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第五章　大氣的運動

第五章　大氣的運動. 本章學習重點 5 － 1 大氣的水平運動 5 － 2 大氣環流系統 附錄：作業圖. 回總目錄. 本章學習重點. 大氣的水平運動（風） (1) 等壓線愈密集則風速愈強。 (2) 決定風向的因素包括氣壓梯度力、科氏 力和摩擦力。 (3) 認識地轉風和地面風、氣旋和反氣旋。 大氣環流 （各緯度能量差異造成） 地表區分為極地高壓區、極鋒區、副熱帶 高壓區和間熱帶輻合區。 區域環流 （海陸分布造成） 認識季風、海風和陸風、山風和谷風。. 5 － 1 大氣的水平運動. 平常我們所說的風，就是指空氣的水平運動。

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第五章　大氣的運動

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  1. 第五章　大氣的運動 本章學習重點 5－1 大氣的水平運動 5－2 大氣環流系統 附錄：作業圖 回總目錄

  2. 本章學習重點 • 大氣的水平運動（風） • (1)等壓線愈密集則風速愈強。 • (2)決定風向的因素包括氣壓梯度力、科氏 力和摩擦力。 • (3)認識地轉風和地面風、氣旋和反氣旋。 • 大氣環流（各緯度能量差異造成） • 地表區分為極地高壓區、極鋒區、副熱帶 • 高壓區和間熱帶輻合區。 • 區域環流（海陸分布造成） • 認識季風、海風和陸風、山風和谷風。

  3. 5－1 大氣的水平運動 • 平常我們所說的風，就是指空氣的水平運動。 • 由於空氣溫度與密度不同，造成各地氣壓不均勻，空氣會由高壓往低壓流動，單位距離內的氣壓差異愈大，等壓線愈密集、氣壓梯度力也愈大，風速愈強；空氣流動時還會受到地球自轉偏向力（科氏力）和地表摩擦力的影響，所以並非直接由高壓往低壓吹送，而是由高壓中心順時針方向向外流出，逆時針方向流入低壓中心（就北半球而言）。 下一頁

  4. 大氣的水平運動 • 氣壓和氣壓梯度 • 科氏力 • 地轉風和近地面風 • 北半球氣旋和反氣旋

  5. 氣壓和氣壓梯度 • 氣壓是指單位面積所承受的空氣重量，氣象學上常以百帕為單位（一大氣壓約等於1013百帕）。 • 風速與等壓線的疏密程度有關 • (1)氣壓梯度力恆由高壓垂直指向低壓。 • (2)單位距離內的氣壓差值愈大，等壓線愈密 集、氣壓梯度也愈大，因此氣壓梯度力愈 大，風速愈強。 見圖示

  6. 圖5－1A 下一頁 資料來源：中央氣象局提供。

  7. 圖5－1B 見圖示 資料來源：中央氣象局提供。

  8. 圖5－2 見圖示

  9. 小百科　圖一 資料來源：改繪自Ahrens，C.D.，1994：Meteorology today，Fifth Edition，West Publishing，p. 229，Fig. 9.16。 見圖示

  10. 圖5－3

  11. 科氏力 • 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科氏力。 • 科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。 • 科氏力大小與風速成正比，緯度愈高的地方科氏力也愈大（赤道上無科氏力，兩極科氏力最大）。 見圖示

  12. 圖5－4 見圖示

  13. 圖5－5 見圖示

  14. 圖5－6 資料來源：洪秀雄教授提供。

  15. 地轉風和近地面風 • 忽略摩擦力作用（一公里以上的高空），當氣壓梯度力和科氏力平衡時，空氣沿著等壓線方向運動，這樣的風稱為地轉風。 • 地面附近的空氣運動會受到地表摩擦力影響，當氣壓梯度力、科氏力和摩擦力三者平衡時，氣流會穿過等壓線、偏向低壓，這種風稱為近地面風。 • (1)摩擦力會使風速減小，科氏力也因而減小。 • (2)摩擦力愈大，地面氣流與等壓線間的夾角 愈大（偏向低壓愈明顯）。

  16. 圖5－7 資料來源：改繪自Tarbuk，E.J.，and F. K. Lutgens，1988：Earth Science，Seventh Edition，Macmillan，p. 491，Fig. 14.5。

  17. 圖5－8 資料來源：改繪自Tarbuk，E.J.，and F. K. Lutgens，1988：Earth Science，Seventh Edition，Macmillan，p. 492，Fig. 14.7。

  18. 北半球氣旋和反氣旋 • 氣旋：地面低壓中心，空氣逆時針向內流入（輻合），迫使中心附近空氣上升，膨脹變冷而容易達到飽和凝結，通常造成陰雨天氣。 • 反氣旋：地面高壓中心，空氣順時針向外流出（輻散），引起中心附近高層空氣下沉補充，因收縮變暖而水氣不易飽和，通常造成晴朗天氣。 見圖示

  19. 圖5－9 資料來源：改繪自Tarbuk，E.J.，and F. K. Lutgens，1988：Earth Science，Seventh Edition，Macmillan，p. 493，Fig. 14.8。 見圖示

