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1、第四章 大氣與海洋的變動,4-1 大氣的運動 4-2 海水的運動 4-3 大氣與海洋的交互作用,網路資源：中央氣象局全球資訊網,4-1 大氣的運動,飽和與相變 水的相變與天氣現象 飽和空氣與相對溼度 雲的形成 風 空氣的水平與垂直運動 高氣壓中心與低氣壓中心 天氣系統 天氣圖和雲圖上的天氣系統 氣團 鋒面,水的相變與天氣現象,水蒸發為水氣時，會吸收熱量；當水氣凝結成水時，又將熱量釋放回大氣中。如此的反覆循環，伴隨熱量的全球輸送與分布，造成各式各樣的天氣與氣候 日常生活中經常可以看到大氣中的水氣凝結為水滴的現象，例如冷氣機滴水，走出冷氣房時眼鏡片上出現霧氣，清晨植物上出現露珠，甚至於結霜，都是水
2、氣凝結的現象。隨著海拔高度的增加，水氣在不同的條件下凝結，形成不同高度的雲，例如卷雲是高雲，高積雲為中雲，層雲為低雲,圖4-2,圖4-1,飽和空氣與相對溼度,溼度大氣中水氣的含量 飽和水氣壓空氣飽和時的水氣壓力 飽和水氣壓隨溫度上升而遞增 若空氣比較乾燥，水氣沒有飽和，水就容易蒸發到空氣中；若空氣達到飽和或過飽和，水氣就可能凝結成水滴 相對溼度實際的水氣壓與飽和水氣壓的比值 通常以百分比(%)表示 水氣飽和時的相對溼度為100%,圖4-3,雲的形成,空氣不是一達到飽和狀態就能凝結成水滴或冰晶，通常必須附著在地表物體上，或者空氣中的氣懸粒子上 大氣上升運動使水氣飽和凝結成雲 大氣中最常見的是由於
3、氣溫變低，使水氣過飽和而凝結 由於氣壓隨高度而遞減，空氣只要向上運動，外界壓力變小，空氣即因膨脹而冷卻。如果達到飽和狀態，水氣就可能凝結而形成雲 地面加熱形成的對流作用、地形抬升、低層空氣輻合產生的推抬作用及鋒面抬升都是造成大氣上升的因素,圖4-4,圖4-5,空氣的水平與垂直運動,風是空氣受外力而產生的流動，方向可以是水平或垂直 空氣的流動，通常水平流動遠大於垂直流動 日常的氣象觀測只測量空氣的水平運動，就是平常所說的風 垂直方向的氣壓由下往上遞減，因此下層空氣對上層空氣有一股推力。這個推力大致與重力互相平衡，所以一般大氣不太容易作劇烈的垂直運動 在雲的形成或劇烈天氣時，空氣的垂直流動便是很重
4、要的條件,高氣壓中心與低氣壓中心,氣流的流動雖因氣壓梯度所引起，但對於數千公里的高、低氣壓大尺度運動系統，其運動還受到地球自轉和地面摩擦作用的影響，接近地面的空氣流動方向並非垂直於等壓線，也不會平行於等壓線，而是與等壓線有一交角 在北半球，高氣壓中心空氣下沉，以順時針方向旋轉而輻散向外流出，多晴朗的天氣；低氣壓地區內的氣流以反時針方向旋轉而輻合向內流入，至中心附近開始上升，多成雲雨的天氣,圖4-6,天氣圖和雲圖上的天氣系統,天氣圖展現各種天氣系統，以92年7月22日8時的地面天氣圖為例，可看到兩個颱風，一個在菲律賓呂宋島東方，一個在海南島西方。圖中也有許多高氣壓中心（H）和低氣壓中心（L） 當
5、天的衛星雲圖亦可看到這兩個颱風的螺旋雲系和沿著鋒面帶發展的其他雲系,圖4-7,氣團,氣團是溫度、溼度與密度相近而聚集在一起的一大團空氣，所盤據尺度可廣達數千公里 氣團的種類： 海洋上的氣團水氣含量較高而較潮溼 冬季高緯度大陸上的氣團較寒冷乾燥 當溫度與溼度不同的兩個氣團相遇時，並不會輕易地混合,鋒面,在氣團的交界面上會有垂直方向的空氣運動，產生濃密的雲層和降水，這個交界面稱為鋒面 鋒面有冷鋒、暖鋒、滯留鋒和囚錮鋒 冷鋒是冷空氣推著暖空氣前進的交界面，暖鋒則相反，是暖空氣前進、冷空氣後退 每年初秋到來年初春之間，常有冷鋒由西伯利亞、蒙古進入中國大陸西北地區，然後續繼南下，到達華南、臺灣 春末夏初
