天气图解读及天气预报基础课程.PDF

天氣圖解讀及天氣預報基礎課程 / 第 1 頁 大氣層 前言：在大氣層中存在著各種不同的物理過程，如增溫、冷 卻、蒸發、凝結等，亦有各種不同的物理現象如風、雲、雨、 霧等，這些物理過程和現象的形成及其變化，是天氣學的研 究對象。 大氣成份：大氣是一個由多種氣體組成的混合氣體。其中氮 和氧佔最高比例。由地面至約 80 公里，乾空氣成份的比例 是基本不變的： 乾空氣的成份 氣體 體積比例 重量比例 氮 78.09 75.54 氧 20.95 23.14 氬 0.93 1.27 二氧化碳 0.03 0.05 氫 微量 微量 氖、氙、臭氧等 微量 微量 大氣中的水汽：大氣不會是絕對乾燥的，不同份量的水汽一 定存在大氣之中。空氣中可含最多 4%的水汽，而這個可含 最多水汽的份量與空氣的溫度有關。由於大氣溫度隨高度增 加而降低，以及水汽因溫度降低到一定程度而凝結，所以一 般來說，空氣中的水氣含量隨高度的增加而減少。觀察証 明，在 1.5-2 公里高度上，空氣中水汽的含量已減少為地面 的一半，在 5 公里減少為地面的 1/10 ，在10 公里以上的空 氣基本是乾的。 大氣中水汽含量雖然不多，但它是天氣變化中的一個重要角 色，在大氣溫度變化的範圍內，它可以變為水滴及冰晶，成 天氣圖解讀及天氣預報基礎課程 / 第 2 頁 雲致雨，落雪降雹。此外，由於水汽強烈地吸收地面輻射， 同時又向周圍空氣和地面放射輻射對地面和空氣溫度有一 定的影響。 大氣的垂直結構 ：根據大氣溫度的垂直分布 ，可將大氣分為 4 層，即對流層(troposphere) 、平流層(stratosphere) 、中間層 (mesosphere)和熱成層(thermosphere) 。 天氣圖解讀及天氣預報基礎課程 / 第 3 頁 對流層：對流層是大氣中最低的一層，其底界是地面。雲、 霧、雨、雪等主要大氣現象都出現在此層，也是氣象學研究 的重點。 對流層有三個主要的特徵： (一) 氣溫隨高度的升高而降低。平均而言，每上升 1 公里約下降6-7ºC 。但在對流層中的某一淺薄層次 中，氣溫可能除高度而增加，這些層次稱為逆溫 層(inversion) 。 (二) 有垂直對流運動。 (三) 層內的條象要素水平分布不均勻。 對流層的厚度從赤道向兩極減少。在低緯地區平均為 17-18 公里，在中緯地區為 10-12 公里，在高緯地區為 8-9 公里。 在香港，7 月的對流層頂平均在 16747 米，而平均溫度約 -79.0ºC ，1 月的平均值則分別為16855 米及-81.1ºC 。 此外，按氣流和天氣現象分布的特點，又可將對流層分為下 層(地面至2 公里) 、中層(2-6 公里)和高層(6 公里至對流層頂) 。 天氣圖解讀及天氣預報基礎課程 / 第 4 頁 基本天氣學概念 大氣穩定度：許多天氣現象的發生，都和大氣穩定度有密切 關係