第三章 動態的地球
3.1 大氣的組成與結構
一、大氣的組成
氣體名稱 容積比(%) 備 註 定 量 氣 體 氮 78.08 大氣不斷的運動和混合,固定組成氣體間常維持較均勻 的比例 氧 20.94 氬 0.93 氦.氖.氪.氙 微量 不 定 量 氣 體 ^ 變 動 成 分 ﹀ 水氣(H2O) 0~4 天氣變化的主角,可吸收部分 長波 輻射,形成溫室 效應,並由其三態變化影響大氣的 熱力 過程 二氧化碳 (CO2) 0.035 能吸收某些紅外線及地面之長波輻射,形成溫室效應 臭氧(O3) 地面 0.07 ×10-4 在地面多為空氣污染成分 平流 層 0.1~0.02 ×10-4 在高空(平流層)能吸收大部分來自太陽的紫外線 其他 微量 懸浮微粒 及:SO2、NO2、CO、CH4、N2O(笑氣)… 等氣體,含量變化大,多為空氣 污染物 1. 溫室氣體與溫室效應 (1) 大氣中 H2O、CO2、CH4、N2O(氧化亞氮)、CFCs、HFCs(氫氟碳化物)、PFCs (過氟化碳)、O3、全氟碳化物、六氟化硫 等溫室氣體,可吸收地表 紅外 線 (長波)輻射,再輻射回地面,使地球保持溫暖、適合生物生存發展,此現象稱溫室效 應。 (2) 溫室氣體若大量增加,會加劇溫室效應,可能會破壞地球原有的熱平衡,使地表溫度 逐漸上升,致使地球系統失衡,引發複雜的變遷。 2. 臭氧洞 (1) 臭氧能吸收紫外線,保護地表 生命。 (2) 氟氯碳化合物(CFCs)消耗平流 層中的臭氧,使平流層臭氧濃 度減少,地表的紫外線輻射量 增加。 (3) 發生地區:南北兩極最嚴重。 (4) 季節變化:春季最明顯。二、氣壓隨高度的變化(右圖)
1. 氣壓:從地表(或特定高度)至大氣層頂,單位面積上空氣的重量。2. 氣壓隨高度迅速遞減,對流層內每 上升 10 公尺,氣壓約 降低 1 百帕。 3. 近地表附近,由於高度和氣壓之間 有一定關係,故 高度 可由氣壓 推算。 4. 約一半的空氣集中於地表 5.5 公 里內。 5. 愈高處空氣愈稀薄,因此愈高處, 氣壓隨高度的遞減率愈 小 。
三、溫度隨高度的變化
分 層 氣溫隨高度變化 厚 度 備註 熱氣 層 ( 增溫 層) 遞增(驟增) 中氣層頂~ 1. 氧和氮因吸收太陽 X 射線和紫外線而分解 呈游離態( 電離 層) 2. 吸收太陽 短波 輻射,使得溫度隨高度增加 而上升 3. 電離層可反射較長波的 無線電 波 中氣 層 遞減 (3℃/㎞) 平流層頂 ~80 ㎞ 大氣中最低溫處出現在中氣層頂(約-85℃) 平流 層 遞增 (<2℃/㎞) 對流層頂 ~50 ㎞ 1. 臭氧 層:20~50km(20~35km 濃度最大)吸 收太陽紫外線使氣溫隨高度遞增 2. 氣流穩定( 平流 )適合國際飛航 對流 層 遞減(6.5℃/㎞) 地表至 10~18 ㎞ (赤道、夏季 厚度最大) 1. 空氣有顯著的上下 對流 運動 2. 富含水汽及其他 溫室 氣體,吸收 地表輻 射 使氣溫隨高度遞減 3. 高度隨 季節 、 緯度 變化 4. 空氣 密 度最大, 水氣 含量最豐 5. 天氣 變化主要發生於此 ¾ 大氣的垂直分層尚可依混合均勻與否或電離狀態分 層。若依電離狀態區分,大約在50 公里以上大氣 的電離程度很高,稱為 電離 層,由帶正電的 離子 與自由 電子 組成,可反射無線電波。 ▲大氣的垂直分層3.2 大氣的變化與水循環
一、水循環
1. 水從地面和海洋 蒸發 進入大氣,再由 凝結 和 降水 重返地面和海洋,這種循 環過程永無休止地進行著,稱為水循環。 2. 水循環的三個主要過程:蒸發、凝結、降水。 3. 水循環的重要功用:調節熱量、提供淡水、改變海水塩度影響海流、淨化空氣和水質、 促進物質及能量循環(平衡及穩定)…。二、大氣中水氣的凝結與天氣變化
1. 水循環的過程中,經由 三相 的變化來調節地表的 熱 量,伴隨發生的即是各種天 氣變化。 2. 大氣中能夠容納的水氣量有限,當大氣中的水氣含 量達到 最大值 ,稱為「飽和」。 3. 相同氣壓下,氣溫愈 高 大氣中能夠容納的水氣 愈 多 ,即飽和水氣量(壓)愈高。 4. 大氣中的水氣 近飽和 時,才有機會凝結成雲、 進而下雨,所以溼度的大小和天氣變化有非常密切 的關係。 5. 使未飽和空氣逹到飽和的兩個途徑: 增加水汽 、 降低溫度 。 6. 水汽凝結的條件: 空氣近飽和 + 凝結核 。 7. 實施人造雨時在雲層中灑播大量的碘化銀(AgI)或 乾冰,其目的分別為提供凝結核(AgI)及降低溫度。 8. 大氣可因各種運動過程( 熱對流 、 輻射冷卻 、 冷暖 空氣相遇、 地形 抬升…) 而發生凝結成霧或成雲致雨,造成各種天氣變化。三、濕度
1. 定義:大氣中的水汽含量,有多種表示方式如水汽壓、相對 濕度(Rh)…等,其中以相對濕度(Rh)最為常用。 2. 相對濕度(Rh)= 100% ) ( ) ( × 壓 汽量 該溫度下空氣的飽和水 壓 空氣中實際水汽量 例:右圖中A 點的相對濕度為 53 %。12.3 100% 53% 23.4× = ▲飽和水氣壓與溫度的關係圖【活動三】濕度的測量---
一、乾溼球溫度計
1. 乾溼球 溫度計:將溼球溫度計尾端的水銀球以潮溼的紗布包裹,紗布另一端放入 盛水的小水槽內以保持潮溼。當水從紗布上 蒸發 時會帶走熱量而使溼球溫度計 降溫 ,空氣中水氣含量愈少,則水蒸發愈多,溫度便降得愈多。因此,由乾球溫度 與溼球溫度的差值,就可求出相對溼度高低。 2. 乾球溫度即 氣溫 。 3. 濕球溫度:溼球溫度計以紗布沾溼包裹,空 氣若未逹飽和,紗布上的水會持續蒸發帶走 溫度計的熱量,直到鄰近空氣到達飽和(蒸發 =凝結),此時的溫度即為濕球溫度(手搖式濕 球溫度計溫度降至最低時)。 4. 溼球溫度 ≦ 乾球溫度,空氣的濕度愈 低、乾濕球溫度差愈 大 。 5. 根據乾、溼球溫度差,查表(如右上表)即可得相對溼度。二、露點溫度(Td)
1. 定義─含水汽空氣,在氣壓不變且水汽量 不變的情況下,降低溫度使達到飽和時的 溫度。 2. 溫度愈高時飽和水氣愈多,故露點愈 高 表示單位體積空氣所含的水氣愈 多 。 3. 測得露點溫度後,可利用飽和水汽壓曲線 找出空氣的水汽壓,推得相對濕度。 4. 露點愈接近氣溫(T),相對濕度愈 高 。 5. 露點 ≦ 濕球溫度 ≦ 氣溫 6. 空氣的相對濕度達 100 %( 飽和 ) 時,露點溫度=氣溫=濕球溫度。 【例題】右圖是飽和水汽壓曲線圖。圖中空氣在甲處所含的水汽尚 未達到飽和狀態。 1. 這未飽和的空氣,可經由下列什麼方式達到露點? (A)降低溫度達到約 20℃的露點 (B)增加水汽壓達到約 20℃的 露點 (C)降低溫度達到約 12℃的露點 (D)增加水汽壓達到約 12℃的露點。【答】(C) 2. 試計算甲的相對濕度約為多少%? 【答】15 ÷ 22 ≒ 68%---四、雲霧的形成
