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氣象常識

 


一、氣象簡介

1. 奇妙的天氣與氣候?

大自然有著一張千變萬化的臉和難以捉摸的個性,比如明明是風和日麗的春天,一轉眼就下起大雨;或者在灰暗、陰冷的寒冬,太陽公公也會露個臉。像這樣短時間內大氣變化的現象,就稱為「天氣」。

大自然也是個畫家!他最有名的四幅畫叫春、夏、秋、冬,它們是以不同的溫度和雨量為顏料畫成的,各有各的色彩組合,讓我們由溫度和雨量的差異而感受到四季變化。像這樣長時間天氣變化的綜合現象,就是「氣候」。

在我們居住的台灣,天氣和氣候主要受季風影響。夏天吹西南季風,冬天吹東北季風,因而造成各地區不同的氣候。在雨量方面,中南部夏季雨量較多,冬季就很少下雨,北部則是全年有雨;在氣溫方面,北部氣溫比南部低,而高山氣溫又比平地低。在天氣變化上,四季中以春冬的變化較大,夏秋兩季天氣變化較小,不過當颱風來襲時,可就是風雨交加的天氣了。


2. 季風與局部環流?

前章曾提到「季風」,你知道什麼是「季風」嗎?簡單的說就是因季節改變而自不同方向吹來的風。台灣因為地處在世界的顯著季風區內,所以無論是短時間的天氣變化或長時間的氣候狀況,都會受到季風很大的影響哦!

那為什麼會產生「季風」呢?首先我們要從「海風」、「陸風」談起。由於海水的溫度變化比陸地慢,當白天太陽照射時,吸了熱的陸地其溫度很快就上升,比海水的溫度高,影響到上空的空氣溫度,也就是陸地熱,海面冷。

因為溫度差異,就會帶動空氣流動,這時空氣會從較冷的海面流向較暖的陸地,形成涼涼的「海風」。相反地,到了晚上陸地散熱比海面快,所以陸地冷、海面熱,空氣又會從陸地流向海面,便吹起「陸風」來。一天之內風會有海、陸之分,延伸到長時間的季節,陸地和海洋吸熱、散熱速度不同也會造成不同的風,這便是「季風」了。

而「局部環流」又是什麼呢?其實它和海、陸風有密切關聯。當海、陸風形成時,移動的是低層空氣,但它們上層的空氣也會被影響而向相反方向流動,一向東、一向西而形成一個圓,這就稱為循環對流,即是局部環流。它只出現在晝夜溫差大的小範圍地區,而且24小時循環一次,如圖的山風和谷風就是局部環流。注意,在地面天氣圖上是找不到它哦!現在你能了解什麼是季風和局部環流了嗎?後面我們還要介紹許多有趣的大自然現象,別錯過囉!


3. 影響天氣變化的氣團?

在氣象報告中,我們常常聽到「氣團」這個名詞,你想過什麼是「氣團」嗎?也許你會回答:就是一大團空氣嘛!真聰明,答對了!但是它對天氣有極大影響力,卻不只是一大團空氣那麼簡單哦!

假使我們把一塊海綿放在乾布上,它會一直保持乾燥;假使把它放在溼布上,便會吸收水分而變溼,「氣團」也是同樣道理。當空氣停留在大片地面或海面上一段時間後,它每一高度層的溫度、溼度等特性會漸漸一致,並且越長範圍越大,形成了「氣團」。而形成氣團的地區,就稱為「氣團源地」。

因為氣團形成地區之不同,我們把它分為熱帶海洋氣團、極地大陸氣團和赤道氣團;由於氣團本身溫度高低,又可分為冷氣團和暖氣團。冷氣團向較溫暖地區移動,會使經過地區的氣溫降低,而暖氣團則會提高經過地區的氣溫。

我們知道氣團是會移動的,它所經過的地區天氣會被改變,但它本身也會因而改變性質,或者因內部運動而改變本身屬性,這種已經被改變的氣團,稱為「變性氣團」。

而「氣團」究竟對天氣造成多大影響呢?下一個主題"影響天氣變化的名詞及相關用語"'中會詳細告訴你!


4. 影響天氣變化的名詞及相關用語?

冬天裏我們常聽到氣象預報員說:「由於大陸冷氣團南下........」,什麼是大陸冷氣團呢?它是形成於極地的氣團,因為高空氣流的推動而進入中國大陸,經華中轉向東海及太平洋。由於它源於極地,屬於冷氣團,又因它是由大陸流出來,所以預報員就將這種氣團稱為「大陸冷氣團」。下面就為大家介紹由大陸冷氣團所造成的幾種天氣型態。

(一)寒流

哇!好冷啊!路上行人個個包的像粽子一樣,恨不得把棉被穿出門,原來是「寒流」大駕光臨了。當大陸冷氣團南移,寒冷的氣流就會使氣溫急速下降。但是氣溫要下降多少度才算寒流呢?通常在氣象預報時,當預測台北的日最低溫會降到10 ℃或以下,就稱為寒流哦!

(二)強烈大陸冷氣團、大陸冷氣團、東北季風增強

你曾注意到以上三句名詞使用時機的不同嗎?在氣象預報時,如果預測冷氣團會使台北日最低溫降到12℃~14℃之間時,就說是受「大陸冷氣團」影響;如果預測會降到12℃或以下時,就說受「強烈大陸冷氣團」影響;如果最低溫不會降到14℃,就只說受「東北季風增強」的影響了。現在,你能分辨這三句用語嚴重性的不同了吧!

(三)變性大陸氣團、移動高氣壓、高壓迴流

寒流來襲,把人凍得像冰棒一樣,什麼時候天氣才能轉暖呢?這時我們只好期待大陸氣團「變性」了。因為當大陸冷氣團移出源地後,會受經過地區環境及本身內部運動影響而改變性質,變成「變性大陸氣團」。有了它,天氣就不會再那麼冷,氣溫也不會再下降了。

大陸冷氣團是個高氣壓中心,在天氣圖上用「 H」來代表。它在南移的途中逐漸變性,到了華東時,已形成「變性大陸氣團」了。它變性後,高氣壓中心改向東行,由華東移到東海並繼續東移。這時候,氣團前端的冷鋒已經通過台灣,陰霾的天氣好轉、雲量減少、氣溫上升,甚至會出現晴朗天氣,這種情形稱為「移動性高氣壓」。

如果移動性高氣壓中心繼續從東海向東走,就會為台灣帶來溫暖而潮溼的氣流,各地氣溫明顯上升,甚至會出現晴朗舒服的天氣,我們稱造成這種天氣現象的氣流為「高壓迴流」。

(四)鋒面

想想看:當冷氣團遇到暖氣團,會發生什麼事?在氣象學上,它們交會時會產生帶狀的界面,稱為「鋒面」。鋒面帶,短的數百公里,長的有幾千公里,由下而上逐漸隨高度變寬,並呈現傾斜狀態,冷空氣位在下方,暖空氣位於上方,結構正如圖所繪的樣子。

鋒面會隨冷暖空氣的移動而前進,而於移動情形的不同而分為冷鋒、暖鋒、滯留鋒、囚錮鋒四種,並造成四種不同類型的天氣型態;在台灣最常見的是冷鋒和滯留鋒。

當冷空氣推鋒面向暖空氣方向移動時,稱為「冷鋒」,這種鋒面過境,地面氣溫會降低變冷。冷鋒移動有快慢之分,跑得慢的冷鋒,暖空氣上升較慢平穩,而出現層狀雲,降雨緩和;跑得快的冷鋒,暖空氣受冷空氣猛烈衝擊快速上升,造成濃厚的積雨雲,這時地面就會下起雷電交加的大風雨。

若暖空氣的勢力強過冷空氣,而鋒面向冷空氣方向運動,就形成「暖鋒」,會使經過地區的氣溫增高。暖鋒的鋒面前方是一大片範圍廣闊的雲雨區,連綿數百公里,造成持續不斷的降雨,降雨型態是和冷鋒不同的。

冷鋒或暖鋒是在冷、暖空氣某一方勢力較強時發生的鋒面。但假使冷、暖空氣兩方勢均力敵,鋒面便無法迅速移動,而徘徊、停留於原地,造成冷鋒與暖鋒同時出現的雲雨天氣。

最後我們還要來解說「囚錮鋒」。鋒面在移動時,如果冷鋒趕上暖鋒或是兩條冷鋒迎面相遇重疊時,鋒面和鋒面之間拉拉扯扯,互不讓步,最後兩條鋒面就會合併成「囚錮鋒」,它所造成的雲系和降雨兼具兩種鋒面的特徵,變得比較複雜了。

「熱帶海洋氣團」是位於太平洋上的高氣壓,也稱「副熱帶高氣壓」,它全年都定居在太平洋上,所以又稱為「太平洋高氣壓」或「太平洋氣團」。

熱帶海洋氣團的強度與範圍因季節冷暖而改變,當季節變暖時,它也會隨著活躍起來,強度、範圍因而大增,讓台灣與中國大陸吹起溫暖潮溼的西南風與東南風,是造成我季節性暴雨的主因。由於熱帶海洋氣團位置和範圍的不同,造成的天氣型態也不一樣。它的邊緣屬於雲雨地帶,使地面容易下雨且雨勢較大,在氣象預報時叫做:受「西南氣流」或「偏南氣流」影響;如果它造成的是午後雷陣雨的天氣型態,才是受「熱帶海洋氣團」影響;假如氣團中心移動到台灣上空,天氣是晴朗炎熱的,就稱為「高氣壓籠罩」。

除了以上解釋的名詞與用詞外,天氣預報還有那些常用詞呢?下一章告訴你!


5. 常見的天氣預報用詞?

天氣預報用詞有很多種,它因發布對象、時效長短或因特殊用途而有所不同。現在中央氣象局共發布十二種不同的氣象報告。

在天氣預報中,包括有天空狀況及天氣現象兩部分,它們都會隨時間而改變。天空狀況是指天空雲量的多少以及變動情形,將全天空分為十等,全天空被雲遮蓋的部分就是雲量,例如預報為〝多雲〞時,雲量就是佔全天空的 5/10─8/10,不論是薄而透光或是濃厚的雲,都會列入計算!

