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………………1

第一章 大氣科學概論／3 第一節 大氣垂直結構˙3 第二節 對流層特徵˙5 第三節 溫度分布˙7 第四節 氣壓˙12 第五節 高度與氣壓˙15 第六節 大氣風場˙22 第七節 大氣環流與噴射氣流˙25

第二章 中尺度氣象學／31 第一節 鋒面系統˙31 第二節 大氣穩定度˙35 第三節 雷雨˙39 第四節 山岳波（Lee Wave）˙55 第五節 局部環流˙59 第六節 氣象雷達觀測˙62

第七節 層狀降水與積狀降水（對流性降水）˙69 第八節 邊界層氣象˙72

第三章 熱帶氣象學／75 第一節 熱帶地區天氣特徵˙75 第二節 間熱帶輻合帶（Inter-tropical Convergence Zone；ITCZ）˙76 第三節 熱帶氣旋˙78 第四節 聖嬰與反聖嬰現象˙82

第四章 航空氣象專論／85 第一節 亂流˙85 第二節 積冰（Icing）˙92 第三節 低能見度與低雲幕˙102

第五章 數值天氣預報／109 第一節 何謂數值天氣預報˙109 第二節 客觀分析與資料同化˙110 第三節 系集預報˙112 第四節 數值天氣預報的限制˙114

第六章 氣候學／115 第一節 季風˙115 第二節 臺灣地區季風特徵˙117 第三節 北美洲˙118

………………121

第一章 大氣科學概論／123 壹、歷屆試題˙123 貳、精選試題˙133

第二章 中尺度氣象學／143 壹、歷屆試題˙143 貳、精選試題˙160

第三章 熱帶氣象學／173 、歷屆試題˙173

第四章 航空氣象專論／181 壹、歷屆試題˙181 貳、精選試題˙193

第五章 數值天氣預報／199 壹、歷屆試題˙199 貳、精選試題˙201

第六章 氣候學／203 、歷屆試題˙203

第七章 其他類型／207 、歷屆試題˙207

一 003

大氣科學概論

一

大氣垂直結構

大氣的垂直結構基本上是依據「溫度」隨「高度」變化而定的。 從地面到高空之劃分（分布如圖 1-1） 對流層（Troposphere）。 平流層（Stratosphere）。 中氣層（Mesosphere）。 熱氣層（Thermosphere）。

004 圖 1-1 

第一章

二

大氣科學概論

005

對流層特徵

目前航空氣象學所關心的範圍僅限於對流層，平流層以上暫不 討論。 、對流層 對流層為大氣之最低層，距地球表面厚約 10～20 公里。對流 層乃由於地球表面接受太陽輻射量之收支差異，發生垂直方向 之平均環流，使空氣混合而形成對流現象，故稱對流層。 主要特徵： 氣溫隨高度而降低。 形成雲、雨、霜、雪之各種天氣系統，如高低氣壓、鋒面、 颱風與龍捲風等，皆發生在此氣層內。 、對流層頂（Tropopause，圖 1-2） 對流層與平流層交接處存在一過渡層，稱為對流層頂，為目前航 機飛行最高之高度，厚度約幾百公尺到 2,000 公尺。 對對對對對對對對對對對對對，變化的幅對發生突變： 隨高度增加，溫度降低的幅度開始變小，甚至隨高度增加，溫 度保持不變，或略有增高。對垂直運動有很強的阻擋作用。 對對對對的對對對對對對對對對對對對對： 熱帶低緯度地區（赤道）地區高約 16 公里，氣溫在 70℃ 左右。 極區（高緯度地區）則僅高 8、9 公里，溫度稍低於 40℃。 在中緯度地區氣溫會由海平面的大約 17℃下降至對流層頂

006 的大約 52℃。 圖 1-2 

對對對對對對對對對對對： 垂直方向大氣的溫度隨著高度增高而些微的增加。 水氣量相當少（空氣濕度小）。 、大氣邊界層與自由大氣 對流層內從地面到 1,000～2,000 公尺的一層，受地面起伏、乾濕 、冷暖的影響很大，稱為「大氣邊界層」（或摩擦層）；邊界層 以上受地面狀況影響較小，稱為「自由大氣」。