1. 雲、霧的成因:空氣因 冷卻 而達飽和凝結的現象,出現於高空者是「雲」,發生在 近地面的大氣中稱為「霧」,附著於地面物體表面之水珠稱為「露」、呈固態冰晶則為 「霜」。 2. 冷卻 是使空氣達到飽和、產生凝結最有效的方式。 3. 空氣在自然界中冷卻的主要方式 (1) 膨脹 冷卻:空氣上升因減壓膨脹而降溫(右圖),例如夏日熱力作用造成的午後雲 雨、迎風面因地形抬升引起的雲雨或霧等。 (2) 輻射 冷卻:夜間地面輻射散熱,使近地表空 氣溫度降低,例如清晨的輻射霧。 (3) 接觸 冷卻:暖溼空氣流到較冷的地表時,接 觸地表而降溫,例如春季常見的平流霧(南方暖濕 空氣吹至台灣)。 (4) 混合 冷卻:冷暖空氣混合使暖濕空氣降溫, 例如鋒面的雲雨。 4. 霧的三種成因 (1) 暖溼氣流在山的迎風面被 地形 舉升 (2) 晴朗微風 的夜晚,因地面 散熱 快,使氣 溫降低、空氣達飽和形成,稱為 輻射 霧。秋冬時,嘉南平原符合成霧條件,較常 出現輻射霧。 (3) 暖溼空氣流到較冷的地面或海面時,溫度降低也可形成霧,稱為 平流 霧,三、四月 間在金門附近海域的大霧,就是平流霧。五、大氣的水平運動
1. 氣壓與風:空氣溫度(熱脹冷縮)不同造成密度不同,溫度低、密度大、氣壓大,氣壓差將 空氣由高壓推往低壓即形成風(大氣的水平運動)。 2. 影響水平風主要的力 (1) 氣壓 梯度力:氣壓差將空氣由高壓往低壓推的力。 c 氣壓梯度:單位距離氣壓的變化。 d 等壓線越 密 集→氣壓梯度越大→氣壓梯度力越大→風速越 快 。 e 方向: 垂直 等壓線,由氣壓高處指向氣壓低處。 (2) 科氏 力:地球自轉對運動物體造成的偏向效應。 (3) 摩擦 力:因地表(或海面)地形、植被、波浪…造成對空氣運動的阻力。 3. 地球自轉偏向力(科氏力) (1) 方向: 垂直 運動方向,北半球向 右 ,南半球向左。 (2) 只改變運動方向,不影響運動速率。 (3) 單位質量空氣所受科氏力大小=2Ωv‧sinΦ。Ω=天體(地球)自轉角速度。 Φ=緯度:緯度愈高科氏力愈大,赤道地區為零。 V=物體運動速率:風速愈大科氏力愈大。 (4) 運動距離夠 遠 、或運動時間較 長 時(如洲際飛彈和長程客機的運動),軌跡的 偏移才明顯。六、等壓線與風向
1. 高空風(地轉風):氣壓梯度力與科氏力平衡時的,風 平行 等壓線(下頁左圖) 。 2. 地面風:氣壓梯度力、科氏力與摩擦力平衡時的風,風向與等壓線常有一 15~30° 小夾角, 吹向 低 壓側(右下圖)。 3. 地面摩擦力愈大,風向與等壓線的交角也愈 大 。 *風向判斷法(供參考):(1)找出該地最近等壓線 (2)劃一條通過該地、由高壓指向低壓、 垂直等壓線的箭號(即氣壓梯度力) (3)如為北半球、將箭號向右(順時針)轉 90 度為地 轉風向、轉70 度則約為地面風向,若為南半球則向左(逆時針)轉,再由選項中選最接 近的答案。 ▲北半球地轉風(高空風)與等壓線的關係 ▲北半球地面風與等壓線的關係七、地面高、低氣壓與天氣
1. 北半球地面高、低氣壓比較 北半球 符號 中心垂直氣流 水平氣流 天氣 低壓(氣旋) L 上升 逆時鐘旋入中心 (輻合) 陰雨 高壓(反氣旋) H 下沉 順時鐘由中心旋出 (輻散) 晴朗 2. 手勢幫助記憶風向:如右下圖示,北 半球用右手、南半球用左手,拇指代 表中心氣流(垂直上升或下沉),其餘四 指彎曲方向為環流方向(水平風),水平 風向與等壓線斜交約15 至 30 度吹向 低壓。八、上升氣流與下沈氣流
1. 氣流 上升 Æ高空氣壓低Æ空氣 體積膨脹Æ氣溫 下降 Æ相對濕 度上升Æ易產生凝結Æ易 成雲致 雨 (天氣較差)。例: 低壓中心. 午後熱對流.鋒面.迎風面 。 2. 氣流 下沈 Æ地表氣壓大Æ空氣 體積壓縮Æ氣溫 上升 Æ相對濕 度下降Æ不易凝結Æ天氣 晴朗 (無風時空氣品質差)。例: 高壓 中心.焚風.颱風來前 。3. 導致空氣垂直上升運動的常見原因:(1) 地形 抬升 (2) 熱力 抬升 (3) 冷暖 氣 團交會 (4) 輻合 作用。 【例題 1】通常在高氣壓中心出現的是哪種現象及天氣? (A)上升氣流、晴朗 (B)下降氣流、陰雨 (C)上升氣流、陰雨 (D)下降氣流、晴朗。【98 學測】【答】(D) 【例題 2】右圖為北半球溫帶氣旋的局部天氣圖,下列有關圖中各處天 氣狀況的敘述,何者正確?(多選) (A) L 處為低氣壓中心 (B)各地氣壓關係為甲<乙<丙 (C)乙處吹南風 (D)丙處吹東北風 (E)L 處容易下雨。【答】(A)(B)(E)
九、氣團、鋒面與季風
1. 氣團:水平方向 溫 度、 密 度、 濕 度相近的一大團空氣,面積廣達數萬平方 公里以上。 (1) 氣團的性質主要和源地有關,常伴隨高氣壓系統而產生。 (2) 根據氣溫的高低,可分冷氣團和暖氣團兩類。 2. 鋒面:性質(溫度或濕度)不同的氣團相遇時,所產生寬約數百公尺至數公里的接觸帶。 (1) 冷鋒:冷氣團勢力較強推走暖氣團所形成,符號為: (2) 暖鋒:暖氣團勢力較強推走冷氣團所形成,符號為: (3) 滯留鋒:冷暖氣團勢力相當所形成,梅雨季即多道滯留鋒面在附近地區發生造成,天 氣圖上的符號為: (4) 囚錮鋒:溫帶地區氣旋常伴隨鋒面系統產生,當冷鋒移動速度快趕上暖鋒時所形成, 為一個三種氣團的交界帶,天氣圖上的符號: (5) 因台灣緯度較低,僅冷鋒與滯留鋒會影響台灣地區。 3. 冷、暖鋒立體剖面和天氣狀況比較 ▲冷鋒立體剖面示意圖 ▲暖鋒立體剖面示意圖 冷鋒 暖鋒 (1) 冷推暖,移速較 快 、過境後氣溫降。 過境前後氣壓 先降後升 (地面鋒到時 氣壓最低)。 (2) 坡度較 陡 ,雲帶較 窄 ,積雨雲為 主,降雨範圍較 小 、雨時較短、雨勢 較 大 。 (3) 主要在每年冬季(秋末至春初)影響台灣, 常造成臺灣北部、東北部陰雨的現象。 (1) 暖推冷,移速較 慢 ,過境後氣溫升。 過境前後氣壓 先降後升 (地面鋒到時 氣壓最低)。 (2) 坡度較 緩 ,雲帶較 寬 ,層雲為 主,降雨範圍較 大 、雨時較長但雨 勢較小。 (3) 臺灣地區不曾經歷。4. 滯留鋒:冷暖氣團勢力相當形成對峙,雨區廣,常造成長時間降雨,並常帶來豪大雨, 台灣地區多發生於5~6 月。 5. 囚錮鋒:在溫帶地區,當冷鋒暖 鋒伴隨氣旋產生時(稱「溫帶氣旋 鋒面系統」),冷鋒趕上暖鋒所形 成,降雨範圍廣(冷鋒+暖鋒),為 溫帶氣旋鋒面系統消散的前兆。 6. 季風:隨季節而轉向的風。 (1) 成因:海洋與陸地 比熱 不同。 (2) 冬季季風:陸地冷卻迅速易形成 高 壓(乾冷氣團),海洋 相對形成 低 壓,風從陸地吹向海洋。(右上圖) (3) 夏季季風:陸地增溫快易形成 低 壓,海洋相對形成 高 壓(暖濕氣團),風從海洋吹向陸地。(右下圖) 7. 氣團與臺灣地區季風 (1) 冬季(下左圖):蒙古高壓,極地大陸性氣團,空氣性質 乾 冷 ,臺灣地區受其影響盛行 東北 季風。 (2) 夏季(右下圖):太平洋高壓,熱帶海洋性氣團,(或受印度低 壓影響),空氣性質 溫暖潮濕 ,台灣盛行 偏南 (東南、 南或西南)風。 【例題】參考甲至丁四張地面天氣圖(圖 上H,L 分別代表地面高壓和地面低壓) ,回答下列問題【90 學測】 1. 四幅圖中,那一圖是臺灣正值梅雨期的 地面天氣圖?【答】(B) (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁。 2. 如果甲圖中的天氣系統朝西北方向移 動,而且已經推進到基隆正北方的外 海,則此時臺灣北部地區的天氣狀況有 何明顯改變? (A)雨勢逐漸增強 (B)風向將由西風 轉為東風 (C)地面氣壓值逐漸升高 (D)風速轉弱。【答】(A)
3.