我們可以從預報用詞表了解到預報天空狀況的各種名稱及劃分與使用標準。

天氣現象則是指天空的降雨、妨礙視線的霧或塵、有聲光的雷電、七彩的虹霓等。我們以一張天氣現象用詞表來說明,相信由表中大家可以清楚看出天氣現象用詞的意義。

*** 中央氣象局發布各種氣象報告資料表 ***
氣象報告類別 發布次數 預報地區 預報內容
當天天氣預報 每天2次 台灣及金馬共22區 天氣、最高最低氣溫及降雨機率
明天天氣預報 每天4次 台灣及金馬共22區 天氣、最高最低氣溫及降雨機率
近海漁業
氣象預報
每天4次 台灣沿海及金馬海面共16區 風向、風力、浪高、天氣
三天漁業
氣象預報
每天4次 黃海至南沙島海面共15區 風向、風力、浪高、天氣
一週天氣預報 每天1次 北部、東北部、東部、中部、南部、澎湖、金門、馬祖 天氣
一週旅遊地區
天氣預報
每天1次 陽明山、日月潭、阿里山、梨山、溪頭、墾丁、蘭嶼、合歡山、玉山、拉拉山、龍洞(東北角風景區)、太魯閣、三仙台(東部風景區)、綠島 天氣
中國大陸主要
都市天氣預報
每天1次 廣州、福州、昆明、重慶、武漢、南昌、杭州、上海、南京、青島、北京、開封、西安、瀋陽、蘭州、海口、香港 天氣及最高最低氣溫
國際各主要
都市天氣預報
每天1次 世界各洲主要城市 天氣
一週農業氣象預報 每週二、五各1次 北部、東北部、東部、中部、南部 天氣最高最低氣溫及農事建議事項
月長期天氣展望 每月底及15日各1次 北部、東部、中部、南部 未來一月天氣展望及上、中、下旬氣溫雨量
颱風警報 當颱風侵襲台灣及金馬附近海面或陸地時發布
突變天氣特報 當預測有豪雨大雨大雷雨強風低溫濃霧等特殊天氣現象將出現或發生時發布
*** 常見的天氣預報用詞 ***
天空狀況名稱 劃分或使用標準

多雲
雲量佔全天空0-4/10
雲量佔全天空5/10-8/10
雲量佔全天空9/10-10/10
晴天
多雲
陰天
出現時間佔預報有效時間3/4或以上時, 使用單一名稱預報
晴時多雲
多雲時晴
多雲時陰
陰時多雲
前者出現時間雖未達佔預報有效時間3/4, 但達1/2或以上, 其它時間出現後者之雲量時使用。(出現時間通常較難明確計算, 以前者出現較後者為多時使用)
晴轉陰
陰轉晴
多雲轉陰
陰轉多雲
晴轉多雲
多雲轉晴
雲量有明顯改變, 由前者變為後者時預報員就會用「轉」將其變化報導出來。(前兩項較常使用)
*** 常見的天氣現象用詞 ***
預報降雨使用名稱及變化描述用詞 各降雨名稱及變化描述用詞意義
降雨型態 從層狀雲降落, 降雨強度均勻緩和之連續或間歇性降雨
陣雨 從對流雲降落, 降雨強度變化大, 忽強忽弱時而停止之降雨
雷陣雨 伴有雷電發生之陣雨
持續時間 短暫 有 (或不提) 預報有效時間內降雨累積時間佔1/4或以下時用短暫, 如陰短暫陣雨;
如超過1/4時間則用有或不用, 如陰有陣雨
出現時間


上午
早晚
降雨發生之時間, 如晴午後短暫陣雨

6. 何謂降水機率預報?

哎喲,天公伯怎說下雨就下雨,害我淋成落湯雞,氣象預報怎麼不準呢?相信大家常常會有這種抱怨,但這可不能全怪氣象局哦!其實現代氣象預報技術已經很進步了,可是天氣實在太複雜多變,尤其是有太多突發因素會造成降雨,使得預報很難準確,所以氣象局發布降水機率預報,讓我們可以靠它來判定要不要帶雨具。

降水機率預報是預報人員根據各種氣象資料,經過整理、分析、研判、討論後,預測出在某一地區及一定時段內降水機會的百分數。這只是預測降水的〝機會〞有多少,可不保證百分之百的!

降水機率預報是指各預報區未來36小時內的3個時段(每12小時為1時段)出現0.1 毫米或以上的降水機會,和降水時間以及面積是無關的。例如預報台北市降水機率70 %,就是指有7成的機會在台北出現降雨。目前中央氣象局於每日清晨4時30分及下午4時30分對外發布各地之降水機率。

明瞭降水機率預報之後,大家對於可能下雨的天氣就可以有應對措施來減少生活上的不便。如果你覺得淋點雨無所謂,帶雨具反而麻煩,那在降水機率70 %或80 %時都不一定要帶雨具;可是對年紀較大或怕淋雨的人來說,即使只有30% 或40 %的降水機率,都必須準備雨具囉!


7. 何謂災變特報?

天氣的臉變化無常,當它換上兇惡的面孔時,可能就會造成災害,這時稱為「災變天氣」。台灣常見的災變天氣有颱風、異常降水、乾旱、寒潮、冰雹、龍捲風、突變強風、海水倒灌等8項,其中前四項被稱為台灣的四大氣象災害。有時天氣會突然兇性大發,因它的天氣系統範圍很小,且在很短時間內突然形成,所以很難預先察覺,常常是出現前幾小時才知道它可能誕生,甚至已經出現才被發覺,如龍捲風、大雷雨、冰雹、突變強風等,這些突發性的災變天氣,又稱「突變天氣」。

當災變天氣或突變天氣發生時氣象局就立刻以警報或特報方式向民眾發布,讓大家提早預防。警報是用在颱風侵襲時,特報是用於低溫、強風、大雨、豪雨、濃霧等情況。要發布這些特別預報的標準是什麼呢?以下就為大家進一步說明。

(一)強風:

要在海面上有平均六級或以上的風力出現,可能會影響航行船隻的安全時,就會發布「強風特報」,通常是對海域發布的。在東北季風盛行時,當有大陸冷氣團到達或者有旺盛對流雲生成,都容易有強風出現;如果有颱風接近或影響時,也會產生強風;當陸地上有強風出現,也會報導的。這是各種特報中最常發布者。

(二)濃霧:

在春秋及梅雨季時,在鋒面到達前的高壓迴流影響下,就常會有大範圍而且持續久的濃霧出現。濃霧會阻遮能見度,如果能見度不到二百公尺,對陸上或海上的交通就會造成影響,氣象局便在濃霧出現的地區或海域發布「濃霧特報」。

(三)低溫:

在嚴冬時節,當強烈大陸冷氣團逼近,使得某地區氣溫突然降到10℃或以下時,氣象局會發布「低溫特報」。這時在郊區空曠地帶、沿海、山坡等地氣溫都會降得比都市更低,可能到7、8度或5、6度,很容易造成農作物和養殖魚類的損害,就稱為「寒害」;如果再降,山坡地可能會降至零度或更低,而發生災害,稱為「霜害」。

(四)大雨、豪雨:

當有連續降雨,而且24小時雨量累積到130 毫米時,會發布「豪雨特報」;如果降雨量不到130 毫米,卻在50毫米以上,且有可能造成災害時,便發布「大雨特報」。這兩種災變天氣最常在5、6月的梅雨季節時發生;或者在春秋雨季的鋒面及夏季偏南氣流強盛時,產生對流性大雨或豪雨。颱風來襲,引進強勁的西南氣流,也是大雨或豪雨的成因之一。

氣象局發布以上這些災變天氣警報或特報,是希望大家能因而提高警覺,做好防範措施,來避免因氣象災害所造成的生命、財產損失,達到預報災害的功能。


二、大氣概述

1. 大氣之垂直溫度變化?

地球表面大氣層之分層方法有幾種,最普通的是根據溫度的垂直分布與變化來劃分,最低一層為對流層,其上為平流層,再上為中氣層,最高層為增溫層。各層之厚度及分界,常因時因地而異,並非一成不變(圖1)。

大氣的溫度分層

對流層之厚度,平均約12公里,夏季常較冬季為厚,低緯度地區亦常厚於高緯度地區,赤道附近對流層厚約18公里,兩極附近厚僅8至9公里。對流層內氣溫通常隨高度增高而下降,平均每增高1公里,約降低攝氏 6.5度。對流層內,空氣較不穩定,上下對流頗盛,大氣中之水氣,幾乎全部存於此層內,故雲、霧、雨、雪等常見之天氣現象,均限於此對流層中,且多發生於此層之下部。

平流層之範圍,約自10餘公里至50-55公里,自對流層頂至高約30-35公里處屬平流層下部,氣溫幾恒定不變,或隨高度之增高而略為上升。30餘公里以上,溫度反隨高度而增,平均每升高1公里,溫度約增加攝氏5度,至50-55公里處溫度達最高峰。平流層內源自地面之水氣及灰塵幾已絕跡,氣流平穩。平流層上部因臭氧吸收太陽的紫外線輻射,於是氣溫升高。

中氣層範圍大約自50至80公里處,溫度一般都是向上遞減,直至中氣層頂,溫度降至零下95℃左右或更低。從地面到中氣層頂,大氣中除了水氣和臭氧之外,其他各種氣體的成份近似不變,因此中氣層以下區域,我們稱之為「均勻層」。

增溫層是中氣層頂以上溫度再度升高的區域,當太陽寧靜時,此層可伸展至400公里高度,在太陽活動期間則可達500公里上下。增溫層下部,空氣至為稀薄,空氣分子易於電離,空中自由電子頗為豐富,通稱為電離層,對於反射無線電波功能方面功效頗大。


2. 大氣的溫室效應和冷卻現象?

短波太陽輻射的分配

太陽的能量,以短波輻射方式穿越大氣層向地球表面傳送,其中約有 2%屬於紫外線及其他對人體有害的輻射線,被平流層上部之臭氧層所吸收;有20%為對流層中之水氣、雲層和微塵物所吸收。尚有35%的能量被地面、大氣或雲層等反射返回太空中,僅剩43%可以直接到達地面,而被吸收(圖2)。

地面將所吸收之太陽能以長波方式向天空輻射。大氣層中之水氣、雲層及微塵物,可吸收來自地球表面之長波輻射能,使地表面上之熱量不致無止境的散失。尤其當天空為雲層遮蔽時,更可防止地面熱量的散逸,大氣層具有這種保溫作用,如同玻璃的花房,具有保溫作用,因此我們稱大氣這種特性為溫室效應(greenhouse effect)(圖3)。

台灣冬天當寒流侵襲時,一般氣流係來自溫度甚低的大陸冷氣團源地,如西伯利亞和蒙古一帶,其空氣的溫度遠比所到達地之溫度為低,這種單純因冷空氣所導致的溫度下降稱之為平流冷卻。另外,晚間因無太陽短波輻射,上述之地表面之長波輻射作用可散熱,使地表面溫度下降;尤其當天空晴朗或雲量稀少,在夜間至清晨太陽出來以前這段時間內,輻射作用源源不斷地將地面之熱量向天空散射,常使地面附近氣溫急速下降,這種現象稱為輻射冷卻。假若平流冷卻加上輻射冷卻雙重效應同時發生,常可出現低溫。譬如當一次寒潮侵襲時,在寒冷的西北氣流影響下,天空放晴,入夜以後,氣溫常急速下降,至次日清晨因而出現極端低溫,即為最好的例子。

溫室效應


3. 氣團?

指一廣大之空氣體,在地球表面某一特殊地區(即氣團源地),停留一段相當的時間,其整個水平方向,在同一高度各點,空氣之溫度、濕度等物理性質均頗為一致,則稱此一廣大空氣體為氣團。

氣團可依其源地緯度之高低,為大陸或海洋而分類,例如極地大陸性氣團,熱帶海洋性氣團,又可視其離開源地後,與所經地面之熱力交換情形而分為冷氣團和暖氣團。氣團本身冷於所經之地面者稱為冷氣團,例如冬季源自西伯利亞之氣團,即為大陸性冷氣團。當其南移至台灣之後,往往使台灣在短短24-48小時內氣溫驟降,變成嚴寒天氣。


4. 鋒面?