一 123

大氣科學概論

、歷屆試題 、航空氣象站以水銀氣壓計所測得的氣壓必須依序經過那些訂 正步驟，才能得到測站氣壓？測站氣壓又和場面氣壓有何區 別？氣壓又如何換算出高度？

【民航三等】

航空氣象站以水銀氣壓計所測得的氣壓數據，必須經過： 儀器差訂正。 溫度訂正。 緯度（重力）訂正。 測站氣壓換算至高出跑道面約 3 公尺處之氣壓，相當於飛機停 在跑道上高度計之氣壓讀數，是為場面氣壓。 氣壓是經由氣壓高度表換算高度，而氣壓高度表實際上是一具 將大氣壓力換算為高度之一種空盒氣壓計。是在 ICAO 所設定 一個特定的天氣條件─即「標準大氣」，在這個條件下，高度 和氣壓／溫度的關係就可以得到一種近似平均分布的模式；因 此根據氣壓與高度之關係，即可將大氣壓力換成相對高度。事 實上各地之大氣時時刻刻在變化，要具有符合標準大氣條件的 情況絕少出現，因此，氣壓高度表所示之指示高度常與實際高 度不同。

124

、假設有一飛機沿著 700 百帕飛行，請問該飛機飛行高度 在暖氣團較高，還是冷氣團較高？ 一般飛機飛行都利用壓力高度計沿著等壓面飛行，試說明 飛機沿著等壓面飛行可能遭遇的困難。 現在民航飛機都配置無線電（雷達）高度計，理由為何？ 【民航三等】

暖氣團內的空氣因溫度較高，空氣向上膨脹，空氣柱比較高； 而冷氣團因溫度較低，空氣多堆積在地表，空氣柱比較低。因 此飛行在 700 百帕空層時，約在 10,000 呎高度上下，此時因 暖氣團上方空氣柱比冷氣團高，相對來說氣壓比較高，因此對 應的氣壓高度也比較高，故暖氣團之飛行高度較高。 因等壓面會因著空氣密度與空氣柱高度的不一，所對應的真實 高度也會跟著改變。如此航機上所測得的氣壓高度會與真實高 度產生相當的差距，使得航機在飛行中有碰觸地形的危險。 由於雷達高度計的工作方式係以發射無線電波，計算其往返時 間測距而得，精度高且不受氣壓變化的影響，可獲得航機與地 形之間的高度差。

大氣科學概論

第一章

125

、傳統上高度表及高度表撥定值是飛行員了解飛機所在高度的 重要參考資料，說明高度表撥定值的意義，以及如何利用測 站觀測到的氣壓求得高度表撥定值，由高度表撥定值換算出 來的高度還會有什麼誤差？

【民航三等】

高度表撥定值（Altimeter Setting）為一氣壓值，指航機上氣壓 高度表應行撥定之大氣壓力數值。在陸上地區之高度表撥定值 ，係由測站氣壓根據 ICAO 標準大氣條件，訂正至海平面，或 訂正至機場高度而得。在航空上，因應不同的運作需要，使用 航空通訊 Q 電碼之特定名詞 QNH 或 QFE 來形容高度表撥定 值。高度表撥定值以海平面為基點者，使用 QNH 代表之；如 以機場高度為基點者，使用 QFE 代表之（QFE 亦代表場面氣 壓）。 承答案，通常採用 QNH 者時，應將測站氣壓與海平面氣壓 進行轉換，皆是使用壓高公式（Hypsometric Equation）進行 換算，原始公式及使用常數值如下所示： gh

P  Psea/ e RT 其中：P：海拔高度為 h 處的氣壓（測站氣壓）。 Psea：海平面（高度為 0）氣壓。 R：氣體常數 287.05278 J/K  Kg。 T：ICAO 標準大氣條件下測站高度至海平面間的平均 氣溫值。 g：重力加速度 9.80665 m/s  s。  QNH 高度表經正確撥定後，其所示高度符合於在 ICAO 標準

126

大氣狀況下相對氣壓之高度，然而真實大氣環境的溫度、氣壓 和密度的垂直分布卻非必要與標準大氣一致。因此，在此情況 下，氣壓高度計的讀數與真實高度總是會存在著誤差。