丁圖所呈現在臺灣地區的天氣型態為 何? (A)吹西南風,臺灣各地午後發生雷陣雨的機率高 (B)吹東南風,臺灣各地氣溫偏高,屬 燠熱潮溼天氣 (C)吹東北風,臺灣東北部及東部地區層狀雲多,降雨機率高 (D)吹南風, 臺灣各地普遍乾旱。【答】(C)3.3 海洋的組成與結構
一、海水的組成
1. 鹽類
(1) 六大主要鹽類 NaCl (鹹味)、 MgCl2 (苦味)、MgSO4、CaSO4、K2SO4、CaCO3…。 (2) 可能來源:陽離子→ 岩石 溶解產生;陰離子→ 火山 活動釋放之氣體 。 (3) 海水中的元素大多以 離子 型態出現。 (4) 鹽度:1 公斤海水中溶解的 總鹽 量。常以 ‰ 表示(稱「絕對鹽度」)。 (5) 海水中的鹽因平均輸入及輸出大致保持平衡,故平均鹽度(表層平均約 35 ‰ )變化小。 (6) 海水中,各種主要元素之間的比率大致 不變 。 2. 營養鹽: 硝酸 鹽、亞硝酸鹽、矽酸鹽、 磷酸 鹽…等受 光合 作用及有機物分 解所控制之鹽類。 (1) 表層因受植物分解含量 少 、深層濃度 高 。 (2) 湧升流 區帶來下層營養鹽,常形成良好漁場。 3. 溶解氣體 (1) 二氧化碳溶解度較氧氣高,故海水中的二氧化碳含量較氧多。 (2) 浮游生物光合作用消耗二氧化碳、產生氧、消耗營養鹽。 (3) 二氧化碳:海水表層因浮游植物行光合作用含量最 少 、深 層較 多 。 (4) 氧氣:和 CO2相反,表層最 多 、深層較少。
二、海水鹽度的測量
1. 蒸發殘留法:較不準確。海水中有些元素會隨蒸發而揮發,且鹽類吸水性強,易潮解。 2. 硝酸銀(AgNO3)滴定法:由Ag+與海水中的Cl−作用產生沈澱,測量氯度,再由經驗公 式換算為鹽度。 3. 海水 導電 度推鹽度:準確度高,為目前最常用的測量法,由海水 導電度 所推得 之鹽度稱為「實用鹽度」(psu,35 psu=35 ‰)。三、海水鹽度的水平分布
1. 表層海水平均鹽度:3.5%或 35‰ 。 2. 影響表層海水鹽度的因素: 降雨 、 蒸發 、洋流、河流淡水注入、結冰、融冰…。 3. 海水鹽度的升降:(1)蒸發、結冰→鹽分析出→鹽度升高;(2)下雨、飄雪、融冰或河川排 水等→稀釋海水→鹽度降低。 4. 表層海水鹽度與蒸發量(E)和降雨量(P)最密切相關,(E-P)值愈大鹽度愈大。 5. 表層海水鹽度在南北緯 20~30 度最大:副熱帶高壓帶蒸發量大、降雨少。(如下圖) 6. 赤道地區因降雨多故鹽度小。 7. 高緯區因日照不足蒸發量少,又受降雨、海冰及陸冰熔融,淡水注入,海水鹽度最低。8. 全球表層海水鹽度的分布特徵: (1) 近陸 低 、遠洋高:近陸海水因 河川 淡水注入致鹽度低。 (2) 河口鹽度在漲潮時增高,退潮時降低。 (3) 較封閉的鹽水湖或海域-如死海,或蒸發量高、降雨量低的氣候區,鹽度較高。
四、海水鹽度的垂直分布
(如附圖) 1. 赤道附近以外的低緯度區域:表層海水鹽度 高 ,在斜 溫層鹽度降低。 2. 高緯度區域:表層海水鹽度 低 ,在斜溫層鹽度遞增。 3. 深水層鹽度:高或低緯區均維持 不變 。五、海水的溫度
1. 影響海水的表面溫度的主因:日照量的多寡(緯度差異)、海水流動(表面洋流、湧升 流或下沉流)及海陸分布。 (1) 暖池:表層海水最熱處在國際換日線西邊的赤道太平洋,該海域稱為暖池。 (2) 冷舌:赤道太平洋近南美洲處,因 湧升流 影響,可見一舌狀冷水分布,稱為冷舌。 (3) 受 表面洋流 影響,副熱帶區的表層海水溫度東低西高,但近極區則相反。 (4) 因海水含鹽使冰點降低,極區日照量低,海水溫度常低於 0°C。 2. 依溫度隨深度的垂直變化海水可分三層:(如下圖) (1) 混合 層—因波浪作用,混和均勻,深度從 0 至約 100 或 200 公尺。 (2) 斜溫 層(躍溫層)-混合層下至深約 1000 公尺,水溫隨深度快速下降,亦為密度及 鹽度躍層。在 低 緯區及 夏 季較明顯。 (3) 深水層─溫度 低 (約 2~3 ℃)、密度 大 。3.4 洋流、波浪及潮汐
3.4.1 & 3.4.2 洋流
~大規模海水長時間往一定方向流動的現象,又稱海流一、洋流的成因與分類
1. 風 的吹送:「吹送流」或「風吹流」,為表面洋 流的主要成因(右圖)。 2. 海水中 密度 (鹽度或溫度)差異:「密度流」, 由高密度流向低密度(一般溫度低、鹽度高者密度大), 如海洋深層的溫鹽流。 3. 海水的補償作用:「補償流」,如 湧升 流或下降 流。 4. 水面傾斜造成的壓力梯度力亦可造成洋流,稱為「傾 斜流」,於河口較常見。二、洋流的流動特性
1. 科氏 力及海陸分布、海底地形等均會影響洋流流向。 2. 艾克曼海流:海洋上層的海受風吹拂時,水與風之間的摩擦力引起表 面海水流動,水流流速受犘擦力影響,隨深度增加而漸減,而海水的 流向則受科氏力影響隨深度增加形成螺旋狀的分布(稱艾克曼螺旋,北 半球隨深度增加呈 順時針 方向旋轉,南半球方向相反)。這種 由 摩擦 力(風)與 科氏 力相互作用產生的海流稱之為艾 克曼海流。 (1) 艾克曼海流主要發生於上層數十公尺的水層。 (2) 表面海流方向大約與風向有 45 度的偏角,在北半球,海流在風 的右手方向,南半球相反。 (3) 艾克曼傳送方向:因上下流速不一致,在北半球,整層水的平 均流動方向是位於風向的右方90 度(北半球)。 (4) 艾克曼傳送會在岸邊引起水位的堆高或降低,並引起下沉流或 湧升流。因季風風向變化,臺灣西岸的水位是在夏季較高。 (5) 南半球的祕魯外海盛行南風,引起向西之艾克曼傳送(南半 球的科氏力向左),使水離岸而去,為了補償流失的表水, 較深層海水向上升,形成 湧升 流,使祕魯外海表層水溫 降低,並帶來營養鹽,形成大漁場。 3. 受科氏力及海陸交接影響,全球表層洋流在熱帶、副熱帶地區, 北半球的洋流大致上是圍繞副熱帶高氣壓作 順時針 方向流動(右圖),在南半球則相反。 4. 受科氏力及海底地形影響,在熱帶、副熱帶地區,大洋 西 側表面洋流的流速及流幅一般較東側快且窄,例 如黑潮流速較加利福尼亞洋流流速快且窄。 ▲北半球科氏力、風向 與表面流的關係三、溫鹽環流與水團
1. 因海水的 溫 度與 鹽 度的分布不均,所造成的深 海洋流,與部分表面洋流結 合成一巨大循環系統。(右圖) 2. 地球上的二氧化碳有 95%是 溶解在海水中。而91%更是 藏在100 公尺以下的深海, 主要藉由 溫鹽 環流來循 環。 3. 水團:具有特定溫度與鹽度的海水,初始性質由形成時的氣 候、緯度、海流決定。 4. 溫鹽圖─將特定地點海水溫度(縱軸)及鹽度(橫軸)隨深度的 變化所作出的曲線(如右圖),同一海域(水團)的溫鹽曲線通常 較相近,故由溫鹽曲線可辦識不同海域的 水團 、分析洋 流狀況…等。四、洋流對環境的影響:
調節氣候(熱量)、保謢人類生活環 境、帶來漁產資源、幫助航行、海流能源、改變氣候生態…五、影響台灣的洋流
1. 黑潮 主流(暖流):高溫、高鹽,四季向北流經臺灣東部。 2. 黑潮支流(暖流):夏季沿台灣海峽北上,冬季在澎湖群島附 近與中國沿岸流會合後轉向南海。 3. 中國沿岸 流(冷流):低溫、低鹽,冬季受東北季風之助 向南流經臺灣海峽。 4. 南海 海流(暖流):夏季受西南風加強,與黑潮支流一起 向北流。 ¾ 受季風及洋流影響,台灣 西北 海域表層水溫年變化最 大、 東南 海域水溫年變化最小。3.4.3 波浪
~海水表面週期性起伏的運動現象 1. 波浪的成因: (1) 風 →風浪及湧浪。 (2) 海底 地震 、海底 火山 爆發及海底 山崩 →海嘯。 (3) 海面氣壓變化→颱風過境引發海平面升高 數十公分至數公尺的 暴潮 。 2. 風浪:風域內的波浪。 3. 波速=波長/週期 4. 一般風速愈強、波高愈 高 、波長愈 長 、波速愈 快 。5. 湧浪:風域外(風浪脫離暴風範圍繼續傳播)的浪,波長及週期較 長 、波速 快 ,為 瘋狗 浪成因之一,漁民常用湧浪來預測 颱風 。 6. 碎浪(波)的形成:波浪近岸 →水深變淺、摩擦力增,波速變 慢 (VA>VB)、波長變 短 、波高堆 高 →波峰到→波形 崩毀→碎波(浪)→侵蝕或改變海岸地形 7. 海嘯波長可達 數百 公尺而波高不到 1 公尺,在外海不易被查覺(不會造成災 害),但波速快、能量強,傳到近岸時, 形成碎浪的過程常造成極大損害。 8. 巨浪(如海嘯,能量強、速度 快 )近岸 →水深變淺,波速變 慢 ,波長變 短 、波高變 高 →波谷到→海水急速 後退 (近岸水位下降) →波峰到→水面快速 抬升 。
3.4.4 潮汐