冷鋒之示意圖

性質不同之冷暖兩氣團相遇時,其交界處為一不連續面,稱為鋒面。在鋒面兩側空氣性質,諸如溫度、濕度、風、天氣等通常均有明顯的差異。實際上鋒面為過渡地帶,其寬度通常有數公里以至數十公里不等,而鋒面與地面相交之地帶稱為鋒。

當冷空氣前進,迫使暖空氣後退而取代暖空氣原有位置,則此時之鋒面稱為冷鋒(圖4),反之則稱為暖鋒。當冷暖氣團勢均力敵以致使鋒面呈滯留狀態,此時之鋒面稱為滯留鋒。


5. 低氣壓與高氣壓?

低氣壓發展之過程

在氣象報告中,經常可以聽到低氣壓及高氣壓這兩個名詞。所謂低氣壓是指一地之氣壓低於其四周者稱之,反之則稱為高氣壓。換言之氣壓之高低是相對的,猶如群山間之山峰與山谷。

氣象人員每日將來自世界各地氣象站,同一時間所觀測得之氣壓值,填在標有測站位置的地圖上,然後把氣壓數值相同之測站以鉛筆線連接起來即成等壓線,由等壓線所構成的圖稱為天氣圖。從天氣圖上等壓線配置形勢,即可對地球表面上高低氣壓的位置及分布情形一目了然。

一般所指之低氣壓均發生在中緯度溫帶地區,它是由兩種性質不同之冷暖氣團相會後,在氣團之交界面(即鋒面)上產生波動而形成。低氣壓之發展過程,可分為初生期、成熟期、衰老期及消滅期等四個階段(圖5),其平均生命史約為一星期左右。

在北半球因地球自轉及地表摩擦力關係,環繞低氣壓之氣流呈反時針方向,而偏向低壓中心流動(圖6),因為氣流不斷地從低壓區四周向中心區集中,致使低氣壓中心附近的空氣被迫上升,此時其所含的水氣會遇冷凝結而成雲致雨,故通常在低氣壓區內之天氣都不佳。而高氣壓環流都呈順時針方向,空氣由中心向外流(圖6),造成中心區附近上空之空氣下沈。

一人面向我們站立於圖中,就北半球來說,在高氣壓範圍內的風順時針方向繞出,低氣壓範圍內的風反時針方向繞入,因此背風而立之人,高氣壓在其右手邊,低氣壓在其左手邊。


6. 大氣中之水氣?

空氣中存有水氣,含量不定,大部分存在於對流層之下部,水氣含量多時可佔整個大氣之 3% ~ 4%,含量少時僅佔 0.01%,在一般情況下大氣中平均水氣約佔1.1%,量雖不多,但其變化直接影響天氣至鉅。

水氣之變化有三種狀態:固體狀態者如雪、雹、霰、霜、水晶雲及冰霧等。液體狀態者如雨、露、雲及霧等。氣體狀態者如肉眼所不能見之水氣。空氣中所含水氣,為產生雲霧以及其他可見天氣現象之最重要因素。水氣成雲致雨可為人類帶來甘霖,但也能造成重大災害。

空氣中水氣之主要來源為海洋,也有少量源自湖泊、河流、沼澤、濕土、雪、冰地及植物等。

在一定溫度下,一定量之空氣,所能容納之水氣量,有一定之限度。空氣中水氣含量如已達其最高限度,則此時之空氣稱為飽和。空氣能容納水氣量之多寡與溫度有密切關係,同樣體積之空氣溫度愈高,能容納之水氣愈多。若溫度增加11℃,空氣中能容納水氣之能力約可增加一倍;反之若空氣中水氣含量不變,當其溫度降低至某一程度時,可使未飽和之空氣變成飽和。溫度如繼續下降,能使飽和水氣凝結為霧、雲或雨滴等。在氣象上,一般表示空氣中水氣含量之方法有下列二種:

(1) 相對濕度:

即空氣中實際含有之水氣量,與相同溫度下可含最大水氣 量之百分比。空氣在完全飽和狀態時相對濕度為100%;如空氣中所含水氣量僅為當時溫度下所含最大水氣量之一半時,則相對濕度為 50%。對人體而言,空氣之相對濕度在 40~60%間時,令人最感舒適。

(2) 露點:

在一定大氣壓力下,空氣中水氣含量固定不變時,若氣溫逐漸降低,待降至相當溫度時,空氣變成飽和,氣溫再稍低,水氣即行凝結,此時之溫度,稱為露點溫度,簡稱露點。當氣溫在冰點以下,且繼續下降,達某點溫度時,附著於地表附近之水氣,即行開始凍結成霜,此點溫度稱為霜點。


7. 雲與天氣?

各雲層之相對高度

雲是天氣變化的徵兆,在古老的年代裏,農夫與漁夫常藉雲之觀測以預報天氣。

在台灣,不論冬夏,好天氣的時候常出現一朵朵白色圓頂平底的雲,雲底高度約在一公里左右,我們稱它們為晴天積雲,這時在3公里及6公里左右的上空,也可分別伴有花菜狀或絮狀的白色雲塊,我們分別稱它們為高積雲和卷積雲。當這些積狀雲出現時,空氣非常平穩,雲淡風清,為良好天氣徵兆。

冬天的惡劣天氣多半與鋒面或低氣壓移近有關,那時天空出現的雲,多為向水平方向,大範圍展開的雲,我們稱它為層狀雲,層狀雲按出現的高度可分為卷層雲、高層雲、雨層雲、層雲。最高的卷層雲存在約 6公里高空,為冰晶所組成,這種雲成晶瑩的白色,光線穿過雲層時在太陽及月亮周圍,常出現彩色的光環,稱為暈。諺語有云:「日暈風,月暈雨」,就是表示已經有鋒面或低氣壓自遠方接近,為天氣轉壞的前兆。

當低氣壓逐漸接近,就有高層雲出現,平均高度約在 3公里左右。這種雲由冰晶與水滴混合組成,雲層比較厚,水平伸展至數百里,足以遮蔽日光,有雨滴可自雲中降下。雨層雲,在低氣壓附近出現,高度在 800公尺左右,呈暗黑色雲幕低垂,有連續性降雨的現象。

夏天午後最常出現的雲為積雨雲,在悶熱的下午,雷雨來臨之前,天空常出現高聳灰暗的雲塊。這表示雲層內有旺盛上升氣流,氣流上升速度每分鐘最高可達 600公尺,不消十分鐘,就可使雲柱伸展至 6000 公尺高空。

雲柱中含有冰晶與水滴,接近雲頂的冰晶,常隨風拖曳成砧狀,這就是積雨雲。積雨雲因為對流強烈,在剛下雨時,常因冷空氣之急速向下衝產生陣風,短時間內風力常達八、九級,所以大雷雨發生時常有強烈的風變。

此種積雨雲在春季亦常伴隨冷鋒出現,惟其成因與夏天之情況不同,是因為暖濕空氣被鋒面抬升而造成的。


8. 風與地球上的風系?

空氣在水平方向流動產生風,在氣象上定義風的來向為空氣在水平方向流動產生風,在氣象上定義風的來向為風向,例如冬季台北常吹東風,是表示風自東邊吹來。氣象觀測風向常以16方位或以角度數表示(圖8)。常用風速的單位有下列數種:每秒公尺 ( m/s ),每小時公里( km/hr ), 每小時哩( mph ), 每小時浬 ( knots )或稱節,其換算關係如下:

1公尺/秒=3.60公里/時=2.24哩/時=1.94浬/時

風向方位圖

從氣候觀點來看,地球上有幾個主要的風帶,即低緯度之信風帶,中緯度之西風帶與極地東風帶。如果地球表面光滑且不自轉,則赤道地區接受太陽熱能多,使熱空氣上升到某高度後,將向南北極流動,沿途逐漸變冷,終於在極區下降,此沉降空氣迫使極地面空氣流回赤道地區,如此循環不已(圖9)。

實際上,因地球自轉關係,改變了上述現象。在赤道地區空氣上升使地面氣壓減小,形成赤道低壓帶。在此帶內,潮濕多雨,風力微弱,風向不定,故亦稱為赤道無風帶。由赤道上空向南北流動的空氣,因地球自轉偏向力的影響,逐漸偏向東方,當此上層空氣到達南北緯30度附近,就變成了向東移動,於是就有許多空氣在南北緯30度附近上空堆積,使地面氣壓升高,而形成副熱帶高氣壓帶,例如太平洋高氣壓就是屬於副熱帶高氣壓;這地區一般空氣下沉,所以水氣含量少,世界上最大的沙漠也都出現在這一地帶。由於此帶空氣被迫下降至地面,其中一部分流回赤道,受地球偏向力影響,在北半球逐漸向右偏形成東北風,(在南半球向左偏形成東南風)。因為它的風向很穩定,在帆船時代,自歐洲駛向新大陸的商船,主要靠這一風帶,故又稱為貿易風。另一部分沉降的空氣,向北吹送,再受地球自轉影響,偏向東方,就成為中緯度盛行西風(圖10)。

來自赤道的暖空氣並非都沉降在南北緯30度附近的地面,有一部分空氣繼續流向極地,最後因輻射而冷卻,沉降在極區附近,形成極地高氣壓區,同時下沉空氣迫使極區地面寒冷空氣向南移動,然後逐漸偏向西方,形成極地東風帶。來自兩極的偏東風,與來自中緯度的較暖偏西風相遇,而產生極地鋒面帶,雨、雪、風暴等天氣都發生在這冷暖空氣的交會帶上。

靜止地球表面的大氣環流 轉動地球表面的大氣環流

9. 蒲福風級(Beaufort scale)?

風之強弱程度,通常用風力等級來表示,而風力的等級,可由地面或海面物體被風吹動之情形加以估計之。目前國際通用之風力估計,係以蒲福風級為標準。蒲福氏為英國海軍上將,於 1805年首創風力分級標準。先僅用於海上,後亦用於陸上,並屢經修訂,乃成今日通用之風級。實際風速與蒲福風級之經驗關係式為:

V= 0.836 * (B ^ (3/2))

B為蒲福風級數  V為風速(單位:公尺/秒)

茲將現行蒲福風級標準,表列如后(詳見表1)

表1 陸上應用之蒲福風級表

蒲福風級 風之稱謂 一般敘述 每秒公尺m/s 每時浬kts
0 無風
calm
煙直上 不足0.3 不足1
1 軟風
light air
僅煙能表示風向,但不能轉動風標。 0.3-1.5 1-3
2 輕風
slight breeze
人面感覺有風,樹葉搖動,普通之風標轉動。 1.6-3.3 4-7
3 微風
gentle breeze
樹葉及小枝搖動不息,旌旗飄展。 3.4-5.4 8-12
4 和風
moderate breeze
塵土及碎紙被風吹揚,樹之分枝搖動。 5.5-7.9 13-16
5 清風
fresh breeze
有葉之小樹開始搖擺。 8.0-10.7 17-21
6 強風
strong breeze
樹之木枝搖動,電線發出呼呼嘯聲,張傘困難。 10.8-13.8 22-27
7 疾風
near gale
全樹搖動,逆風行走感困難。 13.9-17.1 28-33
8 大風
gale
小樹枝被吹折,步行不能前進。 17.2-20.7 34-40
9 烈風
strong gale
建築物有損壞,煙囪被吹倒。 20.8-24.4 41-47
10 狂風
storm
樹被風拔起,建築物有相當破壞。 24.5-28.4 48-55
11 暴風
violent storm
極少見,如出現必有重大災害。 28.5-32.6 56-63
12 颶風
hurricane
- 32.7-36.9 64-71
13 - - 37.0-41.4 72-80
14 - - 41.5-46.1 81-89
15 - - 46.2-50.9 90-99
16 - - 51.0-56.0 100-108
17 - - 56.1-61.2 109-118

三、天氣現象

1. 霾(haze)?