  20. 圖5－10

  21. 5－2 大氣環流系統 • 整體而言，地球吸收的太陽輻射能量與地表喪失的輻射能量相等。 • 不同緯度的能量收支並不相同 • (1)由赤道向兩極遞減 • (2)低緯區多餘的能量藉由海流與大氣環流傳 輸到高緯區 • 全球大規模的氣流稱為大氣的主環流或簡稱大氣環流；但是同緯度各地區的風向還會受到海陸分布或地形效應，也就是季風、海陸風和山谷風等區域環流的影響。 見圖示 見下頁

  22. 圖5－11 資料來源：改繪自Ahrens，C.D.，1994：Meteorology Today，Fifth Edition，West Publishing，p. 64，Fig. 2。

  23. 大氣環流系統 • 單胞環流 • 三胞環流 • 季風 • 海風和陸風 • 山風和谷風

  24. 單胞環流 • 假設地球不轉動且地表性質一致，則赤道附近受熱較多，熱空氣上升；空氣到了高空分別向兩極移動，極區空氣冷卻下沉，在低層再由極區流向赤道，構成一個單胞的環流系統。 • 實際上地球有公轉運動，各地太陽輻射能會隨季節變動，地球自轉也會使氣流發生偏轉效應，加上全球海陸分布不均勻，主環流應該不像單胞環流模型這麼簡單。 見圖示

  25. 圖5－12 資料來源：改繪自Ahrens，C.D.，1994：Meteorology Today，Fifth Edition，West Publishing，p. 285，Fig. 11.1。

  26. 三胞環流 • 由赤道到兩極各有三個環流胞，在赤道（間熱帶輻合區）和緯度60度（極鋒區）附近氣流上升，造成低壓區；在極區（極地高壓區）和緯度20～30度附近（副熱帶高壓）氣流下沉，是高壓區。 • 受科氏力和摩擦力的影響，各高低壓區之間的盛行風向分別造成極地東風（北半球為東北風、南半球為東南風）、盛行西風（北半球西南風、南半球西北風）和信風帶（北半球東北信風、南半球東南信風）。 見圖示

  27. 圖5－13 資料來源：改繪自Ahrens，C.D.，1994：Meteorology Today，Fifth Edition，West Publishing，p. 285，Fig. 11.2。 見圖示

  28. 小百科　圖二 資料來源：改繪自Skinner，B.J.，and S. C. Porter，1995：The Blue Planet，John Wiley & Sons. Inc.，p. 348，Fig. 13.15。

  29. 季風 • 受到海陸分布的影響，在交界處所形成冬夏風向呈180度轉變的現象。 • (1)冬季大陸地表溫度較海面低，形成高壓中 心，等壓線較密集，臺灣地區主要吹東北 風，風速較大。 • (2)夏季大陸地表溫度較海面高，形成低壓中 心，等壓線較疏鬆，臺灣地區主要吹西南 風，風速較小。 • 臺灣東北部迎風面冬季雨日長、雨量多，就是東北季風帶來海面潮溼空氣並且受地形抬升而造成的。 見圖示

  30. 圖5－14 資料來源：Tarbuk, E.J.，and F. K. Lutgens，1988：Earth Science，Seventh Edition，Macmillan，p. 4917，Fig. 14.13。

  31. 海風和陸風 • 海陸風形成原理和季風相似，都是因為海陸溫差造成，但是規模較小且週期為日夜變化。 • 白天吹海風、夜晚吹陸風 • (1)白天受熱陸地氣溫上升較海面快，陸地上 空氣膨脹上升、低層氣壓降低、高層氣壓 則升高；因此在低層，空氣由海面流向陸 地，高層則由陸地流向海洋，構成海風循 環。 • (2)夜晚地面冷卻較海面快，形成和白天反向 的氣流循環。 見圖示

  32. 圖5－15 見圖示

  33. 圖5－16 資料來源：改繪自Ahrens，C.D.，1994：Meteorology Today，Fifth Edition，West Publishing，p. 265，Fig. 10.21。

  34. 山風和谷風 • 在山區所產生的風向日夜交替 • 白天吹谷風、夜晚吹山風 • (1)白天地面受熱，山坡上的空氣增溫比同高 度的非山坡地空氣快，使得暖空氣沿著山 坡上升，形成谷風，上升空氣容易在山頂 產生積雲。 • (2)夜晚山坡地面受長波輻射冷卻，山坡上的 空氣較冷而沿著山坡下沉，形成山風。 見圖示

  35. 圖5－17 資料來源：改繪自Ahrens，C.D.，1994：Meteorology Today，Fifth Edition，West Publishing，p. 270，Fig. 10.28。

  36. 附錄：作業圖 • 圖作5－1 • 圖作5－2 • 圖作5－3 • 圖作5－4 • 圖作5－5

  37. 圖作5－1

  38. 圖作5－2

  39. 圖作5－3

  40. 圖作5－4

  41. 圖作5－5

  42. 物質科學地球科學篇(下)總目錄 第一章　氣象學與人類文明 第二章　大氣的成分 第三章　大氣的能量 第四章　潮溼的大氣 第五章　大氣的運動 第六章　氣團與鋒面 第七章　熱帶氣象與颱風 第八章　氣象學的應用

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