~天體引力所引起海水水位週期性升降現象 1. 成因: 日 、 月 引潮力+地球 自轉 。月球引潮力為主(約為太陽的二倍多),故 地方潮位以 農 曆推算。 2. 引潮力:引發潮汐的力量。主要由月球引力及 地月系統互轉 的離心力合成的力所造 成。面向月球的一面,因較近月球,萬有引力大於離心力;背向月球的一面,因較遠離 月球,離心力大於萬有引力。 3. 因為月球繞地 公轉 ,相鄰兩次漲潮的時間間隔(一次潮汐週期)約為 12 小時 25 分(半日潮),隔日約延遲 50 分鐘。(右下圖) 4. 受 緯度 、海底 地形 、 海岸 形態…等影響,各地潮汐週期可能不同: 有 半日 潮(一天約兩次漲落)、 全日 潮(一天約一次漲落)、 混合 潮(每天兩次潮 差不同)之分。 【例題】某天小明到某濱海火山國家地質公園,上午10 時左右來到公園內古火山口,因適 逢低潮,火山口完全出露,小明很清楚得看到整個火山口的形貌。他於下午3 時再度回到了 火山口附近補拍照片,因為當時已漲潮,火山口被海水淹沒,而無法拍攝。試問,若小明7 天後再次前往公園內拍攝出露的火山口,下列哪個時刻最適合?【答】(D) (A)上午 7 時 (B)上午 10 時 (C)下午 1 時 (D)下午 4 時 (E)下午 7 時。【99 學測】 ▲圖:月球公轉一天了12°(360°/30 天),地球自轉 12°需要約 50 分鐘(1440 分鐘×12°)/360°),也就是說每天的潮汐會比前 一天延遲約50 分鐘。 ▲圖:潮汐的形成主要是由月球引力及 地月系統互轉的離心力所造成5. 潮差:高低潮的水位差。潮差受海底 地形 及 海口開闊度 影響,各地不同,例如 台灣地區台中港潮差最大,平均約4 公尺,但基隆港的平均潮差僅約一公尺。 ▲桃園竹圍、台中港及嘉義東石的潮差變化及潮汐的月變化圖 6. 大潮:滿潮水位最高或 潮差 最大時, 朔(初一) 、 望(十五) 後1~3 日最大(左 下圖)。 7. 小潮:滿潮水位最低或潮差最小時,上下弦後 1~3 天最小(右下圖)。 ▲大潮時的日地月關係圖 ▲小潮時的日地月關係圖 8. 潮流:受潮汐漲落推動所形成的近岸海水流動現象。 9. 潮汐的影響及功用 (1) 潮差大,可潮汐發電。 (2) 潮差大,河口自淨能力好。 (3) 潮差大時船隻需順著潮流進出港口,船舶裝卸貨物不便。 (4) 配合排放污水。 (5) 影響河口水流造成淤沙。 (6) 漲潮時河口海水入流排水不易,洪水遇大潮時河流沿岸易淹水。 (7) 潮流的方向與河海工程或防洪有關。
3.5 固體地球的結構
3.5.1 地球內部的層圈構造
一、探測方法
1. 直接探測:鑽井,僅達約 15 公里深。 2. 間接探測:由 地震 波波速隨深度的變化可推測地球內部的構造。 3. 同介質密度愈大波速愈 快 。 4. 同介質波速:固態 > 液態 > 氣態。 5. P 波: 縱 波(疏密波),介質振動方向平行波前進方向,可通過固體和液體。 6. S 波: 橫 波(高低波),介質振動方向垂直波前進方向,僅能穿透固體,無法在 液態 內傳播。 ▲由地震波波速隨深度的變化推測地球內部的構造二、地球的層圈構造
1. 地殼:地表~莫氏不連續面之間。由於岩石密度的差異,各處地殼的厚度不同。 2. 地函: 莫氏 不連續面到 古氏 不連續面間,岩石組成以橄欖岩質為主。 3. 低速帶:即 軟流圈 ,由可塑性較大的物質(岩石部分熔融)所組成。 4. 岩石圈: 軟流圈 以上到地表間的範圍,平均厚約100 公里,包含地殼及部分上部地 函,即板塊所在。 5. 地核: 古氏 不連續面以下,主要組成為鐵、鎳質。(證據:來自外太空的鐵鎳隕石。) 又分(1)外核:液態→S 波無法通過。及(2)內核:固態→P 波波速漸增。▲P 波由海洋地殼進入地函,其波速隨深度變化的情 形。箭頭所示,即為莫氏不連續面所在之處。 ▲地殼、岩石圈、軟流圈及部分地函間的相對位置 示意圖。 5 鐵 鎳 質 (固態) 5150~6370 內 核 鐵 鎳 質 (液態) 2900~5150 外 核 地 核 古 氏 不連 續 面(2900) 700~2900 下 部 地 函 400~700 過 渡 帶 軟 流圈 100~350 低 速 帶 不 連 續 面~100 固 態 岩 區 上 部 地 函 橄 欖 岩 質 橄 欖 岩 質 地 函 莫 氏 不 連 續 面(7~70) 玄 武 岩 質 地 表 至7~10(平均約7) 海 洋 地 殼 岩 石圈 (板塊) 厚 約100 公 里 花 岡 岩 質 地 表 至20~70(平均35) 大 陸 地 殼 地 殼 備 註 主 要 組 成 大 約 深 度 範 圍(公里) 細 目 分 層 地 球 內 部的 分 層 及 其 主 要 組 成
3.5.2 固體地球的組成
一、固體地球的組成
1. 地殼的組成:主要為氧(約 47%)、矽(約 27%)、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂等八大元 素。其中氧和矽約占了四分之三,因此地殼中大部分的礦物都是 矽酸 鹽類。不同的 礦物組合成了不同的岩石。 2. 常見的造岩礦物: (1) 矽酸鹽礦物: 長石 (地殼含量最高的礦物)、 石英 (地表最常見的礦物)、角 閃石、輝石、雲母、橄欖石等,都是矽酸鹽類的礦物。 (2) 非矽酸鹽類礦物:方解石和石膏,其中方解石為 碳酸 鹽類礦物;石膏為硫酸鹽類 礦物。二、火成岩
1. 火成岩: 岩漿 凝固而成的岩石,為 地殼 中含量最多的岩石。2. 火成岩依據生成環境(岩漿凝固的深度)分為:火山岩&深成岩 火山岩 深成岩 岩漿噴出地表急速冷卻,礦物顆粒細 小 ( 微晶 ) 或呈 玻璃 質,偶有 斑晶 、 氣孔 及 流紋 等。如:流紋岩、安山岩(常具斑晶)、玄武岩、黑曜岩(玻 璃質)、浮石 岩漿在地殼內固化、冷卻速率 慢,礦物顆粒粗( 粗粒 組 織)。如:花岡岩、閃長岩、 輝長岩、橄欖岩 3. 依據化學成分或礦物組成分類: (1) 鐵鎂質:含鐵鎂質礦物多,顏色較 深 、密度較 大 、熔點 高 ,例如玄武岩。 (2) 矽鋁質:含矽鋁質礦物較多者,顏色較 淺 、密度較 小 、熔點 低 ,如花岡 岩。 4. 常見的火成岩及其分類 產 狀 深成岩 火山岩 主要礦物 組 織 粒狀組織 微晶.斑晶 玻璃質 鐵鎂質 (密度) 顏色 熔點 SiO2含量 花岡 岩 流紋岩 浮石 (氣孔) 、 黑曜岩 多:石英.正長石. 鈉長石 少:白雲母.黑雲母 低 高 淺 深 低 高 66% 52% 45% 酸性 中性 閃長岩 安山 岩 多:斜長石.角閃石 少:輝石.石英 基性 輝長岩 玄武 岩 多:斜長石.輝石 少:橄欖石.角閃石 超基性 橄欖 岩 多:橄欖石.輝石 5. 台灣的火成岩 (1) 成因:歐亞大陸板塊和菲律賓 海板塊交界的隱沒作用。 (2) 安山岩的分布最廣。 (3) 常見的岩類及分布:右表。
三、變質岩
1. 變質作用:岩石(火成.沈積.變質)經長期高溫高壓 度作用,所含的礦物在 固態 下重新排列,甚 至結晶出新的礦物,形成『變質岩』的作用。 2. 變質岩:已存在的岩石經 高溫 、 高壓 作 用變質而成的岩石。 3. 葉理 :變質岩中具有 片 狀礦物顆粒,受 壓時在和主 壓力垂直 方向平行排列而形成。 4. 板岩、片岩、片麻岩、花岡片麻岩、角閃岩等為 具葉理之變質岩。 岩類 主要分布地點 安山岩 觀音 山、 大屯 火山群、基隆山、龜 山島、海岸山脈、蘭嶼、綠島、小蘭嶼、基 隆嶼 玄武岩 澎湖 群島、 海岸 山脈 花岡岩 金門、馬祖 ▲片狀礦物平行排列形成葉理構迼5. 常見的變質岩及其原岩(如表): 6. 臺灣地區的變質岩 (1) 因板塊長期碰撞擠壓造成。 (2) 由 西向東 ,溫壓作用愈來愈大, 變質 程 度愈來愈 高 。 (3) 主要分佈在雪山山脈和中央山脈。
四、沈積岩
1. 沈積岩:經地表沉積作用形成的岩石,為 地表 分布最 廣 的岩石。 2. 沈積作用:岩石受到地表的地質作用(外營地質作用)至形成沈積岩的所有過程。包括風 化、侵蝕、搬運、沈降或沈澱、及成岩作用(包括壓密、膠結、再結晶作用)等過程。 3. 成岩作用:沈積物從 疏鬆 的堆積到 固化 為沈積岩的所有地質作用過程,包括壓 密、膠結、再結晶…等作用。 4. 沈積物及其分類 種類 碎屑性沈積物 生物性沈積物 化學性沈積物 成因 礦岩經生物.化學.物理風化作用或侵蝕 作用後崩解而成 生物作用(生物體.衍 生物.硬質部)形成 化學沈澱、蒸發 等作用形成 沈積物 (粒徑 mm) 礫 (>2) 砂 (2~1/16) 泥 鈣質.矽質生物遺骸 或動植物遺體 水中鈣質.矽質 沈澱物or 鹽.石 膏.等蒸發物 粉砂 (1/16~1/256) 黏土 (<1/256) 5. 常見的沈積岩 沈積岩 碎屑性 生物性 化學性 常見的 沈積岩 礫岩 砂岩 泥質岩 石灰岩 煤 石灰岩 鹽岩. 蒸發岩 粉砂岩 泥岩 (塊狀) 頁岩 (具薄層紋理) 主要 組成 石礫 石英.長石.雲 母砂或粉砂 非片狀黏 土礦物 片狀黏土礦物 方解石 石炭 方解石 鹽. 石膏 ※ 地殼中含量最多的礦物為 長石 ,石英次之。但長石易風化,石英較抗風化,故地表 沈積岩中 石英 最多。五、台灣地區的岩石分布:
如右圖。六、岩石循環:
三大岩類經由地表(外營力)和地球內 部(內營力)的地質作用不斷演變的過程。又稱「地 質循環」。 原岩 變質岩(變質程度:低Æ高) 沈 積 岩 砂岩 石英岩 頁岩 板岩Æ片岩Æ片麻岩 石灰岩 大理岩 火 成 岩 花岡岩 花岡片麻岩 玄武岩 綠色片岩Æ角閃岩 橄欖岩 蛇紋岩七、三大岩類的主要特徵及比較
