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熱帶的暴風圈 颱風. 研究者:呂學霖 指導老師:湯老師. 壹、研究動機. 我常在新聞上聽到許多有關颱風的消息,就常常起好奇心,想去了解颱風,而且去探索颱風。 台灣周遭有很多雲,要怎樣的構造或條件才算的上是颱風呢?颱風每年的路徑都不一樣,到底是什麼因素改變它的路徑呢?而颱風的災害,每年造成台灣損失慘重,災害又分成幾種呢?跟颱風很像的颶風、龍捲風,和它有什麼差別,而歷史上有什麼強烈的颱風呢?. 貳、研究目的. 一、了 解颱風生成的過程 二、了解颱風的命名 三、了解颱風的構造和分類 四、研究颱風行徑的路徑和因素 五、了解颱風帶來的災害
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熱帶的暴風圈颱風 研究者:呂學霖 指導老師:湯老師
壹、研究動機 • 我常在新聞上聽到許多有關颱風的消息,就常常起好奇心,想去了解颱風,而且去探索颱風。 • 台灣周遭有很多雲,要怎樣的構造或條件才算的上是颱風呢?颱風每年的路徑都不一樣,到底是什麼因素改變它的路徑呢?而颱風的災害,每年造成台灣損失慘重,災害又分成幾種呢?跟颱風很像的颶風、龍捲風,和它有什麼差別,而歷史上有什麼強烈的颱風呢?
貳、研究目的 一、了解颱風生成的過程 二、了解颱風的命名 三、了解颱風的構造和分類 四、研究颱風行徑的路徑和因素 五、了解颱風帶來的災害 六、比較颱風、颶風、龍捲風的相同和相異 七、介紹歷史上著名的強烈颱風
參、研究方法 • 一、閱讀台灣氣候和颱風的相關書籍 • 二、查閱中央氣象局資料庫
肆、研究內容 • 一、颱風的生成 • 颱風究竟怎樣生成?氣象學家到現在還沒有徹底了解,只知道最初是一團微弱的旋行旋渦。必須具備的條件,卻已經知道了十之八九,如下: • 〈一〉初生期 • 也可以說是醞釀時期。開始的時候只不過 是一個很弱的空氣旋渦,氣壓大致在1000毫巴左右。隨後逐漸能看到中心有個颱風眼,風力最強是在東北方。
〈二〉發育期 • 發育期內,暴風半徑可能只有三、四十公里,此期內低壓逐漸加深。即使風力已經到達十二級,也可能迅速消滅。有些颱風走了很長的路,始終保持一個熱帶低壓。如果能夠加強,中心低壓降低很快,分散的雨雲區變成有組織的螺旋型雲帶。但發育期內,雲雨只限於很小範圍以內。 • (三)擴張期或成熟期 • 中心氣壓雖然不會減弱,最大風速也不再加強,但環流的範圍卻大為擴張。這一個時期可能會連續一星期之久。發育期內,暴風半徑只不過三、四十公里;但擴張期卻可以達到兩、三百公里。這時颱風軸線兩邊的對稱性消失,暴風和豪雨以路徑的右邊較大,除非受地形的影響。
(四)衰老期 • 颱風逐漸消散或轉為熱帶氣旋。當颱風從熱帶進入溫帶內,通常範圍縮小,強度減弱。有時候只喪失熱帶氣旋的特性,變成一個普通的溫帶氣旋。通常颱風一登陸,因為能量來源的水氣供應斷絕,加以地面摩擦破壞了下層環流,因此很快就會消滅。
二、颱風的命名 • 世界氣象組織早期並未將颱風姓名化,僅依照每年發生的先後順序加以編號,所以當一個區域有兩、三個颱風同時生成時,常造成混淆的狀況。 • 但1947年開始,西北太平洋地區的颱風由關島的「聯合颱風警報中心」〈簡稱JTWC〉利用飛機偵察並加以命名,使颱風的觀測與訊息得以統一,這樣的方式一直維持到1999年底。 • 早期西北太平洋的颱風都用女性英文名字依序命名,共有4組84個名字輪流使用。如果發生在換日線以東,則另外制訂;發生在南半球則使用男性名字,即可分辨颱風發生的區域和先後次序。