霾 (haze) 在氣象上是指懸浮於空氣中之塵埃或鹽類等非吸水性固體微粒,由於其質點極為細微,致肉眼無法辨識。霾在大氣中多呈乳白色,惟對遠地明亮之背景,則成黃色或橘紅色;反之,對較陰暗之背景,則顯示淡藍色,此乃霾質點所產生之光學效應所致,亦即光線被霾質點散射之緣故。霾是氣象觀測作業中的一種大氣現象,稱為塵象 (lithometeors),會造成視障,直接影響水平能見度。目前世界氣象組織並未對霾的濃度加以分類。

煙 (smoke) 是指物質燃燒後產生固狀微細顆粒,懸浮在空氣中的現象,也是氣象觀測作業中塵象的一種。煙也會直接影響水平能見度,造成視障,有時受到陽光的散射而呈黃綠色,而當煙與霧 ( fog ) 混合成煙霧( smog )時,則呈灰色或黃色。

1997年9至10月間印尼發生森林大火,產生了大量的濃煙,並隨著氣流擴散,迫使馬來西亞等東南亞鄰近國家,因能見度不佳,嚴重影響飛航安全而關閉機場,使交通運輸受到極大的影響;同時煙霾也造成了嚴重的空氣污染,空氣中懸浮的大量煙塵及有害物質更危害了人體的健康,迫使許多活動也因而停止。對於這些因煙霾所造成的直接或間接災害,統稱為「霾害」。所幸此次大火所產生之煙霾並未擴及台灣。


2. 冰雹?

冰雹是在對流雲中形成,當水氣隨氣流上升遇冷會凝結成小水滴,若隨著高度增加溫度繼續降低,達到攝氏零度以下時,水滴就凝結成冰粒,在它上升運動過程中,並會吸附其周圍小冰粒或水滴而長大,直到其重量無法為上升氣流所承載時即往下降,當其降落至較高溫度區時,其表面會融解成水,同時亦會吸附周圍之小水滴,此時若又遇強大之上升氣流再被抬升,其表面則又凝結成冰,如此反覆進行如滾雪球般其體積越來越大,直到它的重量大於空氣之浮力,即往下降落,若達地面時未融解成水仍呈固態冰粒者稱為冰雹,如融解成水就是我們平常所見的雨。


3. 龍捲風?

在大氣之中,龍捲風是一種小範圍,威力很強且極具破壞力的空氣旋渦,其直徑由數十公尺至數百公尺不等,平均而言約 250公尺。自遠處看,它狀似一暗灰色的漏斗或象鼻,自雲底向下伸展至地面,整個漏斗狀雲柱本身繞著一近似垂直的中心軸呈反時針方向急速旋轉,同時向前行進。雲柱有時在空中迴盪,有時降低及於地面,所經之處常造成嚴重災害。龍捲風路徑的長度,平均在 5 到 10 公里之間,然而亦有長達 300 公里的紀錄;龍捲風的壽命有些不到1分鐘,但有些則可維持數小時,平均歷時約不到10分鐘。

因為龍捲風所伴隨的風力太強,普通測量風速的裝置無不被摧毀無遺,所以很難得到可靠的紀錄。根據建築物的損壞程度,以及飛揚物體的打擊力來估計,其風速大致在每秒 100 公尺左右,甚至可能到達每秒 200公尺以上。就歷年來侵襲台灣強烈颱風來說,中心附近最大風速亦極少超過每秒80公尺者,足見龍捲風威力之大。

龍捲風的成因迄今猶未澈底明瞭,它們大都發生在強冷鋒和颮線(鋒面前雷雨帶)附近,亦有伴隨颶風出現。台灣在春夏季亦偶有龍捲風發生,所幸因其範圍小,路徑短,很少造成重大災害;但在美國中西部龍捲風則為一嚴重天然災害。因為龍捲風常成群出現,挾帶強風且所經之處氣壓突然猛烈下降,所以具有非常強烈可怕的破壞力。


4. 暖鋒?

當冷暖兩種不同性質之氣團相遇時,其交界面即稱為鋒面,而鋒面通常朝冷空氣方向傾斜,當暖空氣向冷空氣推移,使其交界面 (鋒面) 通過地區發生暖空氣取代冷空氣現象時,此鋒面即是暖鋒,反之,若是發生冷空氣取代暖空氣時即是冷鋒。由於暖空氣均比冷空氣為輕,因此要暖空氣去推走冷空氣,必須要有較廣之水平推動力才行,台灣位於副熱帶,緯度較低,空氣垂直運動較頻繁,溫度亦較中緯度空氣為高,暖空氣很容易就被舉升起來,在地面上要取代冷空氣十分困難,故極少有暖鋒現象發生。但在中緯度地區之低氣壓系統則常伴隨有冷鋒及暖鋒並存的現象。


5. 虹與霓?

虹與霓

你是否常在雨過天晴的天邊看見絢麗奪目的七彩光帶呢?驚豔的同時常會帶點興奮口吻道出"彩虹"耶!倘若仔細觀察偶而還能見到兩條並列的光帶,其中第一道顏色較鮮艷的光帶我們稱之為「虹」或「正虹」 ( Primary Rainbow ),而偶而可見的第二道光帶則稱之為 「 霓 」或「副虹」 ( Secondary Rainbow )。

「虹」形成原因是光線以一定角度照射在大氣中無數的水滴,再經過折射、分光、內反射、再折射等光學過程所造成的大氣現象。此現象若由太陽光線產生者,顏色鮮明;由月亮光產生者,則色澤黯淡。如圖一中所示,當太陽光線從A點進入水滴內,陽光中各色光的折射程度不一樣,紫色光波長最短,其折射程度最大;紅色光波長較長,其折射程度最小。其餘各色則介乎其間,因此形成了一條內紫外紅的光圈,所以我們看到的是內紫外紅的彩色光帶,它的視角(從地面至虹頂的角度)約為42度(如圖二)。

形成虹時光線的折射情形

形成虹時的光線的路徑

霓」亦稱副虹,和「虹」的不同僅在於形成過程中光線在雨滴內產生二次反射。因此,光線通過雨滴後射到我們眼內時,光弧彩色排列與虹正好相反,即是內紅外紫的彩色光帶。霓視角約為50度,與正虹為同心圓弧。偶而大氣中會出現三次虹及更高次虹,但因光度低極為罕見。

虹與霓的色彩及寬度,與雨滴的大小有關。雨滴越大,虹帶越窄,色彩也會更鮮明。相反來說,雨滴越小,虹帶越寬,色彩就比較黯淡。但雨滴太小時,分光和反射不明顯,也不會出現虹。此外,如果太陽的角度太大(例如在中午前後),或太小(近日出或日落)也不易看到虹。又因虹是陽光經雨滴反射進入觀察者的緣故,所以永遠出現在太陽的對面,因此朝虹見於西方,夕虹則見於東方。


6. 暈(Halo)?

暈

當天空中有冰晶組成的卷層雲圍繞在太陽或月亮的周圍時,偶而會出現一個或兩個以上的彩色光環圍繞在太陽或月亮的四周,呈現內紅外紫的排列,有時還會見到一些彩色或白色的光斑和光弧。這種出現光圈、光斑及光弧等光學現象統稱為「暈象」(halo phenomena)。

暈之具有七色(紅橙黃綠藍靛紫)光彩者乃因光線通過冰晶所產生的折射及受冰晶的反射而產生,如圖 3 中所示當光線從 A點射入冰晶後,經過兩次折射,分散成不同方向的各色光;若僅經冰晶表面一次反射,則呈現白色而非各色光。此現象如係環繞於太陽周圍之光環者,為日暈;環繞於月亮周圍之光環者,為月暈。

暈的產生及22°暈

由於冰晶類型、冰晶方位、冰晶移動及太陽仰角等之複雜結合,有甚多種暈可能出現,且有多種已經被觀測到。最常見者為22度之內暈,或稱小暈 ( Small halo ) ,即視半徑 ( 觀測員視線從日或月與光環間之夾角 ) 為22度之小暈,其內緣為暗淡之紅色,外緣則為不明顯之紫色或藍色,光環內部之天空,比之外部較為灰暗。當視半徑為46度之外暈,或稱大暈( Large halo ),其色彩較暗淡,比較少見。


7. 焚風?

焚風為一種出現在山脈背風面之乾熱風。

焚風發生的原因係因與山脈走向垂直之氣流,受到高山阻擋,被迫抬升而冷卻( 空氣每上升100公尺氣溫約下降攝氏 0.65度),空氣中的水氣因而在迎風面上空凝結成雲降雨,待氣流翻越過山嶺,在背風面下降時,已變成乾燥空氣,此時因空氣被壓縮而增溫( 每下降100公尺氣溫就上升攝氏1度 ) ,當其降至地面時,溫度比原地面的空氣溫度高許多,形成一股乾熱風稱為焚風,在台灣俗稱火燒風,其他地方則有不同的名稱,如美國洛磯山之欽諾克(Chinook),阿爾卑斯山之焚風(Fohn)。

根據上述原因,當有颱風或低氣壓在台灣北部通過,吹強勁之西風時,常在台東一帶發生焚風。


8. 霧?

霧是由一種肉眼不易分辨,極細微而密集的水滴所組成,它是懸浮於近地面的空氣中。根據世界氣象組織的定義,有霧時水平方向之能見度必須不足一公里。

通常人們對霧和雲的區別不太清楚,以最通俗的比喻,雲是出現在天空,而霧是發生在近地面,所以霧也可以說是地面上的雲了。不過它的成因和雲不一樣。

霧的形成因素相當複雜,依其成因大致可分為輻射霧、平流霧、鋒面霧、蒸氣霧、上坡霧等。在台灣來說,以輻射霧及平流霧最為常見,在冬春季發生的機會最多。

輻射霧大都發生在冬天,晴朗無雲的夜晚,當風很微弱,地面空氣相當穩定,且含有充分水氣時,由於地面迅速之散熱作用,使低空中之水氣冷卻而凝結成小水滴,浮游於近地面空氣中而造成。這種霧通常等到太陽出來後,地面溫度逐漸回升,使空氣又回復到未飽和狀態時,霧即開始消散。一般人都以為輻射霧是晴天的預兆,其實就是因為晴天,才有輻射霧,霧散了當然依舊是好天氣。

平流霧的形成和空氣水平方向之流動有關,當暖濕空氣流經較冷之海面或陸地時,其低層空氣因遇冷而凝結形成霧。只要風向和風速適宜,一經成霧,往往能持續一段相當長時間,除非風停止,或風向轉變,使暖濕空氣來源中斷,霧才會消散。

鋒面霧是發生在鋒面附近,當冷空氣位於近地面之低空,而自雲端下降之遇冷凝結而成霧。

平流和輻射兩種物理過程亦可相輔相成,造成所謂之平流輻射霧。在冬末春初,台灣西部,當日間受海風影響,暖濕空氣由海面流入(此即平流作用),到入夜以後,因輻射冷卻,很容易產生此種平流輻射霧,當此種霧發生時,往往會使能見度降低到一百公尺以內,對交通安全危害甚大。在高速公路沿線,如林口、三義一帶容易出現濃霧,初步探究其主要原因有二,其一是由於平流輻射作用所引起,另一是因其所處地勢較高(屬台地),由於地形關係,在山窪處當有低雲移入時,即變成霧,實際上是我們在平地上所常見,浮游在山腰間的雲。


9. 海陸風?