岩類 火成岩 沈積岩 變質岩 成因 岩漿冷却凝固 沈積物固結而成 岩石經高壓高溫作用,在 固態下礦物重新排列或 再結晶而成 礦物顆粒 及 岩石組織 結構 1. 常呈塊狀產出,礦物 顆粒大小隨冷卻速率 快慢由無結晶的玻璃 質到微晶、斑晶、粗 粒組織 2. 礦物常有自己的結晶 形狀(多稜角) 3. 礦物顆粒彼此緊密鑲 嵌 1. 礦物較少具有自己的結晶形 狀,顆粒隨搬運或沉積作用過 程短長不同而從有稜角(少)到 磨圓(多) 2. 顆粒大小從礫到黏土隨沉積環 境而不同 3. 顆粒間空隙常由膠結物充填。 特殊環境下亦可由生物遺骸或 化學沉積物堆積固化 1. 礦物顆常有規則(長形 或片狀礦物平行排列 形成葉理構造)或呈緻 密排列 2. 變質程度愈高通常礦 物顆粒愈大 其他 特徵 火山岩常具斑晶、玻璃 質、氣孔、流紋等 具層理或交錯層、粒級層、波痕、 泥裂、 化石 …等沈積構造 葉理或受壓裂痕、褶曲斷 層等構造 顯微鏡下 的放大圖3.6 火山與地震
3.6.1 火山
一、火山活動與岩漿
1. 火山的形成:地球內部的岩漿,由地表裂隙或孔道噴出地表,熔岩、火山灰等物質在地 表堆積而成。 2. 火山活動主要地區 (1) 板塊邊界 :如環太平洋火山帶(「 火環 」)、中洋脊。 (2) 熱點 :如夏威夷。二、熱點火山
1. 熱點:來自地函深處(近外地核、和板塊邊界 作用無關)特別高溫的岩漿,不斷湧上地表的 位置。 2. 理論上熱點不動,但因板塊水平移動,經過 熱點上即形成火山,板塊持續運動就形成一 系列火山,如夏威夷火山群島。 3. 離熱點愈 遠 火山的年齡就愈 老 。 4. 火山作用的軌跡可指示 板塊運動 方向。 5. 板塊移動速率= 火山與熱點的距離÷火山年齡3.6.2 地震
在哪裡發生
一、地震
1. 世界三大地震帶 (1) 環太平洋 地震帶:全世界約80%的地震及 60%的活火山分佈在此。 (2) 歐亞 地震帶:印尼經緬甸、喜馬拉雅山山脈、土耳其至地中海北部一帶。 (3) 中洋脊 地震帶:包括太平洋、大西洋、印度洋等大洋的中洋脊 。 2. 地震成因 (1) 天然: 斷層 滑動(主因)、火山活動、山崩、隕石撞擊。 (2) 人為:大規模爆破(如:地下核子試爆)、重物撞擊地面(如:墜機)、地下採礦。 3. 地震依震源深淺分: (1) 極淺源-震源深度 0-30 公里。 (2) 淺源-震源深度 31-70 公里。 (3) 中源-震源深度 71-300 公里。 (4) 深源-震源深度 301 公里以上。二、斷層的種類
(如附圖) 1. 正斷層:位於斷層面上的岩塊(上盤)相對 向下 運動, 張 力作用造成。 2. 逆斷層:位於斷層面上的岩塊(上盤)相對 向上 運動, 壓 力用造成。 3. 平移斷層:斷層面兩側的岩塊為相對 水平 方向移動, 剪 力作用造成。又分左移和右移兩型(區分法:站在斷 層面的一側觀察對面地塊相對的移動方向)。 ▲熱點火山的形成示意圖3.7 板塊構造運動
一、板塊構造學說的發展:
1. 大陸漂移 說→1912 年德國韋格納提出 2. 海底擴張 說→1962 年美國海斯(Hess)提出 3. 板板塊構造運動學說→1967~1968 年麥肯齊、勒比雄、摩根等提出二、大陸漂移說及其證據
1. 大陸漂移學說:在兩億多年以前,各大陸曾經聯結在一起,形成一個「盤古大陸」,後 來因為大陸漂移使盤古大陸分裂,而分開成今日所見到的地表各大陸。 2. 證據: (1) 地理上的證據 ① 非 洲與 南美 洲海岸線的契合。 ② 以大陸坡的中點為界,各大陸可良好拼合。 (2) 古 冰川 及古 氣候 的證據:非洲、南美洲、馬達加斯加島、南極大陸、澳洲和 印度半島上2~3 億年前的冰川、沙漠遺跡、煤層…等可指示氣侯之遺跡相互吻合。 (3) 古 生物 的證據(如附圖) ① 各大陸的地層中有相同的寒帶羊 齒植物化石及其形成之煤層。 ② 非洲、南美洲相同年代地層中發 現相同 陸 相化石(中龍.舌羊 齒)。 ③ 非洲及南美洲拼合後同年代岩層 呈連續分布。 ④ 北歐.英國.格陵蘭及北美找到相同年代的熱帶植物化石。三、海底擴張說及其證據.驗證
1. 海底擴張說:來自地函的熱流使上部地函的物質熔解,自中洋脊湧出,凝固形成新地殼,向 兩側推擠;老的海洋地殼則於海溝處隨地函對流下沈進入地函,熔入地函。(如附圖) 2. 證據 (1) 中洋脊玄武岩流不斷湧出及海溝的隱 沒。 (2) 中洋脊兩側 地形 大致 對稱 (3) 島弧的存在及其與海溝平行伴生。 (4) 海洋地殼的年紀都小於 2 億年,且 自中洋脊向兩側年齡漸老而呈對稱分布。 (5) 海洋沈積物厚度由中洋脊向兩側漸 增 。 (6) 中洋脊破裂帶的存在及海洋地殼的相對運動。 3. 地球物理方面的驗證(海底擴張提出後,其他科學家才將研究結果拿來檢驗) (1) 地熱流在中洋脊最大,海溝最小。 (2) 地震的分布在中洋脊以淺源為主,海溝和島弧下方則以深源為主(發現班尼奧夫帶)。(3) 中洋脊兩側及海洋沈積物的 地磁倒轉 紀錄呈現完美的 對稱—最有力的驗證。(如圖) 4. 大陸漂移說與海底擴張說的問 題:無法合理說明動力的來源。
四、磁極倒轉
1. 當熔融的岩漿冷卻後,其中的磁 性礦物(如磁鐵礦)的磁軸排列, 會和當時地球磁場的方向一致。 2. 在地球的歷史中,磁場方向經常 改變,地磁軸的南北極有互換的 現象。因此,這些由熔岩凝固成 的海洋地殼中,就應該記錄了當 時地磁場的方向。 3. 若地磁場的方向和今日的方向一致定義為正向,若正好反轉了 180 度為反向。五、板塊構造運動學說
1. 板塊構造學說:地球的外殼(岩石圈)係由 數個大板塊所組成,每個板塊均漂浮於 高溫且可塑性較高的地函(軟流圈)之上; 板塊因軟流圈的對流而產生相對運動, 相互撞擊、擠壓、摩擦、分離張裂,而 形成山脈、海溝及島弧等,並造成了現 在的大地形貌。 2. 發展關鍵:震測分析及研究技術提升 3. 重要發現: 班尼奧夫 帶&軟流圈 4. 班尼奧夫帶:隱沒帶地震震源由 淺向深 處延伸的分布帶。(右下圖) 5. 大陸漂移與海底擴張為板塊運動中的兩地 質現象。 6. 大陸漂移與海底擴張學說的證據均為板塊 構造學說的證據。 7. 岩石圈(板塊):軟流圈以上的部分(右圖), 包含 地殼 及部分上部 地函 ,厚約 100 公里。每一板塊可以個別包含大陸 或海洋,也可以同時包含兩者。 8. 大陸板塊較海洋板塊 厚 、密度較 小 。 9. 板塊邊界 不一定 是海陸地理的分界。 ▲板塊構造示意圖 ▲班尼奧夫帶(圈起部分)10. 板塊邊界的類型 (1) (2) (3)錯動性板塊邊界 11. 板塊邊界的比較: 邊界類型 (主應力) 板塊相對 運動 位置或板塊 接觸狀態 代表 地形
常見
地質現象 實例 張裂型 (張力) 互相背馳 遠離 大陸內 裂谷 1. 產生新的海洋地殼 2. 正 斷層形式的階梯狀 裂谷 3. 玄武 岩質的火山作用 4. 淺 源地震 東非裂谷 大洋中 洋脊 中洋脊 冰島 聚合型 (壓力) 板塊相向 推擠,或其 中一板塊 隱沒至另 一板塊下 海洋─海洋 海溝 1. 老板塊隱沒至地球內部 2. 火山島弧、褶皺山脈 3. 安山 岩質(常見)至各 類火山作用均有 4. 常有逆斷層形成 5. 淺、中、深 源地震 馬里亞那海溝 海洋─大陸 海溝 台灣中央山脈 安地斯山脈 (祕魯智利西海 岸線) 大陸─大陸 山脈 喜馬拉雅山 錯動型 (剪力) 水平錯動 連接 洋脊或海溝 轉形 斷層 1. 地殼無增減現象 2. 無 火山現象 3. 中洋脊在此被橫切錯斷 4. 淺 源地震 聖安地列斯 大斷層 板塊隱没方向判斷: (1)震源由 淺 Ö 深 的分布 方向 (2)由 海溝 Ö 向 島弧 。 轉形斷層:特殊的平移斷層,為 連接(切斷) 洋脊 或 海溝 的錯動性板塊邊界。 ▼全球板塊分布圖3.8 台灣的地殼變動
1. 造山運動 (1) 板塊間的互相 擠壓 ,使地層褶皺、發生斷層或火成活動,地殼因而隆起形成山脈, 稱為『造山運動』。 (2) 造山運動帶多因板塊 聚合 造成,多高山峻嶺、褶皺、斷層,易發生變質作用和岩 漿活動。 2. 台灣地區的板塊構造 (1) 兩板塊以 花東縱谷 為界,以東是屬於菲律賓海板塊,以西屬於歐亞板塊。 (2) 菲律賓海板塊以 2-7 公分/年的速度向西北方移動。 (3) 具有 兩 個班尼奧夫帶(隱没帶): c 琉球系統- 菲律賓海 板塊向 北隱没 至歐亞板塊下。 d 呂宋系統-菲律賓海板塊向 西 逆衝到歐亞板塊之上( 歐亞 板塊 向東 隱 没至菲律賓海板塊下)。【學測考題觀摩】第三章
3.1 大氣的組成與結構---
