天氣與氣候

第 10 章

學習目標• 能分辨天氣與氣候的差異

• 能了解氣候要素的特性

• 能辨識氣候要素與氣候之關係

• 能認識天氣系統

第一節 氣候要素

天氣與氣候定義 實例 研究目的

天

氣

短時間的

大氣狀況

氣溫、降水

度、氣壓溼

等

氣象學者分析一地的

天氣變化，加以追蹤

預告

氣

候

長時間天

氣的平均

狀態

竹風蘭雨、

四季如春等

地理學者研究一地的

氣候要素及對該區地

理環境的影響

天氣與氣候

氣溫• 定義：大氣溫度。其熱量來源是地表吸收太陽

輻射後，轉化為地面輻射

日出之前

下午 2 點

緯度• 緯度↑，氣溫↓：兩者呈反比

– 低緯區：太陽直射→氣溫高– 高緯區：太陽斜射→氣溫低

→ 氣溫是隨著緯度的增加而遞減→ 氣溫是隨著緯度的增加而遞減

截面積大→熱量分散

截面積小→熱量集中

緯度

地球以傾斜23.5° 的角度繞著太陽公轉

太陽直射地表位置不同 四季變化

四季

緯度• 赤道：終年太陽直射

→年 差小溫• 高緯區：太陽斜射→

年溫差大

緯度↑ 年溫差↑年溫差隨緯度增加而變大

緯度↑ 年溫差↑年溫差隨緯度增加而變大

帶溫

帶溫

寒帶

寒帶

66.5 度

23.5 度

23.5 度

66.5 度

熱帶熱帶

0 度

距海遠近• 陸地：比熱小→氣溫變化大• 海洋：比熱大→氣溫變化小

→ 年溫差：沿海往內陸 逐漸遞增

距海遠近

洋流• 定義：持續性海水的流動現象→洋流• 對氣候的影響：

–暖流→大氣不穩定，易產生對流→ 暖 潤溫 溼–寒流→大氣穩定，不易致雨→寒冷、水氣少

暖流涼流

洋流

0 度

40 度

40 度

圖 10-4 全球洋流示意圖

寒流和涼流有何不同 ?

• 涼流與寒流都是屬於寒流性質。• 寒流是洋流水溫低於所經過的地區的水溫，

而寒流為冷 、涼流為乾燥的原因，是在於溼其經過地區的海面溫度與其鄰近陸地上之溫度高低差所致。• 中、低緯度的寒流→涼流（乾燥）。• 高緯度的寒流→寒流（冷 ）。溼

洋流與人類生活• 氣候：影響區域性氣候的一項重要因素

– 例如：西歐地區氣候溫和，係受到北大西洋暖流的影響；南非西岸因有本吉拉涼流流經，使得沿岸空氣低溫穩定，減少了降雨的機會，納米比沙漠的形成與之具有相當程度的關連。

• 流速：順洋流流速最大的流心航行，南下時避開流心儘量採取靠近海岸的航路， 1975 年某公司擁有的六艘海輪共計節省了大約 36 萬美元的燃料費。

• 漁場：洋流交會之處，海水受到擾動，往往可以將下層海水中的營養鹽帶至表層，使得浮游植物大量繁殖，吸引魚群到此覓食，故形成漁場。

緯度

A>B>C

受海陸性質差異影響，冬季陸地較同緯度地區寒冷，海洋則較同緯度地區 暖。溫

高度• 高度↑，溫度遞減• 溫度遞減率：

– 空氣：↑溼 1000m 氣溫↓ 6 (℃ 釋放「潛熱」 )

– 乾空氣：↑ 1000m 氣溫↓ 10 ℃

高度

空氣受地形、對流旺盛等因素而抬升的過程中，氣體因減壓膨脹而導致氣溫降低。圖中空氣團塊愈往高空，體積增大，即代表此現象。

不穩定

不穩定

逆溫層 ( 穩定 )

高度

• 逆溫：地表附近下冷上暖的現象。

• 成因：天氣冷而晴朗時，夜間地面快速冷卻

→ 地表氣溫隨高度上升的現象

高

度

溫度

正常狀況逆溫狀況

氣壓• 單位：單位地表面積承受之大氣柱的重量，常以百

帕（ hPa ）或毫巴（ mb ）為單位• 氣溫的垂直變化：

– 海拔愈高→ 空氣密度和重量愈小→ 氣壓 愈低值– 氣壓隨高度 增加而遞減。

氣壓的垂直分布

空氣密度

小

大

空

氣

層

較

厚

氣壓高

空

氣

層

較

薄

氣壓低

高山上會出現頭痛、暈眩、嘔吐等高山症的症狀，是不適應氣壓急劇降低之故。

氣壓的水平變化• 氣 和氣壓呈反比溫 的關係

– 氣溫較高之處，空氣體積較大、密度較小，氣壓較低值

– 氣溫較低之處，空氣體積較小，密度較大，氣壓高值

• 氣壓 差異造成的氣流幅合或輻散值– 低氣壓中心—氣壓 較四周低，氣流向內輻合，值

形成「氣旋」– 高氣壓中心—氣壓 較四周高，氣流向外輻散，值

形成「反氣旋」

氣壓的水平分布

等壓線

• 單位水平距離內，等壓線愈密集，表示氣壓梯度愈大，風力愈強，風速愈快。

• 等壓線：連結特定海拔高度氣壓 相同之各點而成的值圓滑曲線。

• 全球等壓線的水平分布受海陸性質差異影響– 一月時北半球正 冬季，陸地降溫快，形成高壓值

中心。南半球為夏季，陸地增溫快，形成低壓中心。七月時則情況相反。

科氏力• 科氏力來自於物體運動

所具有的慣性。• 當一個質點相對於慣性

系做直線運動時，相對於旋轉體系，其軌跡是一條曲線。

• 由於人類生活的地球本身就是一個巨大的旋轉體系，因而科氏力在流體運動領域取得了成功的應用。

資料來源：http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b6/Corioliskraftanimation.gif

