第一课：导言.DOC

第九課：大氣環流 一、前言： 大氣環流地球的大氣環流是指地球表面上大規模的空氣流動，以及與較小規模的海洋環流一起重新分配熱量和水汽的途徑。大規模的大氣環流即使年年有所不同，其基本結構頗能維持不變。然而，個別天氣系統，如中緯度低壓區、熱帶對流環流等，是在「隨機」情況下產生的，而且氣象通常只能在發生前一段短時間內被預測。 二、大氣的對流模式: 1. 輻射與溫度變化 ??? 一般而言，溫度往極區遞減。因為同樣強度的輻射，照在高緯度時面積較在低緯度時大，因此低緯度地區每單位面積接收較多太陽輻射(圖)。? ??? 低緯度地區因照射時間較長(能量過剩) ，吸收的短波輻射量，多於放射出去的長波輻射，高緯度地區則相反(能量不足) 。因此，低緯度地區是大氣能量的主要來源，大氣運動則不斷將低緯與高緯地區空氣混合（暖空氣往北，冷空氣往南），使它們界對流運動達於平衡。 2.柯氏力(Coriolis force) 受到地球自轉的影響，氣流方向並非垂直等壓線而有所偏轉，此種使運動體偏向的假想力稱為柯氏力。 柯氏力垂直作用於運動方向，因此僅能改變風向而不會影響風速大小。 在北半球的運動體會因科氏力作用而右偏，南半球則是左偏。 柯氏力大小與風速成正比，緯度愈高的地方柯氏力也愈大（赤道上無科氏力，兩極柯氏力最大）。 F = 2 ω * V = 2 ωvsinθ (ω: 地球自轉角速度 θ:緯度) 科氏力僅能改變風向而不會影響風速大小， 偏轉大小決定於 (1) 地球自轉 (2)緯度 (3) 風速。 3. 三胞對流模式 考慮地球自轉的柯氏力(圖)與大氣的冷熱對流，有不少模式被提出以解釋地表 大氣的對流現像，其中最符合地表現象者為三胞對流模式(Three-cell Mode) (圖)，下面為此模式的內涵。 ITCZ 帶 (熱帶聚合帶Intertropical Convergence Zone): 因柯氏力大小與與θ(緯度) 成正比，柯氏力在接近赤道時的值接近為零。在南北半球盛行的貿易風會集於赤道，構成了ITCZ帶(圖)。在ITCZ帶 因全為上升氣流，在高空冷凝成雨，該處雨量特多，故又是熱帶雨林帶。在近赤道上方風異常平靜，故稱為無風帶(doldrums) 。 熱帶雨林帶熱帶高溫多雨地區由熱帶種類組成的，高大茂密而終年常綠的喬木植物群落。為世界上發育最繁茂的植被類型。它分佈的地區水熱條件充沛，且全年分配均勻，常年濕潤。 熱帶雨林主要分佈於赤道兩側（可達南、北迴歸線），可劃分為三個區： 美洲熱帶雨林區，面積最大，約為400×106公頃。主要分佈於亞馬孫河流域； 印度—馬來亞熱帶雨林區，是第二個大的雨林區，覆蓋面積約為250×106公頃，呈帶狀分佈； 非洲熱帶雨林區，位於剛果河盆地。 東北(東南)信風帶: 信風又稱貿易風， 因在赤道上升之氣流被其上的平流層壓迫。 在30oN或30oS處再下降至地表 (稱為馬緯度)，並向東南或西北方向移動。該處因全為下沉氣流，故缺雨，是全球主要的沙漠所在。 中緯度西風帶: 從30o至60o柯氏力使風向東北(東南)方向吹，構成盛行的中緯度西風帶。 極地東風帶: 吹東北(東南)風從60o到南北極。 亞熱帶噴射氣流(Subtropical jet): 在近赤道處上升之氣流，當達對流層頂時即向南北極流動，因柯氏力關係偏右，在對流層高處20oN與30oN之間成為高空強勁的西風，這道高空氣流稱為亞熱帶噴射氣流(圖)，在搭飛機時感覺最明顯(例如:台灣飛美國去程較回程快)。 極鋒噴射氣流 (Polar front jet): 中緯度西風帶與極地東風帶氣流交會於緯度60o處，也構成了強勁的向東吹的噴射氣流，稱為極鋒噴射氣流(圖)。 三、 模式之理論與實際 1. 季節變化 上述三胞對流模式是地表大氣對流的一個平均模式， 因南半球陸地較少， 較少受到干預， 故模式運用較佳。 上述簡易模式受到一些季節變化略做修正， 模型有些部份例如ITCZ帶,極地東風帶，亞熱帶高溫 (the subtropical high)與噴射氣流，在春季向極區移動，在秋季向赤道移動。 2、季風 英文名稱為monsoon，意為季節 指的是大範圍地區盛行、以年為周期随季節改變的風 海陸風主要是因為海洋和陸地對太陽輻射加熱或冷卻的速度不同所引起的。同樣地，季也是因為大範圍的海洋和陸地對於太陽輻射年變的反應差異不同而造成的。 3. 海風與陸風 : 在海濱地區，白天常有風從海上吹來，稱為海風，晚上常有風從陸地吹向海洋，稱為陸風。海陸風的形成是由於海陸性質的差異而造成的。 4. 風暴: (詳見第十章) 所謂風暴(Storms)，是指區域性大氣的擾動，產生了強烈的風、雨、雪、冰雹等等天氣的變化。 風暴可以由鋒面風暴、溫帶氣旋和熱帶氣 旋等面貌呈現。