1. 下列有關壓力的敘述,何者正確? (A)高空 500 百帕等壓線的大氣壓力,通常都大於 1 大氣壓 (B)緯度 45°、氣溫 0℃的海 平面上,大氣壓力等於零大氣壓 (C)水的平均密度是水銀的 1 / 13.6,所以海水面下 10 公尺處的壓力約為2 大氣壓 (D)岩石的平均密度約為 3.3 克 / 立方公分,所以地表下 3 公里處的岩壓比海面下3 公里處的水壓小。【答】(C) 2. 一氣象探空站測得氣溫隨高度的變化如右圖,則此氣象探空 站附近的天氣變化主要發生在下列那一高度範圍內? (A) 0~10 公里 (B) 10~15 公里 (C) 15~20 公里 (E) 20 ~30 公里。【90】【答】(A) 3. 下列有關壓力或溫度,隨高度(或深度)變化的敘述,何者正 確? (A)距地面愈深處的岩壓和岩溫都愈大 (B)距海面愈深處的水壓和水溫都愈小 (C)平流 層中,距地面愈高處的氣壓和氣溫都愈小 (D)對流層中,距地面愈高處的氣壓和氣溫都 愈大。【92】【答】(A) 4. 有關溫室效應,下列那一項敘述是引起地球表面溫度逐漸升高的主要理由? (A)大氣中的二氧化碳大量吸收陽光中能量較大的紫外線 (B)大氣中的二氧化碳大量吸 收紅外線,減少地球表面的熱能散逸至太空中 (C)陽光中的紫外線破壞大氣中的臭氧層 (D)因臭氧層的破洞,陽光中的紫外線能直接照射在地球表面。【87】【答】(B) 5. 下列有關大氣內的水氣(水蒸氣)的敘述,何者正確?【答】(C) (A)它容易被大氣中的氧氣氧化,形成化合物 (B)它在空氣中的含量一向很固定 (C)在 大氣的垂直分層中,水氣的分布以在對流層中最豐富 (D)在空氣的所有變動氣體中,它 含量的變化量小 (E)空氣中的水氣增加,其他氣體的含量也相對的跟著增加。【87】 6. 下列有關氣壓隨高度變化的敘述,何者正確? (A)氣壓隨高度之變化率為每 1 公里約升高 6.5 百帕(毫巴) (B)氣壓隨高度之變化率為每 10 公尺約降低 1 百帕(毫巴) (C)氣壓在垂直方向的變化比它在水平方向的變化小 (D)空 氣愈緻密時,氣壓隨高度之遞減率愈小 (E)空氣愈稀薄時,氣壓隨高度之遞減率愈大。 【87】【答】(B) 7. 右圖為大氣壓力與離地高度的關係圖,下列有關氣壓的敘述, 何者錯誤?【答】(D) (A)利用氣壓與高度的相關性,氣壓計也可以作為高度計 (B) 地面的氣壓相當於高約76 公分,水銀柱底面所承受的壓力 (C)離地面 8 公里處的高空氣壓,大致已小於 0.5 大氣壓 (D) 距地面愈高,其氣壓隨高度的變化率愈來愈大。【92】 8. 溫室效應與下列哪一選項最相關?(A) CO2,宇宙射線 (B) CO2,紅外線 (C) CO2,紫外線 (D) NO2,紅外線 (E) NO2, 紫外線 (F) NO2,無線電波。【97】【答】(B)
9. 下列何項因素是造成近十年來地球地表氣溫增加的主要原因?
(A)臭氧層破洞加大 (B)工業大量排放二氧化碳 (C)地球核心溫度逐年升高 (D)南北極 的冰融化使海平面上升。【92 補考】【答】(B)
溫 度( K ) 1 6 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 2 0 0 2 4 0 2 8 0 3 2 0 高 度 ( 公 里 ) 1 2 0 10. 下列有關「臭氧」的敘述,何者正確? (A)臭氧濃度在地面時最高 (B)臭氧可以吸收紫外線 (C)臭氧屬於大氣中的固定成分 (D)近年來,臭氧層的臭氧濃度因人類的活動而日漸增大。【95】【答】(B) 11. 地球大氣的垂直溫度結構如圖所示。增溫層的溫度所以會隨 高度而增加,其原因最可能為下列何者? (A)增溫層最接近太空 (B)增溫層受到太陽風的影響 (C) 增溫層接受來自太陽與地表的輻射 (D)增溫層吸收太陽輻 射中的紫外線、X 光 (E)增溫層的空氣密度稀薄,空氣分 子間隔很大。【98】【答】(D) 12. 根據氣溫分布的特性,地球大氣圈可分為對流層、平流層、 中氣層及增溫層。下列有關這四個分層的敘述,何者正確? (A)陽光首先照射到地球大氣圈的最外層,因而在此產生對流層 (B)陽光中的紫外線穿透 地球大氣圈抵達地面後,其量絲毫不減 (C)對流層中的水汽與二氧化碳,均具有替地球 保溫的作用 (D)水循環主要發生在對流層與平流層之交界面上。【90】【答】(C) 13. 右圖為某地 1972-1981 年間所觀測 到大氣中的CO2濃度變化,該地的 季節區分為:春季為2-4 月,夏季為 5-7 月,秋季為 8-10 月,冬季為 11、 12 月和隔年 1 月。下列關於該地大 氣中的CO2濃度變化的敘述,何者 正確? (A)每年冬季 CO2濃度有增加的趨勢 (B)每年春季 CO2濃度有降低的趨勢 (C)每年 12 月所測得的 CO2 濃度最低 (D)每年 CO2濃度的變化趨勢無固定的規律 【99】 【答】(A) 【題組】試依據下文回答下列問題 在南極上空發現臭氧層「破洞」一事,引起科學家的恐慌與全球的重視。因為臭氧層中 的臭氧含量大量降低,使陽光中容易引發皮膚癌的紫外線大量穿透大氣層抵達地面,會影響 生物的生存。臭氧是一種有毒的氣體,雖然對人體有害,但聚集在高空,卻能吸收有害的紫 外線以保護生物。由此可見大自然的巧妙,人類的活動不要輕易破壞這種平衡。 14. 太陽發出的輻射中,有許多無法穿過地球大氣層,其中波長較短的紫外線主要是被集中在 地球大氣層中那一層的臭氧吸收? (A)對流層 (B)平流層 (C)增溫層 (D)中氣層。【答】(B) 15. 臭氧層的破洞對生物的影響,主要為下列那一項? (A)降低生物受紫外線的傷害 (B)增加 DNA 發生突變的機會 (C)抑制癌症的發生 (D) 促進生物的生長。【答】(B) 16. 下列有關臭氧的敘述,那一項正確? (A)臭氧是無色無味的氣體 (B)臭氧是氧的同位素 (C)臭氧吸收紫外線造成溫室效應 (D)人類大量使用氟、氯的碳氫化合物是破壞臭氧層的主因。【答】(D)
選項 物質 大氣中的含量 (體積百分比) 溫室效應 指數 (A) N2 78 0 (B) O2 21 0 (C) H2O 1 0.1 (D) CO2 0.03 1 (E) CH4 2 × 10−4 30 (F) N2O 3 × 10−5 160 (G) O3 4 × 10−6 2000 (H) CCl3F 2.8 × 10−8 21000 (I) CCl2F2 4.8 × 10−8 25000 【題組】根據下文的描述回答下列問題。【92 補考】 「地球的歷史上,氣候曾經歷過多次的改變,而到最近為止,這些氣候上的改變一直都 是自然發生的。今日,人類的活動很有可能改變了地球上的氣候。有些科學家認為隨著空氣 污染程度的增強,將會導致全世界溫度的增加,這種溫度增加的現象,我們稱之為「地球暖 化」。夏天會因此變得更熱,降雨型態也可能會產生變化。 地表附近的大氣成分中有水氣(H2O)、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮 (N2O)及臭氧(O3)等溫室效應氣體,這些溫室效應氣體對於大氣溫度的恆定有相當大的 幫助,其中水氣更是天氣變化不可缺少的要素。科學家現在大多相信,過去兩個世紀以來, 人類因發展工業的需要而大量燃燒化石燃料(煤、石油和天然氣),很有可能導致了地球大 氣中溫室效應氣體的增加。 根據IPCC 在 2001 年的報告指出,如果大氣中的溫室效應氣體含量仍然按照目前的速率 持續增加,到了這個世紀末(2100 年),全球平均溫度大約會增加 1.4℃到 5.8℃左右,溫度 的增加也可能導致極區的冰帽融化,進而造成海平面上升的現象。事實上,如果南北極的冰 帽全部融化,估計海平面將會上升得非常高,屆時沿海地區可能只有非常高的建築物才有可 能露出海水面。」 17. 地球大氣中影響天氣變化最大的是下列那一種溫室效應氣體? (A) H2O (B) CO2 (C) CH4 (D) N2O (E) O3。【答】(A)
18. 根據 IPCC 的報告,如果大氣中的溫室效應氣體含量的增加速率,以目前的速率持續增加, 則到了這個世紀末,全球預估的平均溫度大約會比現在增高幾度?【答】(A) 選項 (A) (B) (C) (D) (E) (F) 增加 度數 1℃~5℃ 10℃~15℃ 20℃~25℃ 30℃~35℃ 40℃~45℃ 50℃~55℃ 【題組】閱讀下面短文,回答下列問題。【91】 科學家認為「溫室效應」是維持地球表面溫度 的重要過程,是今天的生物圈得以存在的主因之 一。太陽的輻射主要以可見光與紫外線通過大氣, 照射地球,使得地表變熱。這些熱能會以紅外線的 形式再釋回到大氣中,其中一部分逸散到外太空, 但大部分的熱輻射會被大氣層中微量的「溫室效應 氣體」所吸收,使得地表維持溫暖,稱為地球的「溫 室效應」。 常見的溫室效應氣體有水蒸氣、二氧化碳、甲 烷等。人類活動對大氣中水蒸氣的總量影響有限, 但工業革命後,人類活動使大氣中二氧化碳、甲烷 及氮氧化物的存量明顯增加,造成「全球增溫」現象。為了比較溫室效應氣體對目前全球增 溫現象的影響,科學家通常引用「溫室效應指數」,以二氧化碳為相對標準,估算定壓下每 單位體積的氣體所吸收的紅外線輻射量。下表列有(A)至(I)共九種氣體在大氣中的體積百分 比,及其溫室效應指數。根據下表,回答下列問題。 19. 表中(A)至(I)九種氣體,那一種氣體的分子,平均吸收紅外線的能力最大?【答】(I) 17.由上文之中得知影響天氣變化最大的溫室氣體為 H2O,其是天氣變化 的主角。 18.由上文之中可知到了世紀末(2100 年),全球平均溫度會增加 1.4℃到 5.8℃選(A)。