海面和陸上的溫度,除了隨季節而變化外,晝夜之間也有類似的變化,但是它的規模很小,影響祗限於沿海附近。

靠近海岸的地方,白天的陸地比海洋暖,於是陸地上的氣壓要比海上低,所以白天常常有風從海上吹向陸地,稱為「海風」,入晚之後,情形正好相反,於是風自陸地吹向海洋,稱為「陸風」。

海風大都從上午10~11時開始,起初風力很弱,範圍也小,到下午14~15時,氣溫最高的時候,海風最強,常可達3~4級左右,範圍也擴大,但通常只能深入陸地20公里,至多也不過25公里。

太陽下山以後,海風停止,陸風跟著就開始,陸風不如海風明顯,通常風力僅1~2級而已。

海陸風現象,影響之高度不大,通常只不過200~300公尺,最高不會超過600公尺。

海風在熱帶地區很顯著,中緯度地方因受其他因素影響,不甚明顯。海風最發達的地方是非洲的幾內亞灣沿岸,每日午後二時左右,天氣最悶熱的時候,常有涼快的海風由海上吹來,使人頓感神清氣爽,故當地居民把這種海風叫做「醫生 doctor」,因為它能夠使悶熱的天氣變涼。英國人久居冷濕地區,很怕熱,但他們能夠在新加坡久居,就是因為新加坡的海濱,有顯著的海風。


10. 山風和谷風?

山風和谷風是山嶺地區因為山頂和山谷一日當中熱效應不同所引起。白晝時,在山坡地區由於受太陽照射,溫度較高,空氣膨脹,氣壓降低,因此空氣由山谷沿山坡爬昇,而產生谷風。午前十時左右,風由谷內沿山坡而上,溫度愈高,風勢愈強,到午後二時左右,風力最大,可達 3級,以後逐漸減弱,日落前後完全停止;到晚上,山坡地帶因地勢較高,散熱較快,於是氣溫迅速降低,冷空氣自山頂沿山坡下降,流入谷內,形成山風。谷風較山風為弱,風力在2~3級左右。白天谷風輸送水氣上昇到山頂,往往可凝結成雲,就是常見的山頂雲或旗雲。山風之風速較強,可達 5級,當其沿山坡下降積聚山谷內,使谷內水氣凝結,因此山谷內或盆地內,在日出前常生雲霧。春末或秋初,山谷和盆地因夜間有冷空氣積聚,結霜機會較多,故懼寒的作物如柑桔和咖啡,常種植在山坡地帶,此乃因山坡地帶在夜間冷空氣不易聚集,結霜機會較少。


11. 雷雨?

(一)概述

雷雨是空氣在極端不穩定狀況下,所產生的劇烈天氣現象,它常挾帶強風、暴雨、閃電、雷擊,甚至伴隨有冰雹或龍捲風出現,因此往往可造成災害。

雷雨大體可分為兩類,一為鋒面雷雨,另一為氣團雷雨。台灣發生雷雨的次數,每年自3月起開始增加,到7、8月達最盛時期;其中 3~6 月間的雷雨多屬鋒面雷雨,7~9月間者多為氣團雷雨。

鋒面雷雨主要是動力因素所造成,即暖溼空氣被鋒面抬升,引起強烈對流而產生。雷雨常出現在鋒面附近,在鋒面前出現者亦時有所見,其發生時間並無一定,可出現在白天,亦可出現在夜晚。台灣在梅雨季節裏,當梅雨鋒面很活躍時,常出現大雷雨,且持續時間往往可達數小時,因此有時豪雨成災。民國70年五二八水災和73年六三水災即為二例。

氣團雷雨又稱熱雷雨,常發生在夏季午後2、3點鐘的時候,主要是因為熱力作用產生的。台灣的夏天是在熱帶海洋性氣團控制之下,白天由於日射使局部地區空氣發生對流性不穩定現象,因而常發生雷雨,惟此種雷雨多屬局部性,造成災害的嚴重程度往往不如鋒面雷雨。

氣團雷雨發展過程示意圖

圖11 氣團雷雨發展過程示意圖(左)發展階段(中)成熟階段(右)消散階段

(二)雷雨的誕生

單獨一塊雷雨雲(即積雨雲)的生命殊為短暫,通常僅不過一兩小時,其間可劃分為發展期、成熟期及消散期三個階段(圖11)。在第一階段先是形成一股上升氣流,把溫暖潮溼的空氣送到半空中。上升的空氣遇冷,其中水氣即開始凝結而變成雲。當氣流繼續上升,雲也就越積越高,直上更冷的高空。雲中的水珠變得更大更重。有的凍結成雪或雹,有的雨滴越結越大,直到無法再被上升氣流所支持時即開始落下。隨雨而來或先雨而至的下降氣流,會造成涼爽的陣風,此即意味著一場雷雨快要來臨。

洶湧如浪的氣流,在雷雨雲中會產生靜電,其成因迄今還不能完全明白,部分原因可能是由於水滴的摩擦和分解。正電荷在雲的上端,而負電荷則在下方吸引著地上的正電荷。雲和地之間因空氣作了絕緣體,在短暫時間內阻止了兩極電荷尋找均衡的電流通過。兩極電荷形成的電壓大到可衝破絕緣的空氣時,閃電就發生了。(在有些大雷雨中,靜電電壓可達幾百萬伏特。)閃電會發生在雲塊裏,或發生在兩雲塊之間,也有的自上而下,或自下而上發生在雲塊與地面之間。就全世界來說,閃電擊中地球的次數平均是每秒鐘約100次。

大多數閃電都是連擊兩次。第一擊叫「前導閃擊」,是一股看不見的帶電空氣作前導,直下到近地面處。這一股帶電的空氣像一條電線,為第二擊電流建立一條導路。在前導接近地面的一剎那,一道「迴擊」電流就沿著這導路跳上來,於是就發生看得到的閃電和聽得見的雷聲,這是第二擊。這種迴擊電流有一電力核心,周圍有一圈像管子的熾熱空氣把它套住,這層熱空氣就會發光、膨脹和爆炸,那就是雷。爆炸發生時差不多馬上就看到閃電,但雷聲總是稍後才到,此乃因為聲音速度(約每秒 340 公尺)較光速(每秒30萬公里)為慢之緣故。

閃電使雷雨雲中不平衡的電勢趨於均衡。同樣的,降雨時造成的下降氣流使熱空氣和冷空氣的溫度趨於均等。而使地面涼下來,熱空氣便不再上升,所以在夏季短暫的雷雨過後,天氣常很快轉晴。

(三)避免雷擊的方法

根據科學家的估計,在一場大雷雨中,所放出的能量,遠比一顆原子彈所產生的能量還高,此即為雷雨時,時有雷擊事故發生的原因。至於雷雨時,應如何避免雷擊?

(1)在人方面:

下雷雨時,不要靠近孤立的高樓、鐵塔、電桿、煙囪等,更不可站在空曠的高地上或大樹下,因為這些孤立而突出的目標物最易遭到雷擊;也不要在打雷的時候,在河中游泳或在湖上划船,因為水面上的人和船也是相當突出的物體,易成為放電的目標。此外,金屬和潮溼物體最容易導電,所以打雷時不可接近電線、自來水管、銅器、鐵器等易導電的東西,此外要避免穿汗水浸濕或雨水淋濕的衣服和靠近潮濕的牆壁。

(2)在建築物方面:

在高大建築物上裝置避雷針,可免除雷擊。避雷針是一根金屬棒,尖端向上,下端用銅線和埋在地下的銅板相連;當雷雨雲接近地面時,地面受感應而產生的導電性,使電荷集中在避雷針的尖端,徐徐將電釋出,這樣就可避免劇烈放電所造成的危害了。

(3)在森林風景區:

許多人都怕被雷擊中,雖然雷擊會造成人畜的死亡,其實因雷擊而死亡的人很少,而雷擊引起的森林火災,也會造成很大的損失,同樣地不容忽視。例如民國62年4月7日由於雷擊阿里山香林國小旁邊的檜木林而引起一場大火,蔓延很廣,損失慘重。台灣森林區內有許多很大很高的老樹亦常受到雷擊,我們如想要保護 森林風景區內的神木,最好亦應替它們裝置避雷針。

(4)在電力等公共設施方面:

電力設施也是最易受雷擊,因雷擊時常會突然增加電力線路之負荷,終致電桿、變壓器和輸電線路等設施的損壞,故對經常發生中到大雷雨的地區,電力公司應減低其電力線路的負荷。


12. 颱風?

(一)「颱風」名詞之來源

我們都知道颱風來的時候一定有狂風,有暴雨,在狂風暴雨之下一定會給人們帶來可怕的災害,受過颱風災害的人都會談颱色變。那麼,颱風究竟是什麼呢?在氣象學上說,颱風是一種熱帶氣旋,也就是在熱帶海洋上所發生的低氣壓。至於颱風這個名詞的來源,一般都說是從廣東話「大風」演變而來;但據考證,可能是從台語「風篩」演變而來,因「台語篩同台加風作颱」,至今台語稱颱風為風颱,所以此一說法頗為可信。但無論「大風」也好,「風篩」也好,總之颱風就是在熱帶海洋上發生的一種非常猛烈的風暴。

(二)颱風之源地

台灣所遇到的颱風大都是從北太平洋西部來的,發生的地點以加羅林群島附近至菲律賓之間的熱帶海洋上為最多,另外南中國海也有颱風發生,但次數不多,威力亦較小。

颱風並非僅對我國造成災害,在日本、菲律賓及中國大陸也常受颱風之侵襲,而美國、印度,甚至南半球澳洲一帶亦都有熱帶氣旋的侵襲,不過各地對此類風暴之稱謂有所不同罷了。在大西洋發生的稱為颶風,此字起源於印第安語,意思是惡劣天氣之神。在印度洋上發生的稱之為旋風,因颱風本是一種旋轉之風。

(三)颱風強度之定義:

颱風強度之劃分是依據其中心附近最大風速而定:

(1)熱帶性低氣壓-中心附近最大風速等於或小於每小時 33浬(每秒17.1公尺)即等於或小於7級風。

(2)輕度颱風-中心附近最大風速每小時為34至63浬(或每秒 17.2至32.6公尺),相當於8至11級風。

(3)中度颱風-中心附近最大風速每小時為64至99浬(或每秒32.7至 50.9公尺)相當於12~15級風。

(4)強烈颱風-中心附近最大風速每小時在100浬(或每秒51.0公尺)以上,相當於16級或以上之風。

在太平洋上一年到頭,均可能有颱風發生,惟通常以7月至9月最多。根據過去紀錄,侵襲台灣之颱風,最早出現在4月下旬,最遲為11月;侵襲次數,則以7、8、9,三個月為最多。

