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CH.2 觀風雲 (2-4大氣遙測 (2-4.3衛星遙測大氣現象 (空間及時間上具有大範圍、密集監測的優點, 相對於傳統儀器及探空氣球觀測也較為經濟…
CH.2 觀風雲
2-4大氣遙測
2-4.1遙測的原理與類型
遙測的定義:不須和被觀測的目標物直接接觸即可測量
遙測的原理:是接收物體射出的輻射,或是反射來自其他輻射源的輻射
物體放射或反射出的輻射波段
無線電波
微波
紅外線
可見光
紫外線
X射線
伽瑪射線
類型
主動遙測:人類主動發出電磁波來探測物體
被動遙測:以輻射計被動地接收來自物體發出的電磁波
比較
主動遙測是載臺上裝載雷達或雷射光,藉由向地表發射雷達波或雷射光後再接收回波
被動遙測是載臺上裝載輻射計或照相機,感測來自地球表面放射的紅外線,以及地表反射的陽光
2-4.2衛星雲圖
可見光衛星雲圖
根據雲頂反射陽光來進行拍攝
白天拍攝
雲圖顏色愈亮,雲層愈厚,反射愈強
雲圖顏色愈暗,雲層愈薄,反射愈弱
紅外線衛星雲圖
根據雲頂和地表放射出來的紅外線進行拍攝
全天拍攝
雲圖顏色愈亮,紅外線愈弱,雲頂愈高,溫度愈低
雲圖顏色愈暗,紅外線愈強,雲頂愈低,溫度愈高
衛星雲圖的應用
2-4.3衛星遙測大氣現象
空間及時間上具有大範圍、密集監測的優點
相對於傳統儀器及探空氣球觀測也較為經濟
利用可見光與紅外線波段拍攝衛星雲圖
應用在估算大氣中各種組成氣體的含量及其長期變化趨勢
監測霾害、沙塵暴等降低大氣品質的現象
2-4.4氣象雷達
都卜勒雷達
波長能量能夠被雨滴反射,而有較強的回波反應
可以測量目標移動的訊息
反射回波的能量強弱,代表雨滴大小,降雨強度的訊息
雷達迴波圖以顏色代表接收的回波訊號強弱
2-1成雲致雨
2-1.1成雲致雨的條件與機制
水的三態變化
水的循環
大氣穩定度
絕熱
乾絕熱遞減律
濕絕熱遞減律
環境溫度遞減律
穩定
不穩定
條件不穩定
形成雲的條件與機制
使水氣達到飽和
必須有凝結核
雲
暖雲
冷雲
2-1.2雲的種類
高雲族
卷雲
卷層雲
卷積雲
中雲族
高層雲
高積雲
低雲族
層雲
層積雲
雲層雲
直展雲族
積雲
積雨雲
2-1.3降水型態
降水
雨
毛雨
冰珠
凍雨
雪
冰雹
2-3傳統氣象觀測
2-3.1地面氣象觀測
設置觀測坪的條件
地勢平坦開闊,地面排水良好、不積水
地面植以短草,不可用水泥地、石子地
四周不能有過高的建築物
不可設於靠近陡坡、懸崖、山谷及凹地的地方
主要氣象要素的觀測方法
氣溫
距地面1.5~2公尺高度,通風良好且不受太陽直接影響的空氣溫度
溫度計比須放置於漆白色且通風的百葉箱內
北半球的百葉箱,箱門面向北方;南半球則面向南方
濕度
指空氣潮濕的程度
乾燥時,濕球溫度低於乾球溫度,並有較大差距
潮濕時,濕球溫度低於乾球溫度,但差距不大
觀測順序:先觀測乾球溫度,在觀測濕球溫度,以免實際氣溫出現誤差
氣壓
單位面積上方之空氣重量
以福丁式水銀氣壓計觀測,裝置於測站的氣壓室內以免日曬
風向及風速
風是指空氣的水平運動
風向是指風的來向
風速為單位時間內空氣移動的距離
風向儀會面向風吹來方向,故風向儀所指的方向即為風向
降水量
只在一定時間內之降水,在無蒸發、流失或滲透等損耗情形下儲積量的深度,單位為毫米
雨量筒內有雨量筒及副筒,主要以雨量筒來量測
雲的觀測
利用目視直接觀測雲高、雲形、雲量
2-3.2高空氣象觀測
高空探測(探空):用氣球攜帶儀器升空,向上逐層探測氣象要素
實施方法:國際標準時0時及12時各施放探空氣球一次
功用:可了解天氣系統的內部結構以及高空氣流狀況
台灣目前有的高空觀測
板橋、屏東、馬公、綠島、東沙、南沙
時間與空間密集度都略顯不足
2-3.3投落送
全球衛星定位式投落送:在颱風接近時,使用飛機直接飛進颱風周圍或螺旋雲帶上空,甚至進入颱風眼內觀測
目的:觀測颱風眼及眼牆的結構,了解颱風結構與強度變化的過程,可改進颱風預報技術,未來也可以朝向對造成梅雨期豪大雨的鋒面系統進行觀測
2-5氣象預報
2-5.1氣象預報的資料蒐集
地面天氣圖
由等壓線可看出氣流流向,等壓線封閉
成環狀的部分,代表高、低氣壓系統
可分析出封面、颱風等天氣系統的位置
衛星雲圖
可以看到雲區、鋒面及颱風等天氣系統所在位置
可見光、紅外線及水氣頻道所拍攝的雲圖特
性,可分出低雲及高雲與對流強烈的積雨雲
雷達迴波圖及累積雨量圖
數值天氣預報圖
將各項氣象參數帶入描述大氣運動的方程式,再利用電腦
快速算出大氣的變化,模擬出未來大氣狀態的預報方法
包括
地面觀測
探空觀測
船舶觀測
飛機觀測
雷達觀測
衛星觀測
2-5.3數值天氣預報所受的限制
理論尚未完整
觀測資料不足
電腦運算誤差
2-5.2氣象預報的流程
流程
主觀預報
客觀預報
預報討論會
及時預報
重要性
可提供生活中隨時所需的氣象資訊
中小尺度的天氣系統的災變天氣,其發展與變化非常快速
做法
及時天氣資料整合與預報系統
以超級電腦接收各項觀測的大量資料
2-2地理位置與地形對氣候的影響
2-2.1影響天氣現象的因素
因素
緯度高低
海陸分布
地形差異
緯度對天氣的影響
因地球表面微曲面且傾斜的面向太陽,因此在不同季節及地點,太陽直射的地點及陽光照射的面積不同
三胞環流:氣溫不同造成空氣產生運動
地表行星風系:大氣熱力環流的三胞環流,配合科氏力效應,即成為地表行星風系,為大氣環流中的主環流
海陸分布對天氣的影響
季風
夏季季風
冬季季風
海陸風
海風:白天時陸地增溫較海洋快,暖空氣上升,近地面的風由海洋吹向陸地
陸風:夜晚時則因陸地溫度較低,使陸地上的氣壓較海洋高,風由陸地吹向海洋
地形對天氣的影響
中央山脈造成南北雨季差異
山風與谷風
山風:白天時,山坡受到的太陽輻射較強,使空氣沿著山坡產生上升氣流,風從谷底吹向山頂
谷風:夜間山坡輻射熱較山谷快,使坡頂空氣較冷而變重,使沿著山坡下滑而成為山風
重力風(瀑風)
焚風與落山風
焚風
台灣的焚風主要發生在颱風季
落山風
在東北季風盛行時
焚風和落山風雖然都屬於下坡風,但兩者發生的季節、產生原因及影響地區,其實都不相同