20. 根據表中的數據,下列有關地球「溫室效應」與「全球增溫」的敘述,何者正確? (A)溫室效應氣體直接吸收來自太陽的可見光,維持地表的溫度 (B)地球的溫室效應主要 是人類大量燃燒各種化石燃料造成的 (C)二氧化碳是對溫室效應總貢獻最大的溫室效應 氣體 (D)氣體分子中的原子數越多,溫室效應指數越高 (E)水蒸氣不是導致目前全球增 溫的主要物質。【答】(E) 【題組】(大氣中的二氧化碳與能源問題)【96】 地球上的能源大多源自太陽。太陽所發出的能量 以輻射的方式傳至地球,陽光通過地球大氣層時,一 部分的能量被吸收,一部分的能量被反射或散射回太 空,剩下部分穿透大氣到達地表。右圖是太陽輻射進 入地球大氣層時,被吸收、反射或散射等過程的示意 圖,圖中數字是全球年平均,以百分比例表示。太陽 的紫外線大部分被臭氧和氧吸收,而太陽輻射最強的 可見光卻很少被吸收,大部分穿透大氣到達地表。太陽的近紅外線輻射,則主要被水氣和二 氧化碳吸收。 地球大氣的成分中,二氧化碳雖然不多,卻相當程度影響了大氣的溫度。許多科學家認 為,目前全球暖化的主因,是人類活動提高了大氣中的二氧化碳濃度所致。科學家提出「替 代能源」與「降低人為的二氧化碳排放」兩種對策,希望減緩或解決全球暖化效應。 太陽能是科學家目前積極發展的替代性能源之一。太陽能發電裝置吸收太陽能後,將太 陽能轉換成電能,其效能與接收到太陽能多寡有關。假設有一未來城,設置了一座太陽能發 電廠。未來城大氣頂端,單位截面積(與太陽輻射線成直角方向)上,全年平均接收的太陽輻 射功率大約是350 瓦特/公尺2。太陽輻射進入未來城上方大氣層後,被吸收、反射或散射等 的情形與全球年平均相同。 依據上述圖文,回答下列問題。 21. 大氣中有些氣體會吸收太陽輻射,有些氣體會反射太陽輻射。關於太陽近紅外線輻射的敘 述,下列哪一項正確? (A)主要被臭氧和二氧化碳吸收 (B)大部分穿透大氣到達地表 (C)主要被水氣和二氧化 碳吸收 (D)主要被臭氧和氧反射 (E)主要被二氧化碳和甲烷吸收。【答】(C) 22. 未來城地表接收到的太陽總能量中,主要接收到下列哪一種波段? (A)紫外線 B)微波 (C)可見光 (D)紅外線。【答】(C) 23. 未來城地表,與太陽輻射線成直角方向的單位截面積上,全年平均接收的太陽輻射功率大 約是多少瓦特/公尺2? (A) 50 (B) 175 (C) 1380 (D) 350。【答】(B) 24. 依據大氣平均垂直結構,在對流層中,溫度隨高度上升而降低,每公里約降 6.5℃。但是 在對流層頂的溫度,並不再降低,大致維持一定的溫度。最上層的大氣溫度則隨高度增加 而增加。形成這種結構的主要原因為何?(應選二項) (A)因為太陽輻射中的無線電波加熱了最上層的大氣 (B)因為太陽輻射中的紫外線、X 射 線加熱了最上層的大氣 (C)因為臭氧吸收太陽輻射中的紫外線,增加了溫度,使對流層 頂的溫度大致維持一定 (D)因為人類的活動使二氧化碳增加,造成溫室效應,使最上層 的大氣溫度增加 (E)因為大氣的對流活動,將地面附近的能量帶至對流層頂,使對流層 頂的溫度大致維持一定。【97】【答】(B)(C) 地表 4% 雲吸收 大氣吸收16% 100% 6% 20% 4% 大氣頂端
25. 甲地大氣溫度隨高度的垂直變化如圖,圖中高度 0 公里為海平面。有關甲地大氣溫度垂直結構的敘述, 下列哪幾項正確?(應選二項) (A)在平流層中,大氣溫度隨高度遞減 (B)地表的大 氣溫度最高 (C)在熱氣層(增溫層)中,大氣溫度隨高 度遞減 (D)中氣層頂大約在 90 公里 (E)在對流層 中,大氣溫度隨高度的變化大約為-6.5℃/公里。 【96】【答】(D)(E) 26. 太陽輻射到達地球表面後被地面吸收,地面同時也向 外放出輻射。地面輻射常被大氣中的某些成分吸收而 具有保溫作用,稱為溫室效應。這些成分是什麼?(應選二項) (A)二氧化碳 (B)二氧化氮 (C)臭氧 (D)氮氣 (E)水氣。【答】(A)(E)
3.2 大氣的變化與水循環---
1. 若只考慮簡單的氣壓場,其等壓線均為直線平行排列,則下列有關「氣壓梯度力」方向的 敘述,何者正確? (A)沿等壓線法線方向,由氣壓高到低 (B)沿等壓線法線方向,由氣壓低到高 (C)沿與 等壓線夾角45°方向,由氣壓高到低 (D)沿與等壓線夾角 45°方向,由氣壓低到高 (E) 平行等壓線方向。【答】(A) 2. 戴眼鏡的乘客在雨天乘坐冷氣很強的計程車一陣子後,一旦下車常發覺眼鏡鏡片模糊。此 現象與下列何者最相關? (A)車外空氣的水氣遇到冰冷鏡片達到露點 (B)車外空氣所含的水氣比車內少 (C)車外 空氣的溼度比車內小 (D)車外氣溫比車內低。【91】【答】(A) 3. 右圖之粗黑曲線代表空氣中所含水氣的飽和曲 線,試問下圖甲點空氣的相對溼度(空氣中實際 水汽量/飽和水汽量)×100%)較接近下列那一百 分比? (A)10% (B)20% (C)30% (D)40% (E)50 %。【91】【答】(B) 4. 下列是有關空氣的敘述,其中那一項不會在選項所敘述的地區或附近發生氣流的垂直上升 運動? (A)氣流受到地形抬升 (B)冷空氣吹過暖海面 (C)空氣受地表溫度加溫 (D)空氣向地面 低壓中心聚集 (E)空氣從地面高壓區向外輻散。【答】(E) 5. 赤壁之戰發生於建安 13 年農曆十月末,時序已進入冬天。受西伯 利亞高壓影響,中國大陸大部分地區均吹東北風或北風,但移動氣 團抵達華中地區已經或多或少變性,且在浙江 杭州附近形成一個 分裂的小高壓。試依北半球高壓區風向作順時鐘方向旋轉的原理 (右圖),推論赤壁(今湖北 嘉魚縣)應位於此分裂小高壓的那 一角落(或象限),才使得孔明借到東風或東南風? (A)右上角(Ⅰ象限) (B)左上角(Ⅱ象限) (C)左下角(Ⅲ象限) (D)右下角(Ⅳ象 限)。【85】【答】(C) 120 100 80 60 40 20 0 160 180 200 220 240 260 280 300 320 溫度 高 度 ( 公 里 )6. 民國 85 年 7 月 31 日(農曆六月十六日)至 8 月 1 日(農曆六月十七日)賀伯颱風來襲期 間,造成臺灣地區多處嚴重淹水,尤其以沿海地區最為嚴重,發生的原因除了颱風帶來豐 沛的雨量外,下列何者是加重沿岸地區災情的因素之一? (A)沿岸恰巧有強烈的上升流 (B)適逢海水滿潮特別高,造成海水倒灌 (C)適逢黑潮向 北流的流量最大的時期 (D)颱風來襲期間,將大量海水增溫後,使海水面上升,導致海 水倒灌。【89】【答】(B) 7. 下列那些運動是受到科氏力影響而產生的運動? (A)撥放音樂時,CD 音響中 CD 片的轉動 (B)北半球的颱風逆時針旋轉 (C)汽車在高速 公路上行駛 (D)河水中的漩渦。【答】(B) 8. 在大氣的對流層中,若暖空氣覆蓋在較冷的空氣層上面,會使大氣污染物不能發散,而造 成嚴重的空氣污染。這種現象在山谷或盆地地形,無風時較易發生。下列那一圖形可描述 此一逆溫現象?【90】【答】(B) (A) (B) (C) (D) 9. 民國 89 年 10 月 31 日至 11 月 1 日象神颱風侵襲臺灣,為本省東部、東北部及北部帶來豪 雨,造成大水災。下列那一選項與象神颱風的相互作用是導致此次豪雨的重要原因之一? (A)西風噴流 (B)西南氣流 (C)東南信風 (D)東北季風。 【90】【答】(D) 10. 小明為了要攀登附近的勝利峰而準備地形圖,勝利峰的剖面圖 如圖所示。下列各圖中最外圈的等高線,高度均為零,而相鄰 兩等高線的差距為200 公尺,那一張圖是勝利峰的正確等高線 圖?【91 補考】【答】(B) (A) (B) (C) (D) 11. 如果在赤道以外的地方考慮近地面的風,由於流動的空氣與地面有摩擦力,則下列那一項 敘述是正確的? (A)摩擦力使風速降低,科氏力隨之減小 (B)摩擦力使風速降低,科氏力隨之增大 (C) 摩擦力對風速沒影響,但對科氏力影響很大 (D)摩擦力對科氏力沒影響,但對風速影響 很大 (E)摩擦力對風速和科氏力都沒有影響。【答】(A) 12. 電影「明天過後」是最近推出的一部科幻片,片中有一段場景描述:「氣候變遷,使中高 緯度形成巨型風暴,當風暴中心上端來自對流層頂附近的低溫空氣塊快速下衝到地面時, 會造成與其接觸的物體急速冰凍」。這種關於空氣塊的描述,與目前所知的科學原理相牴 觸,造成上述牴觸的最主要原因為何? (A)對流層頂附近空氣塊的溫度一般而言高於攝氏零度 (B)從對流層頂附近下沉的空氣 塊,會凝結產生潛熱加熱空氣塊 (C)從對流層頂附近下沉的空氣塊,會由於氣壓變大體 積縮小而增溫 (D)從對流層頂附近下沉的空氣塊,會接收太陽和地面的輻射使空氣塊溫 度上升。【94】【答】(C)
13. 氣壓梯度力和科氏力平衡時所吹的風稱為地轉風。北半球某地高空的地轉風是吹北風,假 設從地面到高空的等壓線分布型態不變,則地面風最有可能吹什麼風?