(四)颱風之命名及編號

颱風在以往並無名字,普通都按每年發生次序編號,國際間並無統一規定。當同時有兩三個颱風發生時,常會不明所指,發生混淆,於是在民國36年(1947年)美國駐關島的聯合颱風警報中心 ( Joint TyphoonWarning Center,簡稱 JTWC ),開始對每次發生的颱風予以定名,以資分辨。定名的原則是北半球180度以西,按英文字母順序排列4組女性名字(每組21個名字,4組共計84個名字),週而復始,輪流使用;北半球180度以東,另定數組女性名字使用。至於南半球所發生之颱風,則用男性名字。如此即可分辨颱風所發生之區域和先後的次序而不致混亂。

民國68年(1979年)北太平洋西部再變更定名方式,颱風之名稱改變為男性、女性相間排列。民國79年(1990年)北太平洋西部之颱風名稱再度更換,且每組增加2個名字,使得颱風名稱的總數擴增為92個,民國85年(1996年)又更改颱風名稱,颱風之編號是用四位數字編列,前二位表示年代,後二位表示當年颱風的發生順序,例如「編號 9608 賀伯颱風」,即表示賀伯颱風為在公元 1996年(民國85年)在北太平洋西部所發生的第8個颱風。

世界氣象組織於公元1998年12月在菲律賓馬尼拉召開的第31屆颱風委員會決議,自公元2000年1月1日起,在國際航空及航海上使用之北太平洋西部及南海地區颱風統一識別方式,除編號維持原狀外(例如公元2004年第1個颱風編號為0401),颱風名字將全部更換,改編140個名字,共分5組,每組28個,分別由北太平洋西部及南海海域國家或地區中14個颱風委員會成員各提供10個,再由設於日本東京隸屬世界氣象組織之區域指定氣象中心(RSMC)負責依排定之順序統一命名。至於各國(或地區)轄區內部之颱風報導是否使用這些颱風名字,則由各國(或地區)自行決定。

由於新的140個颱風名字原文來自不同國家及地區,不僅包括過去慣用的人名,而且包括動物、植物、星象、地名、神話人物、珠寶等名詞,非按英文A至Z的排序,因而十分複雜而不規律。近年來每屆颱風委員會均會因發音或譯意等原因變更少數名字,民國95年(2006年)6月接獲報導變動第3組2個、第4組4個颱風之名字。茲將本區2006年最新之颱風名字列如表2,本表共分5欄即是5組,每組有28個名字,依序使用。最新版之颱風名字國際命名及中文音譯對照表如附表2-1,颱風名字國際命名及原文涵義對照表如附表2-2。

表2-1 西北太平洋及南海颱風中文音譯及國際命名對照表(2012年1月1日起生效)

來源 第1組 第2組 第3組 第4組 第5組
柬埔寨 丹瑞
Damrey
康瑞
Kong-rey
娜克莉
Nakri
科羅旺
Krovanh
莎莉佳
Sarika
中國大陸 海葵
Haikui
玉兔
Yutu
風神
Fengshen
杜鵑
Dujuan
海馬
Haima
北韓 奇洛基
Kirogi
桃芝
Toraji
卡玫基
Kalmaegi
莫吉給
Mujigae
米雷
Meari
香港 啟德
Kai-tak
萬宜
Man-yi
鳳凰
Fung-wong
彩雲
Choi-wan
馬鞍
Ma-on
日本 天秤
Tembin
烏莎吉
Usagi
卡莫里
Kammuri
柯普
Koppu
陶卡基
Tokage
寮國 布拉萬
Bolaven
帕布
Pabuk
巴逢
Phanfone
薔琵
Champi
納坦
Nock-ten
澳門 三巴
Sanba
梧提
Wutip
王峰
Vongfong
烟花
In-Fa
梅花
Muifa
馬來西亞 杰拉華
Jelawat
聖帕
Sepat
如麗
Nuri
米勒
Melor
莫柏
Merbok
米克羅尼西亞 艾維尼
Ewiniar
菲特
Fitow
辛樂克
Sinlaku
尼伯特
Nepartak
南瑪都
Nanmadol
菲律賓 馬力斯
Maliksi
丹娜絲
Danas
哈格比H
agupit
盧碧
Lupit
塔拉斯
Talas
南韓 凱米
Gaemi
納莉
Nari
薔蜜
Jangmi
米瑞內
Mirinae
諾盧
Noru
泰國 巴比侖
Prapiroon
韋帕
Wipha
米克拉
Mekkhala
妮妲
Nida
庫拉
Kulap
美國 瑪莉亞
Maria
范斯高
Francisco
海高斯
Higos
奧麥斯
Omais
洛克
Roke
越南 山廷
Son Tinh
利奇馬
Lekima
巴威
Bavi
康森
Conson
桑卡
Sonca
柬埔寨 寶發
Bopha
柯羅莎
Krosa
梅莎
Maysak
璨樹
Chanthu
尼莎
Nesat
中國大陸 悟空
Wukong
海燕
Haiyan
海神
Haishen
電母
Dianmu
海棠
Haitang
北韓 蘇納姆
Sonamu
普都
Podul
諾爾
Noul
敏督利
Mindulle
奈格
Nalgae
香港 珊珊
Shanshan
玲玲
Lingling
多爾芬
Dolphin
萊羅克
Lionrock
班彥
Banyan
日本 雅吉
Yagi
卡杰奇
Kajiki
柯吉拉
Kujira
康伯斯
Kompasu
瓦西
Washi
寮國 麗琵
Leepi
法西
Faxai
昌鴻
Chan-hom
南修
Namtheun
帕卡
Pakhar
澳門 貝碧佳
Bebinca
琵琶
Peipah
蓮花
Linfa
瑪瑙
Malou
珊瑚
Sanvu
馬來西亞 倫比亞
Rumbia
塔巴
Tapah
南卡
Nangka
莫蘭蒂
Meranti
瑪娃
Mawar
米克羅尼西亞 蘇力
Soulik
米塔
Mitag
蘇迪勒
Soudelor
雷伊
Rai
谷超
Guchol
菲律賓 西馬隆
Cimaron
哈吉貝
Hagibis
莫拉菲
Molave
馬勒卡
Malakas
泰利
Talim
南韓 奇比
Jebi
諾古力
Neoguri
柯尼
Goni
梅姬
Megi
杜蘇芮
Doksuri
泰國 芒庫
Mangkhut
雷馬遜
Rammasun
艾莎尼
Atsani
佳芭
Chaba
卡努
Khanun
美國 尤特
Utor
麥德姆
Matmo
艾陶
Etau
艾利
Aere
韋森特
Vicente
越南 潭美
Trami
哈隆
Halong
梵高
Vamco
桑達
Songda
蘇拉
Saola

表2-2 2012年西北太平洋及南海颱風國際命名及原文涵意對照表

來源 第1組 第2組 第3組 第4組 第5組
柬埔寨 Damrey Kong-rey Nakri Krovanh Sarika
女子名 花名 樹名 鳥名
中國大陸 Haikui Yutu Fengshen Dujuan Haima
海葵 兔子(玉兔) 風神 花名(杜鵑 海馬
北韓 Kirogi Toraji Kalmaegi Mujigae Meari
候鳥 花名 海鷗 彩虹 回音
香港 Kai-tak Man-yi Fung-wong Choi-wan Ma-on
機場名 水庫名 鳥名 建築物名 山名
日本 Tembin Usagi Kammuri Koppu Tokage
天秤座 天兔座 北冕座 巨爵座 蝎虎座
寮國 Bolaven Pabuk Phanfone Champi Nock-ten
高原 淡水魚 動物 樹名
澳門 Sanba Wutip Vongfong In-Fa Muifa
地方名 蝴蝶 黃蜂 煙火 花名
馬來西亞 Jelawat Sepat Nuri Melor Merbok
鯉魚 淡水魚 鸚鵡 茉莉 鳩類
米克羅尼西 Ewiniar Fitow Sinlaku Nepartak Nanmadol
暴風雨神 花名 女神名 戰士名 著名廢墟
菲律賓 Maliksi Danas Hagupit Lupit Talas
快速 經驗 鞭撻 殘暴 銳利
南韓 Gaemi Nari Jangmi Mirinae Noru
螞蟻 百合 薔薇 銀河 鹿
泰國 Prapiroon Wipha Mekkhala Nida Kulap
雨神 女子名 雷神 女子名 玫瑰
美國 Maria Francisco Higos Omais Roke
女子名 男子名 無花果 漫遊 男子名
越南 Son Tinh Lekima Bavi Conson Sonca
山神 樹名 山脈名 風景區名 鳥名
柬埔寨 Bopha Krosa Maysak Chanthu Nesat
花名 樹名 花名 漁民
中國大陸 Wukong Haiyan Haishen Dianmu Haitang
美猴王 海燕 海神 女神名 海棠
北韓 Sonamu Podul Noul Mindulle Nalgae
松樹 柳樹 紅霞 蒲公英 翅膀
香港 Shanshan Lingling Dolphin Lionrock Banyan
女子名 女子名 白海豚 獅子山 榕樹
日本 Yagi Kajiki Kujira Kompasu Washi
摩羯座 劍魚座 鯨魚座 圓規座 天鷹座
寮國 Leepi Faxai Chan-hom Namtheun Pakhar
瀑布名 女子名 樹名 河流 淡水魚名
澳門 Bebinca Peipah Linfa Malou Sanvu
牛奶布丁 寵物魚 花名 珠寶 珠寶
馬來西亞 Rumbia Tapah Nangka Meranti Mawar
棕櫚樹 鯰魚 波羅蜜 樹名 玫瑰
米克羅尼西 Soulik Mitag Soudelor Rai Guchol
酋長頭銜 女子名 著名酋長 石頭貨幣 香料名
菲律賓 Cimaron Hagibis Molave Malakas Talim
野牛 迅速 硬木 強壯有力 刀刃
南韓 Jebi Neoguri Goni Megi Doksuri
燕子 浣熊 天鵝 鯰魚 猛禽
泰國 Mangkhut Rammasun Atsani Chaba Khanun
山竹果 雷神 閃電 芙蓉花 波羅蜜
美國 Utor Matmo Etau Aere Vicente
颮線 大雨 風暴雲 風暴 男子名
越南 Trami Halong Vamco Songda Saola
薔薇 風景區名 河流 紅河支流 動物名

 

(五)颱風的生成原因:

在熱帶海洋上,接近海面的空氣因為受太陽照射而溫度較高,使海水蒸發的水氣也增多。因為大量水氣散布在空氣中,所以熱帶海洋上的空氣溫度高、濕度大。這種溫濕空氣因為溫度高而膨脹,因為膨脹而密度減小,加以赤道附近風力微弱,所以很容易產生上升現象,同時四周之較冷空氣流入補充空出來的空間,然後再受熱上升,如此循環不已,就是所謂對流作用,終必使整個氣柱成為重量較輕、密度較小之空氣,這就形成了一個所謂熱帶性低氣壓。在夏季,因為太陽直射於赤道以北地區,來自南半球之東南信風侵入北半球而轉成西南季風,和北半球的東北信風相遇,更迫使輻合帶空氣上升,增加對流作用。再因西南季風和東北信風方向不同,秉性不同,相遇時造成擾動產生旋渦。

這種西南季風和東北信風相遇所造成的擾動,和對流作用相輔相成,使已形成為低氣壓之旋渦繼續加深,也就是使四周空氣流動更快,風速加大,於是颱風初步形成。

(六)颱風之結構:

