110 高普考高考三級 航空駕駛(選試直昇機飛行原理) 航空氣象 考古題詳解
第 一 題25 分
霧的成因為何？霧跟雲有何不同？霧的種類有哪些？分別說明其特徵及生成的原理。臺灣東部與西部發生霧的情形有何不同？
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
霧的形成關鍵是近地面空氣達到飽和，使水氣凝結成懸浮的小水滴或冰晶。空氣達到飽和，主要有兩條途徑：
- 空氣冷卻：氣溫降至露點溫度，令相對濕度升至飽和。
- 水氣增加：蒸發或降水蒸發使空氣中的水氣增加，達到飽和。
以溫度、露點差表示，當氣溫 降至露點溫度 ，亦即 趨近於零時，空氣容易達到飽和而成霧。
氣象上，霧是近地面懸浮的水滴或冰晶；依世界氣象組織的定義，水平能見度低於 公尺稱為霧。霧與雲的主要差異在於相對地面的高度：霧貼近地面，雲則懸浮在較高的大氣中。兩者的物質組成與凝結原理相同，霧可視為接觸地面的低層雲。
解題方法
作答時可先說明成霧的共同條件，再依形成機制分類霧種，逐一交代「使空氣飽和的方式、典型環境、持續或消散特徵」。最後以臺灣地形、季風與海陸環境說明東西部發生頻率的差異。
霧的種類與生成原理
| 種類 | 生成原理及特徵 |
|---|---|
| 輻射霧 | 晴朗、風弱的夜間，地表向外放出長波輻射而冷卻，並使貼近地面的空氣降溫至露點，水氣凝結成霧。常出現在秋冬或冬末春初的清晨、平原與谷地；日出後地面升溫，霧通常逐漸消散。風太強會混合空氣、阻礙近地層持續冷卻；完全無風時，霧層也可能較淺。 |
| 平流霧 | 暖濕空氣水平移動，經過較冷的地面或海面，底層空氣被冷卻至露點而成霧。海上常稱海霧。常見於暖濕氣流移經冷海面或冷陸面的情況；其形成不必依賴夜間輻射冷卻，風向或下墊面條件改變後才容易消散，因此可持續較久。 |
| 平流輻射霧 | 平流輸送的暖濕空氣先提供水氣，夜間地表輻射冷卻再使近地面空氣降至露點，兩種作用共同促成成霧。常見於臺灣西部平原，霧可較濃、影響時間較長。 |
第 二 題25 分
何謂乾絕熱直減率、濕絕熱直減率？由大氣溫度直減率定義的大氣穩定度有哪幾種？由位溫定義的穩定度有哪幾種？說明穩定與不穩定的大氣條件下生成的雲與降水型態有何不同。
登入後即可作答並保存紀錄。
一、核心觀念
本題考查三件事：氣塊上升時的絕熱冷卻率、環境垂直溫度分布所代表的大氣穩定度，以及穩定度對雲與降水型態的影響。判斷穩定度時，須比較環境溫度直減率與乾、濕絕熱直減率；以位溫判斷時，則看位溫隨高度的變化。
二、乾絕熱與濕絕熱直減率
乾絕熱直減率（dry adiabatic lapse rate, DALR），是未飽和氣塊絕熱上升時，溫度隨高度降低的速率。其近似值為：
也就是每上升 1,000 公尺，氣塊約降溫 。氣塊上升膨脹而冷卻；下沉受壓縮而增溫，速率大小相同、方向相反。
濕絕熱直減率（moist/saturated adiabatic lapse rate, MALR），是飽和氣塊絕熱上升時，溫度隨高度降低的速率。水氣凝結會釋放潛熱，抵銷部分膨脹冷卻，因此濕絕熱直減率小於乾絕熱直減率。常用近似值約為 ，教材或題目常以約 表示；其數值會隨溫度、氣壓及水氣含量而變。
定義環境溫度直減率為：
其中 是環境氣溫， 是高度。直減率越大，代表環境氣溫隨高度降低得越快。
三、由環境溫度直減率判斷穩定度
將環境直減率與乾、濕絕熱直減率比較，可分為以下情形：
| 大氣穩定度 | 判斷條件 | 氣塊受擾動後的表現 |
|---|---|---|
| 絕對穩定 | 無論未飽和或飽和氣塊，抬升後都比環境冷、密度較大，傾向下沉 | |
| 條件不穩定 | 未飽和氣塊抬升後較冷，呈穩定；達飽和後若繼續抬升，則可能比環境暖，呈不穩定 | |
| 絕對不穩定 | 未飽和、飽和氣塊抬升後都比環境暖、密度較小，容易繼續上升 | |
| 中性 | （未飽和）或 （飽和） | 氣塊受小幅垂直位移後，與環境溫度相同，既不自行回復，也不持續遠離 |
條件不穩定的名稱表示：穩定或不穩定取決於氣塊是否已達飽和。抬升氣塊先按乾絕熱率冷卻，達到抬升凝結高度（LCL）後，才改按濕絕熱率冷卻。
四、由位溫判斷穩定度
位溫 是氣塊在乾絕熱過程中移至標準氣壓時的溫度，常用公式為：
第 三 題25 分
