114 高普考高考三級 氣象 天氣學（包括天氣分析與天氣預報） 考古題詳解

核心觀念

靜力穩定度衡量空氣受到垂直位移後，浮力使它回復原位的程度。以位溫 $\theta$ 表示，穩定大氣中位溫隨高度增加：

其中 $N^2$ 為浮力頻率平方。位溫垂直梯度越大，靜力穩定度越強；梯度越小，穩定度越弱。

本題考查溫帶氣旋旋生與靜力穩定度的關係。低層增暖、高層冷卻會使垂直溫度遞減率增大，位溫的垂直梯度減小，因此大氣靜力穩定度降低。

解題方法：先判斷穩定度變化，再看垂直運動

低層增暖、高層冷卻使低層與高層的溫度差加大，亦即溫度隨高度下降得更快。對流層中位溫仍通常隨高度增加，但其垂直梯度會減小；因此 $N^2$ 下降，靜力穩定度減弱。

再以 Petterssen 發展方程所表達的動力關係判斷旋生。準地轉 $\omega$ 方程可概略寫成：

核心觀念

本題考查兩個觀念：熱力風與風向隨高度的轉變，以及準地轉高度趨勢方程中低層溫度平流對中層槽線的影響。

在北半球，地轉風隨高度逆時針轉向稱為「風向左轉」（backing），通常代表冷平流；順時針轉向稱為「風向右轉」（veering），通常代表暖平流。熱力風描述的是兩個等壓面地轉風的向量差，與該層的水平溫度梯度相連。

解題方法

氣象風向表示風的來源方向。題目中的風向由近地面南風，依序轉為 850 hPa 東南風、700 hPa 東風，方位角由 $180^\circ$ 轉為 $135^\circ$、再轉為 $90^\circ$，是隨高度逆時針轉向，即風向左轉。

依北半球熱力風關係，這表示該層存在冷平流：地轉風將較冷空氣帶向觀測地點。

核心觀念

本題考查二維不可壓縮流體的連續方程，以及根據水平風速變化估算垂直速度的運動學法。令 $x$ 軸向東、$z$ 軸向上，水平風分量為 $u$，垂直速度為 $w$，不可壓縮條件為

解題方法

西風由西向東吹，因此可將題目所給風速視為向東的正向風分量 $u$。A 點在西側，B 點在東側：

以兩點差分估計水平風速梯度：

由連續方程可得

（一）熱帶氣旋外圍雨帶

核心觀念

熱帶氣旋外圍雨帶是位於眼牆外側、呈弧形或螺旋狀排列的對流雲雨區，常由一連串陣雨、雷雨單體組成。它與眼牆共同構成熱帶氣旋的降水結構，但外圍雨帶通常較不連續，對流強度也會隨環境水氣、垂直風切及大尺度環境而變化。

解題方法

作答時應說清楚它的「位置、形態、成因與天氣影響」：

• **位置與形態：**位於眼牆之外，向外延伸，常呈螺旋弧帶。
• **形成與維持：**熱帶氣旋環流提供低層水氣輻合與上升運動；外圍環境若具對流不穩定，對流便可發展並組織成雨帶。環境風切及氣旋渦旋與環境氣流的交互作用，也會影響雨帶位置、傾斜與強弱。
• **天氣影響：**雨帶通過時可帶來短時強降雨、雷電與陣風；若雨帶持續或反覆通過，可能造成累積雨量偏大。雨帶中的冷池與下沉氣流也可能改變局部風場，並影響氣旋內部環流。

解題技巧

看到「外圍雨帶」，要與眼牆區分：眼牆是環繞氣旋中心、較連續且強烈的核心對流；外圍雨帶位於其外側，呈螺旋或弧形排列，降雨可呈間歇性。

（二）窄冷鋒雨帶

核心觀念

窄冷鋒雨帶（narrow cold-frontal rainband）是沿冷鋒附近形成、水平尺度較窄而對流性較強的降水帶。它多出現在冷鋒鋒面附近，並非所有冷鋒都會有此種雨帶。

解題方法

冷空氣推進時，鋒面附近的冷空氣可迫使前方暖濕空氣抬升。若抬升集中在狹窄區域，且水氣充足，便可能形成狹長的強降雨或雷雨帶。雨帶的對流組織可與鋒面附近的垂直風切、水平風場結構及不穩定度有關；即使暖空氣本身不具很強的自由對流不穩定，鋒面強迫抬升仍能產生窄帶降水。

解題技巧

作答時點出三項即可抓住定義：靠近冷鋒、範圍狹窄、降水具對流性。勿將它等同於冷鋒後方較廣泛、常呈層狀雲降水的區域。

（三）對流不穩定

核心觀念

對流不穩定（convective instability）指一層空氣整體原本未必呈現明顯不穩定，但經整層抬升並達到飽和後，層內垂直溫度或等效位溫分布使得上層空氣相對下層更不穩定，促進深對流發展。常用等效位溫 $\theta_e$ 描述濕空氣熱力狀態；若 $\theta_e$ 隨高度降低，即

該層具有對流不穩定的特徵。

解題方法

核心觀念

本題考查颱風環流與臺灣地形交互作用下的降雨分布。颱風路徑會改變臺灣位於颱風環流的哪一側、迎風或背風位置，以及各地水氣輸送與地形抬升的強弱，因此迎風坡、山區與平地的降雨位置和強度會隨路徑而異。

解題方法

作答時可依序說明「路徑改變風向與風速 → 改變水氣輸送和迎風面 → 地形抬升、雨帶移動及局部環流共同決定降雨」。

1. 路徑決定臺灣所在的環流方位。 北半球颱風環流呈逆時針旋轉。颱風中心相對臺灣的位置不同，臺灣各地吹入的風向、風速及風場輻合配置便不同，迎風側也隨之改變。颱風移動方向與環流疊加後，會使不同區域的風力和水氣輸送有所差異。

2. 風向與地形共同控制降雨。 臺灣中央山脈高聳，濕潤氣流遇到迎風坡時被迫抬升，容易形成地形雨；背風側則可能較少雨，或在特定風場下出現焚風、局部降雨。路徑改變來流方向，就會改變東部、西部、北部、南部及各山區的迎背風配置。