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CH4 大氣和海洋的變動 ((水氣與大氣能量 (水氣凝結或凝華 (空氣上升運動途徑 (對流舉升, 輻合抬升作用, 受地形抬升, 暖空氣沿鋒面抬升),…
CH4 大氣和海洋的變動
水氣含量
飽和水氣壓
定溫定量空氣的水氣含量達可開始凝結時的水氣壓值
飽和水氣壓隨溫度上升而遞增
影響水氣的蒸發.凝結
空氣較乾燥 水氣沒飽和 水易蒸發到空氣中
空氣水氣達/過飽和 水氣可能凝結成水滴
使水氣達飽和方式
降低溫度 使其達到露點溫度(水氣達飽和的溫度)
增加水氣
同時降低溫度和增加水氣
相對溼度
=(實際水氣壓 / 飽和水氣壓)X100%
=(實際水氣含量 / 飽和最大水氣含量)X100%
空氣水氣達飽和時 需附著在凝結核上 才能凝結成水滴或冰晶
水氣與大氣能量
水氣與天氣現象
水蒸發為水氣時 會吸收熱能(潛熱)
水氣凝結成水時 將潛熱釋放回大氣中
作用:可傳送熱能 / 造成多樣的天氣和氣候
水氣凝結或凝華
主要是氣溫變低 使水氣達飽和而凝結
空氣向上運動 外壓下降 空氣絕熱膨脹冷卻 飽和凝結成雲
空氣上升運動途徑
對流舉升
輻合抬升作用
受地形抬升
暖空氣沿鋒面抬升
現象
清晨草地上出現露珠.結霜
走出冷氣房 鏡片出現霧氣
大氣能量的傳送
高緯度: 太陽輻射吸收量<紅外線輻射散失量(淨輻射量為負 氣溫低)
低緯度:太陽輻射吸收量>紅外線向外散失量(淨輻射量為正 氣溫高)
溫度差(溫度梯度)驅動大氣運動與海洋運動
大氣運動
大氣環流:暖空氣送到高緯 冷空氣送到低緯
劇烈大氣運動:氣旋.鋒面可重新分配輻射能量
水氣潛熱:凝結成雲時釋放潛熱 等於傳送了熱能
大氣的水平與垂直運動
氣壓梯度->氣流流動
空氣從高氣壓向低氣壓地區流動
高氣壓:高空輻合 下沉氣流 地面輻散 天氣晴朗
低氣壓:地面輻合 氣流上升 高空輻散 天氣雲雨
氣壓梯度力垂直於等壓線
單位距離的氣壓差值越大 等壓線越密集 氣壓梯度越大(風速較大)
風
空氣受氣壓差異產生之作用力(氣壓梯度力)而流動
垂直運動
一般大氣不易做劇烈垂直運動(向上氣壓梯度力=向下重力)
對於雲的形成和劇烈的天氣現象 空氣的垂直流動是重要過程
水平運動
平常所稱的''風'' 每秒移動數公尺
高空風(地轉風):平行等壓線(氣壓梯度力.科氏力達平衡)
接近地面的風:不重直/平行等壓線 受到科氏力和地面摩擦力影響
科氏力:地球自轉影響 北半球偏行進方向右側 南半球偏左側
(垂直於運動方向)
氣團與鋒面
氣團
溫濕度.密度相近而聚在一起的一大團空氣(高壓系統)
範圍可達數千公里
海洋氣團較潮濕 / 高緯大陸氣團較寒冷乾燥
鋒面
兩個不同性質(溫濕度不同)氣團的交界面
會有重直方向的空氣運動 伴隨降雨
冷鋒:冷空氣推著暖空氣前進 坡度陡(積雨雲)
暖鋒:暖空氣前進 冷空氣後退 坡度緩(層雲)
滯留鋒:冷.暖氣團勢力相當 鋒面停滯或徘徊 降雨時間長
囚錮鋒
冷鋒移動速度快 追及暖鋒後所形成的鋒面
冷囚錮鋒: 冷空氣-->(暖空氣)-->涼空氣
暖囚錮鋒: 涼空氣-->(暖空氣)-->冷空氣
台灣的天氣
初秋~隔年初春:冷鋒.冷氣團.滯留鋒影響
春末夏初(梅雨季):滯留鋒(梅雨鋒)影響
夏季~秋初:颱風影響(暴潮)
海水的水平運動
風吹環流(洋流)
不論冬夏 盛行風系穩定而持續吹拂海洋表面 帶動海水流動
北半球:順時針流動(高緯西南風帶/低緯東北信風)
南半球:逆時針流動(低緯東南信風/高緯西北風帶)
功能
輸送熱能
影響海洋資源分布
海上的物質運輸
先民的遷徙(順流而上)