更詳細的科氏力動畫

氣旋 反氣旋

定義 低氣壓因中心氣壓 較低值

四周空氣向中心流入

高氣壓因中心氣壓 較高值

空氣由中心向外流動 旋轉

方向

受科氏力影響：

北半球：逆時針方向旋入

南半球：順時針方向旋入

受科氏力影響：

北半球：順時針方向旋出

南半球：逆時針方向旋出 天氣

狀況

氣旋區內空氣不斷上升，水

氣冷凝而天氣多變

反氣旋區內空氣多下 增溫沉

，無法升騰致雨，天氣穩定

晴朗

圖 10-13 低氣壓示意圖

圖 10-14 高氣壓示意圖

全球一月平均氣壓分布圖

受到海陸性質差異的影響，全球氣壓的水平分布隨著冬、夏季節交替而出現變化

氣壓的水平變化

H降 快→高壓溫

L 降 慢→低壓溫

北半球 → 冬季

南半球 → 夏季 快→低壓增溫慢→高壓增溫

全球七月平均氣壓分布圖

氣壓的水平變化

HL

海陸分布南北半球不同，北半球陸地面積大，冬寒夏熱的陸地性質明顯，使氣壓亦出現冬季高壓、夏季低壓的變化。

西伯利亞地區。 1 月時，北半球為冬季，西伯利亞地區位於世界最大陸塊歐亞大陸的中心，缺乏水氣調節，冬季嚴寒，成為冷高壓的發源地。

西伯利亞高壓

降水• 定義：空氣中的水氣凝結，以液態

（降雨）或固態（降雪）的形式降落至地表，稱為降水與是最常見的形式

• 降雨類型：依氣流上升的差異分 –地形雨–對流雨–氣旋雨

• 潮 氣流受地形阻 ，沿坡上升，冷凝致雨。溼 擋

• 特徵：迎風坡多雨，如冬季時基隆、宜蘭迎東北季風。

一般雨勢不強

地形雨

地形雨

颱風外圍環流越過臺灣山脈後，常在局部地區發生焚風

颱風中心在臺灣東北部近海或北部近海海面時，颱風外圍環流在翻越臺灣南部山區後，容易使地形背風面的臺灣東南部地區出現 37~39℃以上的焚風。

澎湖臺灣

• 強度大• 時間短• 降水範圍小

• 伴有雷電• 短暫強風

對流雨

Ex ：午後雷陣雨 ( 西北雨 ) 對流雨

照片 10-5 雷雨。夏日的高溫引發旺盛對流，午後雷電交加，大雨傾盆而下。

氣旋雨

• 因低層空氣在地區性或區域性的低壓系統輻合，造成較大範圍之上升氣流而發生降水。

• 分類： 帶氣旋雨、熱帶氣旋雨溫 。

雨區廣雨時長

梅雨、溫帶氣旋雨

• 當冷、暖氣團相遇，暖空氣沿著冷空氣向上爬升，凝結降雨稱「鋒面雨」

• 特徵：雨區廣、雨時長

溫帶氣旋

氣旋雨

鋒面鋒面

熱帶氣旋

• 在熱帶洋面上因四周空氣流入低壓中心，被迫抬升，則稱為熱帶氣旋

• 例：颱風

降水特性

降水特性

降水量

降水強度

年降水量變率

季節分布

降水量• 乾燥區：年雨量 <500 mm 以下者• 潤區：年雨量在 溼 500~1,500 mm 之間• 多雨區：年雨量 >1,500 mm 者

多

雨

區

1,500mm 以上

500mm 以下

乾

燥

區

潤

區

溼

降雨特性

•定義：單位時間內的降雨量稱為降水強度•降水強度：山地 > 平地 →水患、山崩、土石流

降水強度

雨量變率愈大→ →降水愈不穩定 易生水災或旱災

潤地區雨量變率溼 乾燥地區雨量變率＜↓

農業收成穩定↓

易水、旱災，農 歉收產

季節分布• 夏雨冬乾：如臺灣南部• 夏乾冬雨：如地中海沿岸地區• 四季有雨：如赤道附近、臺灣北部、熱帶大陸

東岸、溫帶大陸西岸• 四季少雨：如撒哈拉沙漠、塔里木盆地

夏雨冬乾 四季有雨

夏雨冬乾• 夏雨冬乾：世界大部分區域→ ex ：臺灣南部

夏乾冬雨：地中海型氣候

地中海

全年有雨：熱帶雨林、溫帶海洋性氣候

熱帶雨林

海洋性 海洋性

海洋性

• 四季少雨：撒哈拉沙漠、塔里木盆地

塔里木盆地

撒哈拉沙漠