6、，因冷暖氣團勢力相當，鋒面形成滯留或徘徊，暖空氣沿著鋒面上升，陰雨連綿。是為臺灣的梅雨季，這時的滯留鋒也被稱為梅雨鋒,圖4-8,圖4-9,延伸閱讀,4-2 海水的運動,海流 波浪 潮汐 潮汐成因 潮汐相關名詞 潮汐的週期 潮間帶,海流,大洋環流被地球表面大氣環流驅動 太平洋環流的熱交換之旅低緯度東風驅動向西的赤道洋流從菲律賓向北到日本的黑潮運送暖水西風推動從日本向東的北太平洋洋流沿北美洲西岸往南的加利福尼亞洋流運送冷水回到赤道東部 北半球大洋環流順時針方向旋轉，南半球逆時針旋轉 洋流影響地區氣候及生態,圖4-12,圖4-11,圖4-10(A),圖4-10(B),波浪,風浪的波高可達十幾到二十幾
7、公尺，是海上航行關心的數字 風浪的波長約數公尺到一百多公尺左右。波浪行近岸邊時，波高因水深變淺而增加，有時因而破碎。遠方海面風暴形成大浪，長距離傳遞後變成波長很長的湧浪 一般岸邊所的波浪週期在十秒以內,圖4-14,圖4-13,延伸閱讀,潮汐成因,地球上的海水便受到月球的萬有引力和地球與月球間旋轉的離心作用共同推動出海水面的升降形成潮汐 地球受到的萬有引力主要來自太陽和月球。萬有引力的大小跟物體質量成正比，但和距離平方成反比。太陽質量雖為月球的180萬倍，可是距離地球太遠，使太陽引潮力只有月球的四成多，所以地球上的潮汐多半引自月球的作用,圖4-15,動畫：潮汐週期,潮汐相關名詞,高潮和低潮 潮位
8、上升到最高水位時，稱為高潮或滿潮 潮位下降到最低水位時，稱為低潮或乾潮 潮差 高潮與低潮間水位差稱為潮差或潮高 世界最大的潮差有十多公尺，馬祖也達七公尺，臺灣本島則以臺中的四公尺最高，其他多半在一、兩公尺左右,圖4-18,圖4-17,圖4-16,潮汐的週期,全日潮和半日潮 每日發生一次高潮和低潮，稱全日潮 一般每日大約發生兩次高、低潮的水位變化，稱為半日潮 大潮和小潮 在太陽-月亮-地球相對位置改變下，發生日、月引潮力加乘或削減 日、月的引潮力在農曆月份中的朔（新月）或望（滿月）之時潮差達最大，稱為大潮；反之，在上弦月或下弦月時，海水面降到最低，叫小潮,圖4-15,小百科,潮間帶,位於高潮與低
9、潮間的海岸地區，受潮汐漲落所影響的範圍稱為潮間帶 海岸溼地及潟湖等常成為生態保育的重點區域，例如臺灣紅樹林和黑面琵鷺過境七席的溼地，其生態則受西海岸高潮差的影響,4-3 大氣與海洋的交互作用,水循環 碳循環 聖嬰現象,水循環,水在地球上各儲存庫的分布，約97%存在海洋中 地球表面能量、物質交換的重要作用 天然的淡水製造過程，調節氣候,圖4-19,碳循環,大氣除碳過程的地球史 碳在地球上各儲存庫的分布 地圈最大的碳儲藏庫；氣圈最小的碳儲藏庫 各儲存庫間的通量各圈的碳濃度應達穩定狀態 工業革命後，人類大量燃燒煤和石油，砍伐森林破壞穩定的碳分布，大氣二氧化碳濃度劇增溫室效應，影響氣候，衝擊生態,圖4-21,圖4-20,聖嬰現象,正常狀況赤道太平洋東邊深海水湧升，降低海面水溫，提供營養鹽，形成大漁場 聖嬰狀況湧升被抑制，東赤道海面溫度上升，全球天氣異常，漁獲大減，影響人類經濟和生命財物 發生年代不固定，但在該年聖誕節左右開始，故稱聖嬰現象 科學家尚未十分理解它的機制：何時發生，為期多長,圖4-22&23,圖4-24,
