氣壓3、飽和曲線飽和曲線:表示不同溫度下，空氣所含最大的水氣壓力的表示不同溫度下，空氣所含最大的水氣壓力的曲線曲線氣溫愈高，空氣達飽和所需的水氣量愈氣溫愈高，空氣達飽和所需的水氣量愈_，因此飽和水氣，因此飽和水氣壓愈壓愈_。4、露點溫度露點溫度:某溫度下，繪水平線交於
10、飽和曲線時的溫度某溫度下，繪水平線交於飽和曲線時的溫度5、增加水氣增加水氣:水氣量由原來的水氣量由原來的_百帕增至百帕增至_百帕，水氣百帕，水氣飽和，凝結成水滴。飽和，凝結成水滴。、相對濕度、相對濕度:用以大氣中水氣的含量用以大氣中水氣的含量 公式公式:_ 過飽和區過飽和區:理論上不存在理論上不存在影響空氣水平運動的因素氣壓梯度力氣壓梯度力（空氣運動的原動力）（空氣運動的原動力）單位距離的氣壓差，使空氣由高壓向低壓運動的力量稱為單位距離的氣壓差，使空氣由高壓向低壓運動的力量稱為氣壓梯度力。氣壓梯度力。等壓線越密集，氣壓梯度力愈大，風速越強。等壓線越密集，氣壓梯度力愈大，風速越強。科氏力科氏力
11、地球上的運動體由於地球自轉所產生的偏向效應。地球上的運動體由於地球自轉所產生的偏向效應。物體在北半球運動時，感受到向右的偏向力；在南半球運物體在北半球運動時，感受到向右的偏向力；在南半球運動時，感受到一個向左的偏向力。動時，感受到一個向左的偏向力。摩擦力摩擦力 地表愈粗糙則摩擦阻力愈大、風速減慢。地表愈粗糙則摩擦阻力愈大、風速減慢。摩擦作用的存在，使風與等壓線相交。在低壓區，氣流向摩擦作用的存在，使風與等壓線相交。在低壓區，氣流向中心輻合；高壓區，氣流向四周輻散中心輻合；高壓區，氣流向四周輻散科氏力紅色虛線為原來走的方向，藍色實線為實際走的方向。氣象衛星高氣壓與低氣壓資料來源：中央氣象局提供。
12、北半球高壓中心H北半球的高壓中心H向外並向右偏順時針輻散北半球低壓中心L北半球低壓中心L向內並向右偏逆時針輻合地面天氣圖模式氣壓梯度力的作用下，空氣由高壓流向低壓。北半球地轉風在大氣中，當水平氣壓梯度力和科氏力達到平衡時所形成的風，稱之為地轉風。高空天氣圖高空的風，只考慮水平氣壓梯度力和科氏力，即為地轉風，風向常平行平行於等壓線。氣團與鋒面氣團指的視水平方向物理屬性相當均勻一致的空氣團，在水平方向有幾千公里，垂直方向可到對流層頂。冷氣團：一般天氣寒冷乾燥、氣層穩定，上空有下沉氣流，不易形成雲和降水，天氣晴朗少雲。暖氣團：高空有強烈的下沉氣流，水氣雖多，仍不能形成雲和降水，在低層大氣中，空氣對流
13、，會產生積雲，但僅在氣團的邊緣，易產生積雨雲，形成降水。鋒面為冷氣團與暖氣團的交界面。鋒的兩側溫差大、氣壓差值大、風速差異很大，風向也不同。鋒面種類：冷鋒冷鋒、暖鋒暖鋒、滯留鋒滯留鋒與囚錮鋒囚錮鋒。冷 鋒冷氣團向暖氣團方向移動的鋒。暖空氣被迫上升，鋒面坡度較大。鋒面通過時有時間短促的強烈降雨，降雨後冷氣團抵達，氣溫快速下降。暖 鋒暖氣團向冷氣團方向移動的鋒。暖空氣沿冷氣團向上滑升，鋒面坡度小。地面鋒線抵達之前，即有雨，而且降雨持續很久很久。降雨結束後，氣溫回升。滯留鋒滯留鋒是冷、暖氣團勢力相當，鋒面呈來回擺動，鋒的移動速度很慢，近似靜止。坡度較暖鋒面的坡度小小，雨區寬寬，持續時間長，細雨綿綿，