(A)北風 (B)東風 (C)西南西風 (D)東北東風 (E)北北西風。【100】【答】(E)
14. 科學家們發現在現今的氣候狀況下,海溫高於 26℃是颱風形 成的必要條件之一,基本上,海面的水氣蒸氣量與海溫相關, 而飽和水氣壓也和溫度相關,右圖粗黑曲線顯示飽和水氣壓和 溫度之間的關係。海溫上升,颱風頻率會不會增加?颱風強度 會不會增強?這些議題仍在熱烈爭辯中,試問在海溫由25℃ 上升至30℃的狀況下,飽和水氣壓會如何變化? (A)減少約 5 百帕 (B)增加約 5 百帕 (C)增加約 10 百帕 (D) 不變。【95】【答】(C) 15. 一團空氣從甲處上昇,越過一座山峰(乙處),再下降至丙處。若這團空氣與周圍環境之 間沒有熱量交換,則下列哪一圖最能代表這團空氣由甲處至丙處的溫度變化?【98】 【答】(D) 16. 在自然界中, 下列何者最不可能發生水氣凝結現象? (A) 富含水氣的氣流沿著迎風坡爬升 (B)越過山脈於背風坡的含水氣氣流 (C)暖空氣 沿冷鋒面上升 (D)強烈熱對流上升。【99】【答】(B) 17. 附圖是水氣含量和溫度的關係圖,圖中的粗線 為飽和曲線,甲、乙、丙和丁的箭頭方向分別 代表大氣中的水氣要達到飽和的途徑。關於自 然現象“露"的形成,主要是透過下列哪一種 途徑而達到飽和? 甲:溫度固定時,增加水 氣而達飽和 乙:經升高溫度及減少水氣量而 達飽和 丙:水氣含量不變時,降低溫度而達 飽和 丁:經降低溫度及增加水氣而達飽和 (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁。【99】【答】(C) 18. 假設水氣飽和與未飽和的空氣塊上升時,不與外在環境交換能量,則其溫度隨高度之遞減 率分別為5℃/km 與 10℃/km。某地地面空氣溫度是 26℃,假設空氣塊自地面上升而形成 積雲,積雲雲底離地面約2000 公尺,且雲頂離地面超過 3 公里,則該地上空 3000 公尺高 處的雲中溫度大約是多少? (A)4℃ (B)1℃ (C)6℃ (D)15℃ (E)26℃。【100】【答】(B)
19. 冬季時假設北京和高雄的地面氣壓相同, 但是北京的地面溫度遠比高雄的地面溫度低, 則下列哪一敘述不正確? (A)北京的飽和水氣壓比高雄的飽和水氣壓低 (B)北京的近地面空氣密度比高雄的近地 面空氣密度大 (C)北京與高雄兩地單位面積上空的空氣重量大約相同 (D)北京的地面 露點溫度一般比高雄的地面露點溫度低 (E)近地面處北京的氣壓隨高度下降的變化比高 雄慢。【101】【答】(E) 20. 左圖為鋒面系統的示意圖,其中左圖為地面天氣圖上常見的冷鋒與暖鋒;右圖為 沿 PQRS 線的垂直剖面圖,其上的曲線與斜線分別代表冷暖空氣的交界面。有關 Q、R 兩點的鋒面型態與甲、乙、丙三個區域的地面空氣相對溫度高低,以下選項 何者正確?【102】【答】(C) 選項 Q 點為 R 點為 甲、乙、丙三區地面空氣相對溫度高低 (A) 暖鋒 冷鋒 暖、冷、暖 (B) 暖鋒 冷鋒 冷、暖、暖 (C) 冷鋒 暖鋒 冷、暖、冷 (D) 冷鋒 暖鋒 暖、冷、冷 (E) 冷鋒 暖鋒 暖、暖、冷 【題組】下表顯示某地大氣平均溫度與氣壓的垂直分布情形,試回答下列各題:【84】 21. 該地的對流層頂位置約在那一高度? (A)12 公里 (B)16 公里 (C)20 公里 (D)25 公里。【答】(A) 22. 距離地面 30 公里以內,該地氣溫的垂直分布 可用下列那一曲線表示?【答】(C) (A) (B) (C) (D) 高 度 甲 乙 丙 高度(公里) 溫度(℃) 氣壓(毫巴) 0 15.0 1013.30 4 − 11.0 616.60 8 − 36.9 356.50 12 − 56.5 194.00 16 − 56.5 103.50 20 − 56.5 55.29 25 − 51.6 25.49 30 − 46.6 12.00
23. 在靜力平衡的假設下,氣壓是每單位面積空氣柱的重量。試問在該地離地 30 公里以內的 空氣占該地上空所有空氣的百分比為多少? (A)99% (B)80% (C)70% (D)50%【答】(A) 【題組】右圖是臺灣某區域夏季空氣污染濃度的等值線圖。試回答 下列問題: 24. 主要污染源位在那一區? (A)甲 (B)乙 (C)丙 (D)丁。【答】(B) 25. 由圖中污染的擴散與分布狀態來看,此時的風向為何? (A)東北風 (B)西北風 (C)東南風 (D)西南風。【答】(D) 26. 從甲站經乙站到丙站,沿線污染濃度的變化情形可用下列那一 曲線表示?【答】(B) (A) (B) (C) (D) 【題組】右圖為亞洲東側某月分的平均氣壓分布圖。試回答下列問 題。【83】 27. 下列有關甲、乙二地天氣的敘述,何者正確? (A)乙地為低壓中心,該處由於有上升氣流故天氣晴朗 (B)甲 地為低壓中心,該處由於有下降氣流故天氣晴朗 (C)乙地為高 壓中心,該處由於有下降氣流故天氣晴朗 (D)甲地為高壓中 心,該處由於有上升氣流故天氣晴朗。【答】(C) 28. 此月分臺灣地區的平均風向大致為何? (A)北風 (B)東北風 (C)西南風 (D)東風。【答】(C) 【題組】在右圖中,依1 至 4 順序為冬季東亞地區鋒 面系統的連續天氣紀錄,每次紀錄間隔12 小時。試依 據圖回答下列問題 【92】 29. 依據溫帶氣旋發展的理論,最後形成的是下列那 一鋒面?【答】(C) (A) (B) (C) (D) 30. 承上題,如果位於南半球的澳洲也發生類似上圖 的溫帶氣旋,試問其低壓中心附近風的流動情形如何? (A)依順時鐘方向,旋入中心 (B)依順時鐘方向,旋離中心 (C)依逆時鐘方向,旋入中 心 (D)依逆時鐘方向,旋離中心。【答】(A) 31. 承上題,根據上圖的氣旋和鋒面系統的變化情形,下列那一項敘述錯誤?【答】(B) (A)冷鋒逐漸接近臺灣,目前臺灣仍處在鋒前區 (B)因臺灣為暖鋒必經之地,故冬季不 常下雪 (C)冷鋒帶的延伸長度,逐漸加長 (D)低壓中心逐漸向東偏北方移動。
【題組】右圖是一張民國90 年 11 月 6 日的東亞地 區地面天氣圖,回答下列問題。【89】 32. 下列對該日臺灣天氣的描述,何者正確? (A)臺灣受到冷鋒影響,溫度大幅下降 (B)臺 灣受到暖鋒影響,天氣晴朗炎熱 (C)受到滯留 鋒影響,臺灣北部和東北部局部有雨 (D)臺灣 受到熱帶低壓環流影響,天氣炎熱且南部局部 有雨 (E)受到臺灣東北方冷、暖鋒交集處的高 氣壓影響,全臺灣有雨。【答】(C) 33. 根據天氣預報,同年 11 月 7 日位於大陸的高壓將持續增強,並快速向東移動進入黃海, 則當天臺灣可能為何種天氣? (A)暖鋒抵達臺灣,氣溫下降 (B)冷鋒抵達臺灣,氣溫快速回升 (C)受到冷氣團影響, 溫度大幅下降 (D)臺灣受到熱帶低壓環流影響,天氣炎熱。【答】(C) 34. 右圖為鋒面立體模型示意圖。下列那一選項 是冷鋒在甲—乙—丙縱剖面示意圖?(圖上 箭頭表示空氣流動方向)【答】(C) (A) (B) (C) (D) 【題組】右圖為1985 年 5 月 24 日 8 時的地面天氣圖, 依據此天氣圖回答下列問題: 35. 請問當時臺北((A)~(D)選一項)和蘭嶼((E)~ (H)選一項)分別吹什麼風向的風?【答】(C)(E) 臺北 蘭嶼 (A)南風 (E)北風 (B)西南風 (F)西北風 (C)東北風 (G)東南風 (D)東風 (H)南風 36. 位在日本外海至大陸東南部的鋒面是何種鋒面? (甲,(A)~(D)選一項)這個鋒面在一天內會如何 移動?(乙,(E)~(G)選一項)【答】(D)(G) 甲 乙 (A)冷 鋒 (E)向東南 方移動 (B)暖 鋒 (F)向西北 方移動 (C)囚 錮鋒 (G)滯留在 原處 (D)滯 留鋒