但1979年開始,由於女權意識抬頭及婦運團體的抗議,颱風改以男女相間的順序來命名。到了1990年,由於第二代的颱風已行之多年,而且部分颱風造成重大傷害,因此修改部分名稱,將名稱增加到92個。但1979年開始,由於女權意識抬頭及婦運團體的抗議,颱風改以男女相間的順序來命名。到了1990年,由於第二代的颱風已行之多年,而且部分颱風造成重大傷害,因此修改部分名稱,將名稱增加到92個。 • 2000年以後,西北太平洋及南海地區的颱風,也改由位於日本東京世界氣象組織的區域氣象中心負責,命名工作則依據世界氣象組織於1998年12月在菲律賓馬尼拉召開的第31屆颱風委員會決議,交由西北太平洋及南海海域國家共14個颱風委員會成員決定,由每個成員各提出10個名字,分5組,共140個颱風名稱,於2000年1月1日起正式使用,讓颱風名稱多樣化,例如「龍王」、「玉兔」、「蓮花」、「榴槤」……等都名列其中,也不再按第一個英文字母依序編排。
台灣並不是颱風委員會的成員,因此也沒有命名的資格,氣象局對颱風的預報也改採「編號為主、名稱為輔」的方式。颱風的編號共有四個數字,前兩個數字表示「年份」,後兩個數字表示該颱風再當年的序號」,例如2002年第一個颱風編號即為「0201」。台灣並不是颱風委員會的成員,因此也沒有命名的資格,氣象局對颱風的預報也改採「編號為主、名稱為輔」的方式。颱風的編號共有四個數字,前兩個數字表示「年份」,後兩個數字表示該颱風再當年的序號」,例如2002年第一個颱風編號即為「0201」。
三、颱風的構造 • 〈一〉颱風眼〈eye〉 • 位於颱風中心,是一個無風無雨、晴朗乾燥的下沉氣流區;颱風強度愈強,颱風眼愈清晰。颱風眼的大小在不同時刻,直徑也不相同,但是平均直徑約45公里左右。颱風眼的範圍裡,風雨會暫時停止,但颱風眼周圍的雲牆卻是風雨最大的地方。 • 〈二〉雲牆〈eye wall〉 • 雲牆是由一堆高聳積雨雲密集環繞在颱風中心的雲帶,雲頂的高度可高出海平面15公里以上。在此之區域內,可發現到強風豪雨,是風速吹襲最猛烈的區域。
〈三〉螺旋雲雨帶(spiral rain band) • 由一排排的層積雲或積雲由外旋流進入向颱風中心,這裡的風速雖然不如雲牆區內猛烈,但風力仍然很大。
四、改變路徑的因素 • 〈一〉導引氣流 • 颱風是廣達數百至上千公里的低壓環流,這樣一個旋渦看上去非常大,但在大氣層內空氣流動的大氣環流中,只能算是江河中隨水流動的小旋渦,所以颱風的移動除本身快速旋轉外,是受大範圍空氣流動的導引而運動的,這是影響颱風運動的最重要因素,這種氣流稱為「導引氣流」。
所以在高氣壓的南方,是吹東風;在高氣壓的西方,由東風轉為南風。因此在天氣系統的不同位置,導引氣流也會有變化。由於天氣系統在大氣內是移動的,而且各個不同天氣系統又會互相影響,使導引氣流出現變化,如天氣系統較單純又移動緩慢時,導引氣流較穩定;如有數個天氣系統同時存在又移動快速時,導引氣流就多變化。大氣中有各種大小不同的天氣系統同時存在,且隨時間而移動,範圍又會有增強與減弱的變動,所以導引氣流常出現較大變化,颱風位於多變化導引氣流下,路徑就會發生大變化。這種情形對海上船隻最危險,常來不及走避,不過在方向有大改變時,移動速度都會減慢,所以在遇到移速緩慢的颱風時,就要注意其方向可能有大變化。所以在高氣壓的南方,是吹東風;在高氣壓的西方,由東風轉為南風。