14、但也會伴隨雷雨胞出現強陣雨，春季春季較常出現。囚錮鋒冷鋒追上暖鋒，地面完全為冷空氣冷空氣所占據，造成冷鋒後面冷空氣與暖鋒前的冷空氣相接觸的鋒面。此類鋒面，主要在中高緯度地區如日本、韓國等地，才易觀察到。冷鋒與暖鋒冷鋒：(1)冷空氣推擠暖空氣前進所形成的鋒面。(2)冷空氣密度較大，在冷鋒下方，暖空氣密度較小，沿著鋒面被抬升，常在冷鋒附近形成對流旺盛的積雨雲，產生強烈的陣雨或雷雨。冷鋒與暖鋒暖鋒：(1)暖空氣推擠冷空氣前進所形成的鋒面。(2)一般而言，暖鋒的坡度較冷鋒和緩，暖空氣沿著暖鋒面緩慢爬升，在暖鋒附近形成層狀雲為主，以較為和緩的連續性降水為主。臺灣的天氣和氣候南北降雨量比較季風侵襲臺灣的颱
15、風來源與災害颱風的結構南北降雨量比較冬季東北季風為北部、東北部帶來許多雨量；但是西部、南部受到中央山脈的阻隔而比較乾燥。季風見圖示見圖示海陸分部會引起風向隨季節更替，稱為季風；臺灣位於東亞季風區。(1)夏季因為歐亞大陸比熱小、增溫較快，溫度比海洋高，為低壓區，風便以逆時鐘方向由海洋吹向陸地，形成西南季風。(2)冬季因為陸地表面冷卻較快，溫度比海洋低，為高壓區，風便以順時鐘方向由陸地吹向海洋，形成東北季風。東亞地區夏季平均氣流與氣壓分布圖L東亞東亞地區地區冬季冬季平均氣流與氣壓分布圖平均氣流與氣壓分布圖冬季冬季因因為陸地表面冷卻較快，為陸地表面冷卻較快，溫度比海洋低，為高溫度比海洋低，為高壓區，
16、風便以順時鐘方向由陸地吹向海洋壓區，風便以順時鐘方向由陸地吹向海洋，形成東北季風形成東北季風H第八章 氣象災害 8-1 颱風颱風 8-2 洪水洪水2019年納莉颱風帶來大量雨水淹沒汐止鎮，由空中鳥瞰已分不清哪裡是河道，哪裡是公路。颱 風颱風是在熱帶海洋上發生的低氣壓，中心附近最大風速達每秒17.2公尺（即62公里小時）以上時稱為颱風。在北半球北半球的颱風，作逆時鐘逆時鐘方向轉動，在南半球南半球則作順順時鐘時鐘方向轉動。臺灣位於西北太平洋與東亞交界地帶，每年5月至11月常受颱風侵襲，尤其以7、8、9月最頻繁。在臺灣地區，梅雨及颱風雨是一年中雨量最主要的來源，在中部及南部地區約占全年總雨量的80，
17、對全臺水資源調配非常重要。颱風的形成條件通常在南北緯通常在南北緯5 以外以外。此乃因近赤道地區的科氏力太小，不能使風發生偏向以形成氣旋環流。特例為2019年12月下旬，在新加坡附近、北緯1.5出現罕見的赤道颱風畫眉。在寬廣而溫暖的洋面上形成，以獲得充足的水氣。同時，海水面的溫度不得低於海水面的溫度不得低於26.5，且不可太近陸地或附近島嶼太多，以免空氣受摩擦而影響氣旋環流的形成。熱帶性低氣壓如要加強，對流性積雲須能充分發展，所以在發展初期，垂直方向的風速應一致，以免破壞積雲之發展。颱風的結構颱風眼：颱風眼：空氣下沈，氣壓最低，空氣下沈，氣壓最低，風速微弱，幾乎無雲且乾燥。風速微弱，幾乎無雲且乾
18、燥。雲牆：雲牆：風速最大，雨量最強，氣風速最大，雨量最強，氣流上升最旺盛區域。流上升最旺盛區域。颱風路徑颱風的結構颱風的暴風半徑平均約二、三百公里，大則可達四、五百公里；中心為寧靜的颱風眼，颱風的螺旋狀雲雨帶有著非常強烈的對流，強風豪雨便是由此而來。颱風登陸後，一方面受到地面摩擦作用破壞，另一方面也因不再有大量水氣供應，所以無法繼續得到熱能，便逐漸減弱、消失。見圖示見圖示颱風的垂直剖面活動7附圖侵襲臺灣的颱風來源與災害形成颱風的要件：1.充足的水氣 2.足夠的熱量 3.地球自轉偏向力侵襲臺灣的颱風主要來自北太平洋西部熱帶附近的溫暖洋面。(1)每年七至九月颱風最常造訪臺灣。(2)熱帶溫暖海洋可以