北大平洋的環流
赤道洋流
流向:向西
將赤道加熱的海水帶到西太平洋 形成暖池
黑潮
流向:向北
全球海洋最強勁洋流之一
北赤道洋流轉向後變狹窄 使其加深且流速加快
北太平洋洋流
流向:向東(西風盛行)
流經高緯 暖水散熱而逐漸變冷
加利福尼亞涼流
流向:向南
台灣附近海流流況
夏季:黑潮主流+支流
冬季:黑潮主流+中國沿岸流
台灣海峽季節性水流方向不同 帶動洄游魚類的遷徙
海水的垂直運動
波浪
波長:兩波峰(波谷)之間 風越大則波長越長
波高:海浪起伏高度差 是海浪能量大小的指標
週期:(秒/次)
波動:當兩個波峰交疊 波峰變更高 / 波鋒碰上波谷 互相抵銷
水分子運動
水分子只進行垂直向的圓形/橢圓形運動 並不前進
海水摩擦阻力 會消耗向下傳遞的能量
越深處 水分子運動圓周越小
超過一半波長之深 水的運動極少(海底地形不影響波浪前進)
淺水.近岸海域
圓形震盪受空間限制扁化成橢圓形
受海底摩擦力 阻力增 波長縮短 推高波峰
波型不對稱 形成碎浪
長波長波動
湧浪(如大片丘陵地形起伏晃動)
海嘯:到達淺水區 波長縮短 使波高劇增 易造成重大傷害
波浪與海岸地形
波浪一般以重直等深線的方向往海岸前進
海岸侵蝕:凸出半島/岬角(等深線密集 地形陡峭 波浪能量大幅聚集)
海岸淤積:開闊海灣(等壓線鬆散 坡度平緩 波浪能量散開而減弱)
沿岸流
一股貼岸而行的海流
挾帶漂沙
建內港 築防波堤->突堤效應
沉積作用:沿岸流的來測(砂泥被攔截而堆積)
侵蝕作用:防波堤下游海岸(泥砂供給減少 受侵蝕.後退)
潮汐
引潮力
月球引潮力:月地萬有引力 離心作用的合力
海水相對地球流動
面對/背對月球一側:因月球引潮力而集中堆高
將全球海洋拉成一個橄欖形
地球海水所受引潮力 主要來自太陽和月球(1:2)
日月地相對位置
大潮(初一/十五):日月地一直線排列 日月引潮力加成達最大
小潮(初七/廿二):日月地L型排列 日月引潮力未能有效加成
一地方海水高度的交替漲退
高潮/滿潮:潮汐最高水位
低潮/乾潮:潮汐最低水位
潮差/潮高:高.低潮間的水位差(台灣島以台中為最高)
潮間帶:位於高.低潮間的海岸地區 受潮汐漲落影響
全日潮.半日潮
全日潮:每日發生一次高.低潮的潮汐(週期24時50分)
半日潮:每日發生兩次高.低潮水位變化(週期12時25分)
每天延遲50分鐘的滿/乾潮
地球自轉一圈 月球也繞地公轉12度(360/30)
次日地球需多花約50分鐘(12X4)才能再度追趕至同相對位置
潮汐
潮流
日月引潮力引發海水波動 為潮波
地球自轉一圈約可經歷2個潮波->引發潮流
週期穩定:漲潮 推出漲潮流/退潮 推出退潮流
海面傾斜度(斜率)越大 流速越快 (停->慢->快->慢->停)
往復式海流:漲潮流流向與潮波同/退潮流與其相反
台灣島的潮流
東來潮波南北分立繞行台灣島 台中附近交會
台中附近有最大潮差
聖嬰現象
發現
時間:年底聖誕節前後
地點:東太平洋赤道海域
災害:海水異常增溫 魚群大量減少
太平洋赤道海域
正常年
西太平洋:暖池 水溫高 蒸發強 大氣對流旺盛
東太平洋
西傳之水由深層湧升流彌補(表層溫度降 斜溫層深度減)
冰冷湧升流 使南美洲西岸氣候涼爽.穩定.乾燥
成為大漁場:深海水富含營養鹽 提高海洋生物生產力
聖嬰年
西太平洋:東風減弱 暖水變薄 低壓東移 乾旱
東太平洋
暖水增厚 南美西岸潮濕多雨
湧升現象衰減.消失(斜溫界面平緩)
漁場盛況不再:營養鹽供少 水暖魚少
反聖嬰年
正常過頭 恢復過度
東太平洋出現比正常狀況還低的溫度
4-1 大氣變化
4-2 海洋的運動
4-3 近岸潮流與海岸環境
4-4 聖嬰現象