颱風範圍很大,普通半徑有200~300公里,在天氣圖上,我們僅能用密集近似圓形等壓線來表示颱風的位置和暴風範圍。從氣象衛星所攝照片可以看出颱風的頂部是大致圓形呈螺旋狀旋轉著的雲,颱風內的風向在北半球是繞颱風中心作反時針方向旋轉(在南半球則繞中心作順時針方向旋轉)。在颱風內部,過去由氣象偵察飛機從各種不同的高度、不同的方向,飛進颱風內部觀測的結果,得知颱風大致為一半徑甚大的雲柱,自頂端至地面的高度不等,曾觀測到有18,000餘公尺之高,這龐大的雲柱中央無雲或雲層很薄,沒有風雨現象,這就是颱風眼。從颱風眼向外,離開颱風眼不遠處,雲層最厚而風雨亦最大,再向外風雨漸弱。

颱風的生命期短者只1~2天,長者可達二星期,自初生至消滅平均約4~5天。根據統計平均一年約有3~4個颱風侵襲台灣的紀錄。

(七)颱風警報發布與警報標誌

(1) 海上颱風警報:預測颱風之7級風暴風範圍可能侵襲台灣或金門、馬祖100公里以內海域時之前24小時,即發布各該海域海上颱風警報,以後每隔3小時發布1次,必要時得加發之。這時中央氣象局及各氣象站所懸的警報標誌是:日間掛黃色旗2面,夜間亮綠色燈2盞 。

(2) 陸上颱風警報:預測颱風之7級風暴風範圍可能侵襲台灣或金門、馬祖陸上之前18小時,即發布各該地區陸上颱風警報,以後每隔3小時發布1次,必要時得加發之。這時的警報標誌是:日間掛黃色旗3面,夜間亮綠色燈3盞。

(3) 解除颱風警報:颱風之7級風暴風範圍離開台灣或金門、馬祖陸上時,即解除陸上颱風警報;7級風暴風範圍離開台灣或金門、馬祖近海時,即解除海上颱風警報。颱風轉向或消滅時,得直接解除颱風警報。這時的警報標誌是:日間將黃旗降下,夜間則將綠色燈熄滅。

颱風發生於台灣或金門、馬祖近海,或颱風之暴風範圍、移動速度、方向發生特殊變化時,得即發布海上或陸上颱風警報,必要時並得同時發布海上及陸上颱風警報,不受前項各款之限制。

(八)颱風造成那些災害?

颱風唯一的利處是能帶來豐沛的雨水,台灣在夏季有60%的雨水來自颱風,倘若沒有颱風,台灣將嚴重缺水,民國69年的幾次颱風都在遠方掠過,未曾為台灣帶來雨水,因此台灣各地當年普遍出現乾旱現象。

但是颱風所造成的災害卻相當多,這裡逐項略加說明如下:

(1)暴風:由於風之壓力直接吹毀房屋建築物、吹毀電訊及電力線路、吹壞農作物如高莖作物,並使稻麥脫粒等,強風是颱風造成災害的主因。

(2)焚風:使農作物枯萎。

(3)鹽風:海風含有多量鹽分吹至陸上,可使農作物枯死,有時可導致電路漏電等災害。

(4)海浪:狂風時必有巨浪,颱風所產生之巨浪可高達10~20公尺,在海上造成船隻翻覆沉沒亦時有所聞,此外,波浪逐漸侵蝕海岸而生災變。

(5)暴潮:暴風使海面傾斜,同時氣壓降低,致使海面升高,而導致沿海發生海水倒灌。

(6)暴雨:摧毀農作物,使低窪地區淹水。

(7)洪水:山區暴雨,常引起河水高漲,河堤破裂而發生水災,沖毀房屋、建築物,並毀損農田。

(8)山崩:暴雨時沖刷山石,使山石崩落,擊毀房屋、死傷人畜、阻礙交通,沿山之公路常發生此種災害。

(9)土石流:暴雨夾帶崩坍的土石向下輸送,常使河道涮深及兩岸崩坍,下游土石堆積亦會埋沒道路、房屋及良田。

(10)病蟲害:水災後常發生蟲害、病害,損毀農作物。

(11)疫病:水災後常易發生傳染病,如痢疾、霍亂。

(九)防颱常識

(1)聽到廣播電臺或看到電視臺播出中央氣象局發布的颱風警報後,應保持鎮靜,注意居處是否在警戒範圍內,並從速完成防颱措施。

(2)隨時撥聽「 166」、「 167」氣象服務電話,或收聽廣播電臺、電視播報的最新颱風消息,亦可利用電話機、傳真機、個人電腦或工作站等設備,透過傳真回覆系統( FAX ON DEMAND )、電子佈告欄( BBS )及全球資訊網( WWW )等各種不同管道隨時取得最新颱風消息。切勿聽信謠言,傳播謠言。

(3)颱風來臨前,應檢修屋頂、門窗及牆壁,並使排水溝保持通暢,以免積水。花木果樹應剪修或加支架,屋外懸掛的廣告、招牌以及雜物應即取下或釘牢,以防被暴風吹毀、破壞屋瓦、電線及傷害人畜。

(4)準備電晶體收音機、照明用具、蠟燭、火柴,並儲存足夠兩三天用的飲水、食物與燃料,以防斷電、停水與缺糧。此外,颱風來襲前檢修電路,颱風侵襲時注意爐火有無熄滅,以嚴防發生火災。

(5)海上颱風警報發布後,所有海上作業或靠岸船隻應確實做到防颱安全措施,並隨時收聽台灣區漁業廣播電台和基隆及高雄漁業播報專機或其他廣播電台播報的最新颱風消息,並注意港口颱風旗幟或燈號。

(6)海上陸上颱風警報發布後,住在低窪、海邊地區及靠近山邊房舍居民應趕緊遷往安全地帶,以防浪(暴)潮、淹水、土崩、山洪及房屋倒塌。

(7)颱風侵襲期間儘量避免外出,以策安全。

(8)颱風眼經過時,暫時會風消雨息,千萬別以為颱風已過而外出,因幾十分鐘後暴風雨會再度侵襲。

(9)電線被風吹落,最易走火觸電,危險得很,應立刻通知電力公司派員搶修。

(10)對受災傷患及被困婦孺,能搶救請迅速搶救,如無法搶救請立刻通知警察機關或民防單位設法協助。


13. 台灣各地一些特異的天氣現象?

台灣四面環海,西鄰東亞大陸,東為廣大的太平洋。雖然地處亞熱帶,四季不像北方大陸那樣分明,但是冬季,當源自西伯利亞寒流來襲時,常常會出現10℃以下的低溫,在3000公尺以上高山瑞雪可見;到了夏天則在太平洋副熱帶高氣壓控制之下,天氣炎熱異常,35℃以上的高溫更是常見,時而還有來自熱帶海洋的颱風侵襲,因此以氣象萬千來形容台灣的天氣變化實不為過。加上本島獨特的地形,中央山脈縱貫南北,成為天然屏障,更增加氣象變化的複雜性,也因此隨著不同的季節變化,產生了一些特殊的天氣現象;其中有些現象,先民已有了入微的觀察,並給予相當貼切而有趣的名稱,流傳至今。例如「火燒風」、「落山風」、「西北雨」、「瘋狗浪」等。現以氣象觀點,分別對這些具有本土特色的天氣現象,逐一介紹如下:

(一)火燒風高溫乾燥

1988年 5月 7日在東海出現一個很深的低氣壓,台灣上空吹著強勁的偏西風,當天中午 12時中央氣象局台東氣象站測得氣溫為33.5℃,相對濕度56%。下午13時開始氣溫快速上升,到了14時出現 39.7℃高溫,打破了台灣各地過去91年以來的歷史最高氣溫紀錄,此時相對濕度亦下降至26%,在短短二小時內氣溫驟升 6.2℃ 。在同一時刻,位於中央山脈西側的台中氣溫為 33.8℃ ,比台東低了 5.9℃ 。這種現象在 5月份梅雨季節初期尤屬罕見。在夏季當颱風通過台灣東北部及北部近海時,台東地區亦有類似現象出現。由於此種現象發生時,台東地區所吹的風既乾燥且熱,令人有火燒似的感覺,故當地居民稱之為「火燒風」。

台東因位於偏西風的背風面,源自華南的潮濕空氣,遇到高達3000公尺以上的中央山脈被迫抬升,因膨脹冷卻作用,使其所含水氣凝結成雲或雨降落於迎風面,剩下乾空氣翻越中央山脈而下,經由絕熱壓縮過程,產生異常增溫作用,而形成俗稱之火燒風。國外亦有類似的現象,在阿爾卑斯山區稱為焚風,在美國洛磯山東麓稱為欽若克風。

(二)落山風沿坡俯衝

在冬季,當東北季風盛行的時候,位於台灣南部的屏東枋山、楓港至恆春一帶,常出現持續性的異常強風。如1987年11月28日至12月 1日,在強烈寒潮侵襲下,恆春地區連續颳了四天的強風,其中在29日最大風速曾高達 37.2 m/s(相當於 13級風),電線桿被強風吹倒,造成區域性斷電及斷水,七成以上農作物不是傾倒,就是枝葉變成焦黑損失慘重。在此期間由氣象局花蓮氣象站的高空觀測資料顯示,台灣東部由地面至2000公尺處多東風,從台灣的地形來看,中央山脈由北向南延伸至恆春半島,到了枋山以南地勢低降,平均高度多在1000公尺以下。由於東風層深厚,不受地形阻擋,可越過中央山脈南端,沿著山谷西側坡度下衝,在枋山、楓港至恆春一帶造成強勁的下坡風,當地居民稱此種風為落山風。此次落山風出現期間,恆春地區氣溫不僅未明顯上升,反有下降的現象,與火燒風成因截然不同。

(三)火焰山陰晴分界

在冬季,東亞大陸主要在蒙古高氣壓控制之下,長江以北吹著寒冷的北風或西北風,到了江南,風向轉成東北,台灣正位於蒙古高壓的東南緣,因此經常吹著東北風,這也就是所謂的東北季風。過去實際的高空風觀測紀錄顯示,冬季影響台灣的東北季風的厚度隨著蒙古高壓的強弱變化而異。在東北季風強時,由地面可伸展至三公里高空,弱時往往不到一公里,平均厚度約在一公里半。

久居台灣北部的人,都會注意到,冬季陰雨的日子特別長,但在中南地區每年進入10月以後,一直到翌年的梅雨季來臨前,天氣總是晴朗難得有幾天下雨的日子。南北天氣差異形成強烈的對比。在冬天,曾在高速公路行車的人可能都有經驗,當車子由北部南下時,沿途天空總是那麼陰沈,尤其到了苗栗三義一帶,經常雲霧瀰漫,有雲深不知處的感覺;然而一過火焰山,下坡到了大安溪橋,暖和的陽光乍現,眼前呈現另一片蔚藍的天空,不禁令人心情開朗起來。

為什麼僅一山之隔天氣會有這麼大的差異呢?因為冬季挾帶冷濕空氣的東北季風的厚度多在二公里以下,在台灣東北部受到高度二公里以上之中央山脈、雪山山脈所阻擋,到了火焰山(海拔高度約 600 公尺)一帶已成強弩之末。除非東北季風特別深厚,一般因地形作用,在迎風面所產生的低層雲及地形雨,不易翻山而過影響到台中地區。因此,火焰山成了天然的分界,山南與山北的自然景象迴異。