因此在天氣系統的不同位置,導引氣流也會有變化。由於天氣系統在大氣內是移動的,而且各個不同天氣系統又會互相影響,使導引氣流出現變化,如天氣系統較單純又移動緩慢時,導引氣流較穩定;如有數個天氣系統同時存在又移動快速時,導引氣流就多變化。大氣中有各種大小不同的天氣系統同時存在,且隨時間而移動,範圍又會有增強與減弱的變動,所以導引氣流常出現較大變化,颱風位於多變化導引氣流下,路徑就會發生大變化。這種情形對海上船隻最危險,常來不及走避,不過在方向有大改變時,移動速度都會減慢,所以在遇到移速緩慢的颱風時,就要注意其方向可能有大變化。
〈二〉藤原效應 • 藤原效應,是指兩個距離不遠的水旋渦或大氣旋渦,因為渦度、質量及相對位置的不同,而互相影響的狀態。藤原效應最早是由當時的日本中央氣象台台長、日本氣象學家藤原咲平在1921至31年間所進行的一系列水工實驗及研究發表,主要解釋當兩個颱風同時形成並互相靠近時所產生的交互作用,因而得名。藤原咲平發現,兩個接近的水旋渦,它們的運動軌跡會以兩者連線的中心為圓心,繞着圓心互相旋轉。而大氣旋渦亦出現類似情況。
熱帶氣旋之間的藤原效應俗稱「雙颱效應」,熱帶氣旋通常會隨着副熱帶高壓和低壓槽的轉變而移動。由於颱風本身以氣旋式旋轉,颱風以外周圍的氣流亦受其影響,為氣旋式風場。若有一質點位於氣旋式風場中,必會為風場帶動,移動路徑將為氣旋式旋轉。兩個颱風即因受到彼此風場影響,會呈氣旋式互繞。實際大氣的大尺度背景風場,遠比單純雙颱風交互作用時複雜,再加上水潛熱釋放以及地球旋轉的科里奧利力隨緯度增加,因此兩個颱風除了互繞外,還可能產生合併、分離、拉伸等現象。藤原效應的發生有距離的限制:兩個距離太遠的氣旋是不會發生藤原效應的。熱帶氣旋之間的藤原效應俗稱「雙颱效應」,熱帶氣旋通常會隨着副熱帶高壓和低壓槽的轉變而移動。由於颱風本身以氣旋式旋轉,颱風以外周圍的氣流亦受其影響,為氣旋式風場。若有一質點位於氣旋式風場中,必會為風場帶動,移動路徑將為氣旋式旋轉。兩個颱風即因受到彼此風場影響,會呈氣旋式互繞。實際大氣的大尺度背景風場,遠比單純雙颱風交互作用時複雜,再加上水潛熱釋放以及地球旋轉的科里奧利力隨緯度增加,因此兩個颱風除了互繞外,還可能產生合併、分離、拉伸等現象。藤原效應的發生有距離的限制:兩個距離太遠的氣旋是不會發生藤原效應的。
1.互相靠近型(相寄り型):又稱合併型,較強的熱帶氣旋(甲)和較弱的熱帶氣旋(乙)相碰後,乙就會快速減弱,被甲吸收而形成一個熱帶氣旋,而這個合併後的大熱帶氣旋可能變得更強,但有時也不會有很明顯的變化。如2000年範圍廣大的颱風桑美,其西面的風場環流破壞了另一氣旋寶霞的結構,令其減弱而逐漸把它吸收。1.互相靠近型(相寄り型):又稱合併型,較強的熱帶氣旋(甲)和較弱的熱帶氣旋(乙)相碰後,乙就會快速減弱,被甲吸收而形成一個熱帶氣旋,而這個合併後的大熱帶氣旋可能變得更強,但有時也不會有很明顯的變化。如2000年範圍廣大的颱風桑美,其西面的風場環流破壞了另一氣旋寶霞的結構,令其減弱而逐漸把它吸收。 • 2.指向型:一個較弱的熱帶氣旋因另一個較強的熱帶氣旋的運動方向被而受影響。 • 3.追從型:一個熱帶氣旋首先移動,而另一個熱帶氣旋從後跟隨。如2002年颱風鳳凰,繞完一圈後,最後受到北方高壓駛流場,跟隨風神的步伐。