空盒氣壓計（aneroid barometer）的觀測原理為何？飛機飛行時，飛行員若利用空盒氣壓計沿著等壓面飛行，當飛機穿越冷鋒時（由暖區至冷區），飛機高度會有什麼變化？在實務運用上如何解決上述的問題？除了空盒氣壓計，還有哪些觀測氣壓的儀器？請分別說明其原理。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查三件事：空盒氣壓計如何測量大氣壓力、氣壓高度計沿等壓面飛行時的冷空氣高度誤差，以及其他氣壓觀測儀器的原理。
空盒氣壓計是以大氣壓力造成的空盒形變來測壓；飛機上的氣壓高度計則是空盒氣壓計的一種，將測得的氣壓依標準大氣關係換算成高度。因此，飛機沿等壓面飛行時，儀表所指高度相同，實際幾何高度卻會隨氣柱溫度改變。
解題方法：由暖區進入冷區
空盒氣壓計內有一個抽成低壓或近乎真空的密閉金屬盒。外界大氣壓力增大時，盒壁受壓而收縮；外界壓力減小時，盒壁則回彈、膨脹。盒壁的微小形變經連桿與齒輪放大，帶動指針顯示氣壓。
飛機若維持相同氣壓，也就是沿同一等壓面飛行，氣壓高度計會維持相同指示高度。然而，冷空氣柱較暖空氣柱收縮，因此同一等壓面在冷區的幾何高度較低。
這項關係可由測高公式理解：
其中， 是兩等壓面間的厚度， 是乾空氣氣體常數， 是該氣層平均絕對溫度， 是重力加速度。平均溫度越低，等壓面間的厚度越小。
因此，飛機由暖區穿越冷鋒進入冷區時，若依氣壓高度計保持相同指示高度，實際高度會降低。換言之，氣壓高度計的指示值會高於飛機的真實高度，構成「由暖入冷，真高度低於指示高度」的高度誤差，低溫時尤其須注意地形與障礙物間隔。
實務上的處理方式
- 設定正確的氣壓值：依航空程序使用最新的高度表設定值，減少因區域氣壓差異造成的高度誤差。氣壓設定可修正壓力基準，但不能完全消除冷空氣造成的氣柱厚度誤差。
- 低溫高度修正：在低溫條件下，依適用的飛航程序或公布資料，對最低航路高度、進場高度及障礙物間隔作溫度修正，確保真實高度符合安全間隔。
- 近地飛行輔助：使用雷達高度計等設備掌握飛機與地面的相對高度；但它不能取代氣壓高度計在航路及管制高度上的用途。
第 四 題25 分
造成航空器的常見氣象災害包括飛機積冰、低空風切、微爆氣流、晴空亂流等，請解釋這些天氣現象及其對航空器的危害。為何冬季蘭嶼機場常有強烈的低空風切及亂流現象？
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
本題考查航空器常見氣象危害的形成機制與飛航影響，並要求以地形及季風解釋蘭嶼機場冬季的特殊風況。作答時應先分別說明飛機積冰、低空風切、微爆氣流與晴空亂流的特徵，再統整它們如何影響升力、空速、操控及飛航安全。
解題方法
依「現象如何形成 → 對航空器的直接影響 → 飛航階段的風險」逐項說明。蘭嶼部分則以「冬季盛行風向＋島嶼山地地形＋機場相對位置」建立因果關係：東北季風吹越島上山地後，在機場附近背風側形成複雜氣流。
各種氣象現象及其危害
飛機積冰
飛機積冰是飛機在雲中、霧中或降水中飛行，遇到過冷水滴撞上機體後迅速凍結，或水滴在機體表面結冰所造成的現象。過冷水滴在低於冰點時仍維持液態，接觸機翼、螺旋槳、進氣口、天線或風擋後結冰。
積冰會改變機翼外形，使表面粗糙、阻力增加、升力下降，並提高失速速度；嚴重時會造成操控效能降低或機體失速。螺旋槳積冰會降低推力，進氣口積冰可能妨礙發動機供氣，皮托管或靜壓孔結冰則會使空速、高度等儀表產生錯誤指示。積冰也增加飛機重量，直昇機旋翼或發動機部件積冰同樣會危及飛行性能與操控。
低空風切
風切是風速或風向在短距離內快速改變的現象；當它發生在近地面、尤其是起飛與進場高度時，稱為低空風切。它可由雷雨陣風鋒面、微爆氣流、鋒面、地形、建物或不同風層交界等因素造成。
飛機穿越風切時，遭遇風向或風速突變，會造成相對風與指示空速快速改變，進而使升力、飛行軌跡和爬升性能改變。進場時若迎風分量突然減少，空速和升力可能迅速下降，飛機下沉並偏離下滑道；起飛或爬升時若遭遇不利風切，也可能失去爬升能力。低空高度有限，飛行員可用來修正的時間與空間都很短，因此特別危險。
微爆氣流
微爆氣流（microburst）是強烈局部下沉氣流撞擊地面後向四周擴散，形成範圍較小、持續時間較短但強度很大的下擊暴流。它常與雷雨雲相關；降水蒸發冷卻及冰雹融化可使空氣冷卻增重，促使下沉氣流增強。
航空器穿越微爆氣流時，常先遇到迎風分量增加，短暫出現空速或升力增加；接著進入下沉氣流，最後遇到向外擴散氣流造成的順風分量增加。後兩段會使升力及爬升性能下降，飛機可能快速下沉或失去高度。微爆氣流尺度小而變化迅速，對正在起飛或進場的航空器尤其危險。