19、可以提供充沛的水氣，暖溼空氣不斷上升凝結成雲並釋放潛熱，使熱帶低壓得以持續發展成颱風。颱風除了強風豪雨會造成災害外，其伴隨的暴潮常使海水淹沒海岸地區。見圖示見圖示侵台颱風來襲前的徵兆天空的一方出現大量白色羽毛狀的卷雲並逐漸增厚而成為較密的卷層雲。臺灣遠處若有颱風時，近海必然波濤洶湧，形成湧浪湧浪。臺灣近海在夏季常是西南風，風力較為緩和，但如轉為東北風東北風，則顯示颱風已逐漸接近颱風來臨前一兩天，海平線上常會於日落時，發出數條輻射狀紅藍相間的美麗光芒，直射天際，再收斂於東方與太陽相對稱之處，這也是颱風來襲的預兆。根據以上各種現象研判，如果再發現氣壓逐漸下降，則表示已進入颱風威力的邊緣。侵台颱風移
20、動路徑1897 2019年間的侵臺颱風路徑。西北颱西北颱西北颱颱風從台灣東方海面向西北方進行，其中心通過基隆與彭佳嶼之間海面時，台灣北部及西部地區多吹西北風，受地形影響雨勢特大，且風向幾與海岸垂直，使積水不易宣洩，甚至引起海水倒灌，且使海水沿著河口倒灌進來，危害沿岸城市，由於吹的是西北風，故稱西北颱。侵台颱風導引氣流颱風路徑受大範圍氣流所控制，在北太平洋西部生成的颱風，受太平洋副熱帶高氣壓環流太平洋副熱帶高氣壓環流所導引，因此在太平洋上多以偏西路徑移動。路徑奇特的納莉颱風當導引氣流明顯時，颱風的行徑較規則，否則颱風的行徑較富變化。路徑奇特的納莉颱風，對臺灣本土所造成的災情相當嚴重。藤原效應（雙
21、颱效應）日本氣象學家藤原櫻平在1921年所發現。兩個颱風靠近時，會繞著相同的軸線，相互作用，並以逆時鐘方向旋轉，位於西側的颱風會向南，位於東側颱風會往北。影響程度視兩個颱風距離的遠近度、大小以及範圍而定，通常是較強的颱風拖住較弱的颱風。東亞地區夏季平均氣流與氣壓分布圖L東亞東亞地區地區冬季冬季平均氣流與氣壓分布圖平均氣流與氣壓分布圖冬季冬季因因為陸地表面冷卻較快，為陸地表面冷卻較快，溫度比海洋低，為高溫度比海洋低，為高壓區，風便以順時鐘方向由陸地吹向海洋壓區，風便以順時鐘方向由陸地吹向海洋，形成東北季風形成東北季風H侵襲臺灣的颱風來源與災害形成颱風的要件：1.充足的水氣 2.足夠的熱量 3.地
22、球自轉偏向力侵襲臺灣的颱風主要來自北太平洋西部熱帶附近的溫暖洋面。(1)每年七至九月颱風最常造訪臺灣。(2)熱帶溫暖海洋可以可以提供充沛的水氣，暖溼空氣不斷上升凝結成雲並釋放潛熱，使熱帶低壓得以持續發展成颱風。颱風除了強風豪雨會造成災害外，其伴隨的暴潮常使海水淹沒海岸地區。見圖示見圖示颱風路徑活動7附圖颱風侵襲形成的災害包含背風坡之焚風使植物枯萎；或含鹽分之海風吹至陸地使植物枯死桃芝颱風引發的土石流因桃芝颱風豪雨引發土石流，淹沒了南投縣水里鄉郡坑村。洪 水洪水是指水流於短時間內上漲，超過平時水位。台灣洪水起因於每年59月的 暴雨。洪水災害：洪水淹沒地區生命、房舍及農業損失。道路橋梁沖毀中斷以及