4.時間等待型(時間待ち型):東邊的熱帶氣旋(甲)首先北移,待甲離開後,在西邊的熱帶氣旋(乙)亦開始北移。4.時間等待型(時間待ち型):東邊的熱帶氣旋(甲)首先北移,待甲離開後,在西邊的熱帶氣旋(乙)亦開始北移。 • 5.同行型:兩個熱帶氣旋同時移動。 • 6.離反型:東邊的熱帶氣旋加速向東北移動,而西邊的熱帶氣旋一邊減速一邊西移。 • 另一說法是會依照熱帶氣旋之間的強弱程度而不同而大致分為兩種: • 主導體牽引較弱者移動:如果兩個熱帶氣旋一個較強(甲)而另一個較弱(乙)的情況下,甲會影響乙的運動方向,而使乙繞着甲的外圍環流作逆時針旋轉移動,直到影響力減小至有效距離以外而分離,或直到兩者合併為止。以上描述是以北半球而言,若是發生在南半球的話,則是以順時針方向旋轉。
7.兩者互旋:如果兩個熱帶氣旋的強弱差不多,則以兩者連線的中心為圓心,共同繞着這個圓心旋轉,直到有其他的天氣系統影響,或其中之一減弱為止。7.兩者互旋:如果兩個熱帶氣旋的強弱差不多,則以兩者連線的中心為圓心,共同繞着這個圓心旋轉,直到有其他的天氣系統影響,或其中之一減弱為止。 康伯斯 臺灣 萊羅克 南修
五、颱風帶來的災害 • 颱風由於帶有狂風和暴雨,可以直接造成很多嚴重災害。風速愈大,所產生的壓力就愈大,颱風所帶的狂風強大壓力可以吹倒房屋、拔起大樹、飛沙走石、傷害人畜。降雨過急,來不及排洩,山洪暴發,河水猛漲,造成低地淹水、沖毀房屋、道路、橋樑。以上都是由於颱風的風和雨直接造成災害的現象,同時,因風雨的結果,也可以間接引起很多災害。主要的災害為:
〈一〉暴風 • 由於狂風的壓力,可以吹倒房屋、拔起大樹、吹倒電線桿、吹壞農作物……等。 • 〈二〉焚風 • 焚風發生的原因是由於溫濕的空氣受山嶺的阻擋,被迫上升而冷卻,水汽凝結成雲雨,而降在迎風面的山坡上。等到空氣越過山嶺後,因為下降而變成乾燥空氣,再因下降後,受壓力壓縮而溫度增加, 顯的鄰近的空氣溫度為高。 • 〈三〉鹽風 • 海風帶著大量的鹽分吹到陸地上,導致農作物死亡,有時可以導致電路漏電。 • 〈四〉海嘯 • 狂風時就有巨浪,颱風所產生的巨浪可高達一、二十公尺,在海上造成船隻翻覆沉沒,此外波浪逐漸侵蝕海岸,而生災變。
〈五〉暴潮 • 暴風使海面傾斜,同時氣壓降低,致使海面升高,而導致沿海發生海水倒灌。如果恰與滿潮時間一致當更為嚴重。近年來台灣西南部養殖業興起,大量抽取地下水導致地層下陷,所以常常受海水倒灌而造成嚴重災害。 • 〈六〉暴雨 • 颱風常常帶著狂風及暴雨,因此,颱風常常使低窪區淹水,造成洪水。 • 〈七〉洪水 • 狂風和暴雨使低窪區淹水,或是使河水暴漲,淹過堤防,讓地區發生洪水,造成水災、沖毀房屋、建築物、並毀損農田。 • 〈八〉山崩 • 暴雨時沖刷山石,使山石崩裂,擊毀房屋、死傷人畜、阻礙交通,沿山之公路常發生此種災害。 • 〈九〉土石流 • 隨著颱風而來的暴雨,常在山區野溪中帶來大量的水流,大量的溪水沖刷河道中的堆積物,造成破壞力強大的土石流災害,沖毀房屋、結構物並造成人員的死傷,是在九二一地震後,山區最常見且傷害力最大的土石災害。 • 〈十〉病蟲害 • 颱風帶來的雨水造成積水,使得蟲子很多,蟲子多,必然病菌也很多。
六、颱風、颶風與龍捲風的差異 • 〈一〉颱風 • 是一種大型天氣系統。颱風是一個中心溫度比周邊高的暖心結構熱帶性低氣壓系統。在氣象學上說颱風是一種劇烈的熱帶氣旋,熱帶氣旋就是在熱帶海洋上發生的低氣壓。颱風旋轉的方向在北半球的颱風,其近地面的風,以颱風中心為中心作逆時針方向轉動,在南半球作順時針方向轉動。颱風起源的地方在北半球的颱風,其起源的地方以赤道北方。颱風是發生在熱帶海洋面上的猛烈風暴,北緯10度至15度一帶是最容易形成颱風的區域;而侵襲臺灣的颱風大都來自北太平洋西部,發生的地點以加羅林群島、馬利安納群島和帛琉群島附近一帶最多,另外也有部分來自中國南海海面,但次數較少。
