114 公務人員升官等薦任 航空管制 航空氣象學 考古題詳解

核心觀念

本題考查氣壓的定義、垂直分布，以及氣壓場與天氣系統的關係。

氣壓是單位面積上所受的空氣重量，也可視為大氣在某一高度施加的壓力。常用單位為百帕（hPa）。在靜力平衡下，氣壓隨高度增加而降低：某高度上方的空氣柱愈短、重量愈小，因此該高度的氣壓愈低。

垂直方向的氣壓變化可用靜力方程表示：

其中，$p$ 為氣壓、$z$ 為高度、$\rho$ 為空氣密度、$g$ 為重力加速度。負號表示高度增加時氣壓下降。氣壓下降的速率受空氣密度影響；近地面空氣較密，氣壓通常下降得較快，往高空則下降得較慢。

解題方法

依序從「定義、垂直變化、天氣關聯」作答：

1. 先定義氣壓：指出它是單位面積所受的空氣重量所形成的壓力。
2. 說明垂直變化：高度愈高，上方空氣柱愈短、重量愈小，所以氣壓愈低；以靜力方程說明其物理依據。

核心觀念

飛機結冰是指飛機飛行時，機體或相關部件與過冷水滴接觸，水滴撞上低於冰點的表面後凍結，造成冰層附著或堆積的現象。過冷水滴是溫度低於 $0^\circ\text{C}$、仍維持液態的水滴；因此，飛機進入低於冰點的雲層，不代表必然結冰，還須有足量的液態過冷水滴。

本題主要考查結冰的形成條件、機體結冰的三種典型形態，以及結冰如何影響飛機的氣動性能、操控與設備運作。機體結冰的類型通常依冰層外觀與形成方式分為明冰、霧冰、混合冰；另有霜等其他結冰現象，但不屬於這三種主要機體結冰類型。

解題方法

作答可依序說明「形成條件 → 結冰類型 → 飛安影響」：

1. 先定義結冰，點出過冷水滴與低於冰點的飛機表面。
2. 依水滴大小及撞擊後的凍結速度，分別說明明冰、霧冰與混合冰。
3. 將危害分成氣動性能、飛機重量與平衡、操控及系統設備等面向。

結冰類型

核心觀念

本題考查能見度的觀測方向與測量方法。垂直能見度是沿垂直方向向上觀察的視程；斜視能見度則是飛機上飛行員沿斜向視線觀察時，能看見並辨認目標的距離。兩者方向不同，不能直接以地面水平能見度代替。

解題方法

先依視線方向區分，再說明實際觀測工具：

• 垂直能見度（vertical visibility）：當霧、降水或其他遮蔽物使天空完全不明時，從地面觀測點向上，能辨認天空特徵的垂直距離。它常用來描述「天空不明」時向上所能看見的高度，航空氣象報告中可用 VV 表示。
• 斜視能見度（slant visibility／slant-range visibility）：從飛機駕駛艙沿斜向視線，能看見並辨認地面或其他目標的距離。飛機接近或下降穿越霧層時，斜向視線會穿過較厚的霧或低雲，因此斜視能見度可能比地面水平能見度差，影響飛行員辨認跑道與進場環境。

常用測量儀器

1. 人工目視觀測：觀測員以已知距離的顯著目標判斷能否看見並辨認，常用於地面水平能見度觀測。
2. 透射儀（transmissometer）：測量光束通過一定距離大氣後的衰減，據以推算大氣消光程度與光學視程；

核心觀念

風切變（wind shear）是風速或風向在短距離內快速改變的現象；垂直方向或水平方向都可能發生，也可能同時包含風速與風向的變化。它不等於單純的強風或亂流：風切變描述的是風場變化，而亂流則是空氣不規則擾動；風切變有時會伴隨強亂流，但兩者並非同一概念。

本題著重兩件事：風切變的定義，以及風場改變如何影響飛機的空速、升力與飛行軌跡。起飛、進場與著陸時，飛機離地面近，可供修正的高度與時間有限，因此低層風切變特別危險。

解題方法

先把風切變拆成「風速、風向在空間上快速變化」，再從相對氣流的改變說明對飛機的影響。飛機主要依靠相對於周遭空氣的空速產生升力；若風場突變，飛機空速與升力會迅速改變，飛機可能偏離預定爬升或下滑軌跡。

可用升力關係理解其方向：

其中 $L$ 為升力、$\rho$ 為空氣密度、$V$ 為空速、$S$ 為機翼面積、$C_L$ 為升力係數。在其他條件短時間近似不變時，空速下降會使升力降低；反之，空速增加會使升力增加。飛行員雖可調整推力與姿態，但低高度下修正時間很短。

風切變如何危及飛行安全

• **迎風分量突然減少，或轉為順風：**空速可能迅速下降，升力減少，飛機下沉，進場時可能低於下滑道，起飛時則可能爬升能力不足。
• **順風分量突然減少，或轉為迎風：**空速可能增加，升力增加，飛機可能上飄或偏離原定航跡；