23、山崩與土石流災害。環境汙染及公共衛生條件惡化，也常變成傳染病滋生的溫床。降下豪雨使水庫集水區上游的河流搬運大量泥沙到水庫裡。除造成水庫淤積嚴重，減少其正常使用年限，更造成水庫裡的蓄水濁度異常，無法做為自來水原水使用，而影響供水。八七水災 道路沖毀 災後復健引發洪水的自然因素自然因素：強大雨量：導致河道匯聚大量洪水。且因臺灣山區的超大豪雨，使得溪谷地區同時發生洪水與山崩災害，特別是土石流。河道坡度大：臺灣的河川普遍短促而且坡度大，河道無法大量積蓄水量，當河川自山區入平地，容易在山麓地帶向兩側溢流而形成水患 表土沖蝕量大：大量泥沙堆積於河道內，墊高河床高度，影響河道的排洪能力。潮汐影響：當漲潮時海
24、水抬升，造成河水不易宣洩，河水遂往河床兩旁溢出。敏督利颱風造成的水與土石流災害2019年7月2日敏督利颱風造成谷關遭受洪水與土石流災害。引發洪水的人為因素人為因素：都市化 與水爭地 破壞水土保持 不當的河道工程降低洪水造成的災害土地資源保育 讓地表有足夠的植物覆蓋以保護土壤，促使雨水向下滲透進入土壤，減少地表逕流。避免超限墾伐，盡量維持山林原貌，不僅可減少洪水發生，也可降低土石流災害。適宜的土地利用計畫，將水應行走的土地留給大自然。工程整治 增加水行走的通路。積極推動生態工法。海 流海流又稱洋流，是指海水向某一特定方向流動的現象。海流隨成因不同，主要可分成四種：風吹流風吹流 密度流密度流 傾斜
25、流傾斜流 補償流補償流下降流湧升流海洋環流在調節氣候扮演相當重要的角色。風吹流固定方向的風持續吹過海面，對海面所施加的摩擦力造成海水的流動，稱為風吹流。密度流密度流海水密度分布不均，致使海水流動造成海流，稱為密度流。密度流密度流傾斜流傾斜流海面因風、氣壓不同、降水或河水流入等原因導致水面傾斜，所引起的海流稱為傾斜流。補償流補償流則有下降流及湧升流兩種。下降流：發生在海水匯聚的地方，上層的海水下沉到較深處。湧升流湧升流：與風場及海底地形有關，如沿岸的表水被風吹離，致使下沉的海水往上遞補。湧升流可將海面下二、三百公尺含營養鹽較多營養鹽較多的低溫海水帶至表層，形成良好的漁場，例如臺灣東北外海、日本東
26、南外海。湧升流北半球沿岸風形成的湧升流台灣附近夏季海流流況台灣附近冬季海流流況烏魚烏魚於冬至於冬至前後順此海流前後順此海流迴游到台灣海迴游到台灣海峽一帶。峽一帶。波 浪風浪：風吹海面形成，為最常見的波浪。湧浪：波長達數百公尺的浪，可傳遞很遠的距離。海嘯：海底地震或火山活動引發的波浪，破壞力大。潮汐的成因受太陽和月亮引潮力的影響使海水面發生週期性的現象。太陽雖質量大，但因距地較遙遠，故引潮力較月球小。滿潮滿潮：地球自轉離地球自轉離心力大於月心力大於月球引力球引力滿潮滿潮：月球引力大於地月球引力大於地球自轉離心力球自轉離心力乾潮乾潮：離心力和月球離心力和月球引力的合力指引力的合力指向地球中心，向地球中心，水位最低水位最低澎湖七美島雙心石滬乾潮與滿潮時的差異乾乾 潮潮滿滿 潮潮潮汐的週期因地球自轉地球自轉，潮汐一天發生二二次。潮汐為12小時25分鐘，且每隔一日，滿潮和乾潮的發生時刻平均延遲50分鐘，此與月球公轉月球公轉及地球自轉地球自轉時的相對位置有關。潮 差滿潮與乾朝的水位差稱為潮差。朔、望時潮差最大，上、下弦月前後最小。同一潮汐受地形因素影響，在不同地區潮差不盡相同。像台中港潮差可達四公尺左右。2019年 臺灣地區平均潮差分布圖