〈二〉、颶風 • 颶風是一股巨大而強勁的風暴,旋轉的風速可達每小時120公里.常被氣象學家稱為熱帶風暴的颶風.它一般都以每小時20公里的速度,沿著通常的風向掠過海面,會帶來滂沱大大雨和掀起巨浪.當颶風登到陸地時,會導致很大破害,破害陸地的建築物等和引發該地區的大水災。當颶風形成時,水蒸氣從海水中上升,並形成厚厚的雲牆.隨著溫暖的水蒸氣和空氣上升,開始向上旋轉.更多的溫濕空氣沖進上升空氣的下方,這便變形成了一股颶風。颶風捲起下方的海水,形成巨大的海浪.颶風的低氣壓的風眼〈eye〉會拔起大約8公尺高的水幕.當整個旋轉的風暴像陸地移動時,它便推動著風暴潮的巨浪向前.風暴朝最終在地上形成洪水,在沿海的低漥地帶,這些洪水經常會導致比颶風更嚴重的破害。世界上的颶風地帶位於南,北回歸線之間,橫跨了部分大西洋,太平洋和印度洋.颶風通常被季風推動著向西移動,然後會偏離赤道,並受地球自轉的影響而加速.在北半球,颶風通常逆時針方向旋轉。 • 很像台灣的「颱風」。
〈三〉、龍捲風 • 龍捲風通常形成於大氣極端不穩定,而且風向風速有明顯垂直變化的大氣中,例如鋒面或颱風接近的時候。風速的垂直變化透過強烈的上升下降氣流,使不同高度的風被氣流帶上帶下,造成同一水平面風速變得很不均勻而產生旋轉現象,在旋轉的中心很容易產生新的對流,此時如果周圍空氣持續向旋轉中心輻合,會使空氣柱的旋轉加快,且旋轉中心氣壓急速下降,而形成龍捲風。龍捲風形成時,天空中通常先有漏斗狀雲生成,此漏斗狀雲即為空氣旋轉的表徵。 • 最巨大與最具危險性的龍捲風,都由中尺度氣旋發展而來。兩者都需要有以下的相同條件:低層暖濕空氣、高層乾空氣、強烈不穩定、噴射氣流及低層南風、高層西風。超級胞雷暴內的強烈上升氣流,引發環繞其周圍的空氣緩慢地做向中心聚集的旋轉運動。當上升氣流增強時,旋轉也加劇,直到上升氣流變成一個狹窄的旋轉圓柱體為止。強度較弱的龍捲風,可能發生在颮線及雷雨鋒面附近,而在隆突的積雲與積雨雲下方快速形成,或出現在颶風當中。
〈四〉、差異 • 其實颱風和颶風其實是一樣的東西,只是每一個地方對颱風的名稱和出現的地方不同,如我們這邊是颱風,美國那邊是颶風,還有些地方是說叫氣旋。因為它們的構造都差不多,有一個颱風眼〈eye〉、雲牆〈eye wall〉及螺旋雲雨帶(spiral rain band)。 • 而龍捲風和颶風、颱風的差異是:颱風出現的時間很長,至少有五天,而龍捲風出現的時間卻只有五分鐘,且颱風的範圍很大。但是,它們也有相同的地方,如:它們的中心是空心的,而且都是上升氣流……等等。
七、歷史颱風 • 〈一〉有特殊路徑的颱風
1.韋恩颱風 生成地點:【第1次】:南海(呂宋島西南方海面) 【第3次】:呂宋島北方海面 登陸地段:【第1次】:東石至台中間【第2次】:台東至恆春間 圖2:韋恩颱風路徑圖
2.耐特颱風 • 生成地點:【第1次】:恆春西南方近海【第2次】:呂宋島西方海面 • 登陸地點:【第 1次】:台東至恆春間【第 2次】:無登陸 • 圖3:耐特颱風路徑圖
3.納莉颱風 • 生成地點:【第1次】:台灣東北方海面 • 登陸地段:【第1次】:三貂角至頭城一帶 • 圖4:納莉颱風路徑圖
4.芭瑪颱風 • 生成地點:【第1次】:菲律賓東方海面 • 登陸地段:【第1次】:無 • 圖5:芭瑪颱風路徑圖
1.瓊安 • 生成地點:【第1次】:關島西北方海面 • 登陸地段:【第1次】:花蓮至新港間 • 造成災害:全省均有災情,其中尤以東部地區、宜蘭、台北、澎湖災情較嚴重,有人員傷亡失蹤。 • 圖6:瓊安路徑圖
2.海棠 • 生成地點:【第1次】:關島北北東方海面 • 登陸地段:【第1次】:宜蘭東澳附近 • 造成災害:受颱風環流影響有豪雨發生,造成部分地區淹水,多處道路坍方。有12人死亡、3人失蹤。農漁牧損失逾48億。 • 圖7:海棠颱風路徑圖
3.莫拉克 • 生成地點:【第1次】:菲律賓東北方海面 • 登陸地段:【第1次】:花蓮市附近 • 造成災害:受颱風及西南氣流影響,中南部、東部多處地區降下刷新歷史紀錄的雨量,引發嚴重水患,造成臺南、高雄、屏東及臺東等縣重大災情,鐵、公路多處路基流失造成交通中斷,多處地區發生嚴重土石流災害。計有673人死亡,26人失蹤,農損逾195億元。
〈三〉影響災害嚴重度的因素 • 1.停留時間 • 停留時間越長,造成的災害越嚴重。如:莫拉克,雖然只是中度颱風,但是發布陸上颱風警報是2009年8月6日8時30分,但是解除時間卻是8月10日5時30分,中間停留時間有3日21時,所以造成南部及中部大淹水,並且造成多人傷亡,因此颱風停留的時間會影響災害及嚴重度。
2.風速 • 風速可分F0、F1、F2、F3、F4、F5。F0等級的災害較低,F1等級是中度災害,F2等級就可能會破壞,F3等級則可能造成土石流,F4等級會摧毀房子,F5等級就令人覺得不可思議了。 • 3.強度 • 一般來講,強度越強,災害越嚴重,但是也由於路徑、速度或登陸地點的不同,而造成颱風災害大小的不同。
4.登陸地點 • 臺灣的西部人口眾多,因此,從西部登陸比從東部登陸傷害較大。是因為台灣的中央山脈阻隔,使強度減弱。例如:1986年的韋恩颱風就是其中一例。韋恩颱風雖然是中度颱風,在1986年8月22日6時40分自濁水溪口附近登陸,通過雲林南投,於下午1點左右由花蓮北方出海,共停留5時40分。但卻為有史以來首次由中部登陸之颱風,由於直接侵襲強度未受中央山脈破壞,強風豪雨長驅直入,也因此造成中部地區自八七水災以來最嚴重之災情,此次韋恩颱風造成52人死亡,失蹤24人,重傷57人,輕傷253人,房屋全倒3,617間,半倒9,023間,損失金額高達39億8千萬元以上。
伍、研究心得 • 做完這份報告,我覺得很有成就感。我努力的從網路及書上篩選出重點,然後打到這份報告裡。中途我為了找尋颱風的路徑圖以及那個颱風的資料,如災害、登陸地點……等,花了我不少時間,後來老師說去中央氣象局的網站,果然,在中央氣象局網站的「颱風資料庫」裡,找到了許多資料。 • 打完這份報告讓我覺得很驚訝,因為我現在才知道,原來颱風有這麼深奧的原理,已經到大學的程度了,書籍裡有很多我不了解的,最後湯老師幫我才完成。 • 我要感謝湯老師,告訴我許多有關颱風的知識,如:藤原效應…等等,以及氣象局的工作人員,整理完整的颱風資料庫。
陸、參考資料 • 一、中央氣象局網站http://www.cwb.gov.tw/ • 二、中視氣象台網站http://www.ctv.com.tw/ • 三、防災與生活網頁http://pub.thit.edu.tw/ • 四、雅虎奇摩知識網站 http://tw.knowledge.yahoo.com/ • 五、涂建翊,余嘉裕,周佳/著台灣的氣候/遠足文化