(四)西北雨眾說紛紜

在台灣民間有一句諺語:「西北雨落不過田畔」,可以說已把西北雨的特徵描述得入木三分。所謂的西北雨,實際上是指夏季午後,因空氣受太陽輻射加熱作用,所產生的氣團性雷陣雨。這種熱雷雨,在氣象上屬於中小尺度對流天氣系統。

其水平涵蓋範圍,一般小者僅一、二公里,大者可達數十公里,降雨時間短者數分鐘,長可持續一小時,因此所造成的降雨都是非常局部的。有人曾親身經驗,在上中學的時候,有一次午後發生雷雨時,在北一女操場,一邊下著雨,另一邊出著太陽,一時蔚為奇觀。這種夏天常發生的氣團性熱雷雨,以台北為例,常可一連三個下午,且時間有時逐日提前,有時逐日延後,此一現象十分有趣。

「西北雨」這一詞的首兩字「西北」,似有指方位的意思,老一輩人叫「落西北」,不含「雨」字,顯然其中另有含意。在《新編台語溯源》中,對「西北雨」一詞的出處,有富饒趣味的闡述:有補傘老人指稱西北雨為「獅豹雨」的訛音,因這種雨來勢兇猛,有如獅豹奔騰;另有老農夫認為是「三八雨」的變音,因這種雨來臨時,好似一個「三八」婦人,幾近瘋狂,蠻不講理。此兩種傳說,均缺乏考據。而另有一種說法是,「西北雨」都在午後太陽「西」斜時發生,這就是「西」字的出處,而「北」字代表水(北方壬癸水),並無方位的意義。「西北雨」就是指太陽西斜後降的雨水,此一說法,似乎已給「落西北」一詞作了較合理的詮釋。

(五)瘋狗浪突如其來

1987年 1月19日有6人在鼻頭角海邊垂釣,被突然興起的大浪捲入海中,其中3人不幸失蹤。1987年 9月 8日傑魯得颱風侵襲台灣南部的前一天,在恆春貓鼻頭海邊亦有類似的意外事件發生。在冬季冷鋒過境、東北季風盛行時,或夏季颱風來臨之前,北部沿海常會有突起的浪潮發生。每次連續出現三個大浪,持續約二、三分鐘,隨後趨於平靜,經過一段時間浪潮突然再起,有如瘋狗似的,故當地漁民稱之為「瘋狗浪」。由於這種現象發生非常突然,往往事先毫無明顯徵兆,沒有經驗的人在海邊垂釣,遇上這種突如其來的浪潮侵襲,往往會因躲避不及而遭巨浪吞噬。

這種瘋狗浪的產生原因,一種可能的推測與氣壓系統所激發的長浪有關,由於長浪傳播速度較快,到達沿海時,因沿海海底變淺而使浪高波幅倍增。其真正成因仍待深入研究。

(六)玉山風口寸步難行

玉山現闢為國家公園之一,喜愛爬山者都以攀登此「百岳之首」為最大目標。而玉山風口為前往玉山北峰中央氣象局玉山氣象站所必經之途,過去曾有一名氣象觀測員,行經於此不幸失足殉難,因此玉山風口險惡之名不徑而走。曾攀登玉山山友,大概都知道,過了排雲山莊,上至三千六百公尺以上,因氣寒天乾,寸草不生,沿途均為碎石坡,行走需步步為營。而玉山風口最險惡期間,通常係出現於冬季。因冬季3000公尺以上高空風向均為來自西南,此時強勁西南風恰自玉山主峰與其西峰間的楠梓仙溪上方縱谷,順勢北上,吹向東北方老濃溪上游八通關方向之縱谷,氣流經過「玉山風口」呈排山倒海之勢。風力大時可達14~17級,有如強烈颱風,令人寸步難行,必須匐伏前進。玉山山頂一帶空氣稀薄,氧氣不及地面十分之七。由風口到北峰的斜坡陡峭,約在60度至70度之間,長達 300公尺以上,攀登時,遇到陣陣強風迎面吹來,使人幾乎無法呼吸,往往必須三步一停,五步一歇才能前進;加上冬季冰雪期間,坡面冰凍或積雪,碎石易於滑動,更是險象環生,無怪山友冬季攀登玉山時,視玉山風口為畏途。


14. 靄?

靄為細微之吸濕性小水滴,懸浮於空氣中,使水平能見度在一公里以上者。靄又名輕霧,相對濕度較霧為低,大致而言,在75%以上,但甚少達100%。靄多呈灰色,濃度較高時,則呈白色,與霧接近。


四、氣候現象

1. 聖嬰現象?

「聖嬰」一詞源自西班牙文 El Niño,英文翻譯為 Christ Child,意為上帝之子。此詞乃南美秘魯漁民用以稱呼發生於聖誕節時期,其鄰近熱帶太平洋海域海溫及洋流異常變化之現象。

一般正常氣候下,熱帶太平洋東部之氣壓場高於西部,此一東西壓力差異,產生熱帶東風帶,並帶動東太平洋之洋流西行,西行洋流受日曬加溫後,聚集於中、西太平洋。於東太平洋,海洋深處之低溫海水上湧補充西行之洋流,此一上湧洋流 ( 稱湧升流 ) 含豐富養分,遂吸引大批魚群聚集,造就了秘魯及鄰近諸國漁業之發達,而海鳥亦隨魚群湧現而聚集,其排泄物則成為當地農業的主要肥料來源。

在「聖嬰」現象出現期間,東太平洋之氣壓場降低,而西太平洋之氣壓場卻增高,此氣壓場的改變使熱帶東風帶減弱,甚至轉為西風帶,於是東太平洋之洋流不再西行,甚者中、西太平洋之海水東流,受熱增溫後聚於東太平洋海域,熱帶太平洋海溫呈現出東高西低之變化。聚於東太平洋的高溫海水,抑制該區深處低溫海水上湧,於是魚群聚集數量減少,海鳥出現之數量亦銳減,使該區域的漁、農業均蒙受相當程度的損失。

「聖嬰」現象之特徵為東、西太平洋海溫溫差的逆向改變,其直接伴隨之大氣變化則是氣壓場上蹺蹺板式的東西振盪。當海溫變化呈現東高西低時,氣壓場變化則為西高東低,反之若海溫變化為東低西高,氣壓場則呈西低東高之改變。上述之氣壓場變化,氣象界慣以南太平洋東部之大溪地和西部位於澳洲之達爾文,兩者間氣壓場的差異值為指標來顯示,並將此振盪取名為「南方振盪」 ( Southern Oscillation ) ,而「聖嬰」( El Niño ) 和「南方振盪」 ( Southern Oscillation ) 此一相隨而生之大氣、海洋變化現象,則被合稱為 ENSO。

「聖嬰」現象所能造成之異常氣候變化,可以下列簡單之物理過程來說明。海溫增高對氣候變化之影響,恰如爐火加熱盛於鍋內的水,海溫有如爐火,大氣有如鍋內的水。在「聖嬰」年,當熱帶東太平洋海溫異常增高時,洋面上方之大氣,伴隨著海洋來之水氣,受熱上升,經由對流成雲後降雨。為了均衡東太平洋區空氣之上升,海溫降低之熱帶西太平洋上空之空氣遂下沉,造成地表壓力增加並抑制降雨。因此,「聖嬰」年之一般氣候變化概況為:熱帶東太平洋區,海溫增高,空氣受熱上升,地表壓力降低,降雨增加,發生水災之機會增高;熱帶西太平洋區之氣候變化則與東太平洋區相反,在印尼、菲律賓、澳洲北部較易導致乾旱。

「聖嬰」現象約每 2年至 7年發生 1次,其生命週期歷經發展、成熟、衰退等期,前後可達一年半到二年之久。在過去20年來,較顯著的「聖嬰」現象共發生 4次,其中以 1982 - 83;年之海溫變化最大,於是也導致最嚴重的災害。據估計,西太平洋區之南亞國家和澳洲,在該期間由於乾旱及衍生而出的火災,共造成35億美元左右的損失,另一方面,東太平洋區之美洲國家,受損於水患之財物也有25億美元之鉅。由此可見,「聖嬰」現象所能造成之災害,實不容忽視。

有鑑於「聖嬰」現象對人類生命財物能造成重大之損害,世界各主要氣象中心均積極投入與「聖嬰」相關之氣候問題的研究領域,中央氣象局也正加緊推動「短期氣候預報」之研究計劃,現階段工作重點之一為分析評估「聖嬰」對臺灣氣候所造成之變化特性,及此特性之可預報度,而最終目標,則是建立起臺灣地區短期氣候變化的預報作業。

欲知更多關於「聖嬰」現象之參考資料,可參閱下列書刊及網站:

1. 吳明進,1986:聖嬰/南方振盪現象,科學月刊第17卷第 2期,107頁至112頁。
2. SCIENCE 1983:VOL222, NO. 4629, 1189-1210。
3. S. George Philander, 1990, El Niño, La Niña, and the Southern Oscillation,Academic Press, 293PP.
4. 美國氣候預報中心網站 ( Climate Prediction Center, NOAA, USA)
http://www.ncdc.noaa.gov/


2. 反聖嬰現象?

反聖嬰係為聖嬰 ( El Niño ) 之相對詞, La Niña 一詞源自西班牙文,其意為女嬰。兩者均是指在赤道東太平洋區域,海溫及洋流之異常變化現象。以赤道南北緯 5°西經120°至170°間為觀測範圍 (即 Niño 3.4 區域),並使用5個月海面溫度之移動平均值作計算,若高於氣候標準平均值 0.4 C時視為聖嬰現象,若低於氣候標準平均值 0.4°C 時則視為反聖嬰現象 ( 參見Kevin E. Trenberth , 1997;" The Definition of El Niño ", Bulletin of theAmerican Meteorological Society, Vol 78, No. 12,p.2772 )。一般正常氣候下,熱帶太平洋東部之氣壓場高於西部,此一東西壓力差異,產生熱帶東風帶,並帶動東太平洋之洋流西行,在反聖嬰現象時期則是特別強化其海溫之對比。使得以上現象益為強烈,因為海水溫度之變化是影響大氣氣候變動之重要因素之一,是以在聖嬰時期之異常氣候情況可能呈現反常之涼夏或暖冬,但在反聖嬰時期則可能變為加強四季之特性,即是熱夏與寒冬。


3. 季風的成因?

冬季大陸較海洋寒冷,所以陸地上空氣的密度比較大,氣壓也比海洋上高,於是風從大陸吹向海洋。夏季的情形正好相反,大陸遠較海洋為熱,空氣密度小,風從海洋吹向大陸,這種隨冬夏季節大規模轉變方向的風就稱為「季風」。

季風以亞洲的南部和東部最為顯著,因為亞洲內陸,於夏季時,地面接受太陽熱量後,溫度迅速增高,形成一廣大的低壓區,使得印度洋上之空氣吹向陸地,這種氣流在亞洲被稱為「西南季風」。西南季風可將潮濕的海洋空氣帶入亞洲內陸地區,產生連綿的降水,為印度中南半島等地區帶來豐沛的雨量,有時候甚至豪雨成災。

冬季時,高壓在寒冷的亞洲大陸上發展,大量寒冷而乾燥的空氣自大陸吹出,一直要到遠離陸地到洋面之後,才能吸收較多的水份。在大陸東岸,北緯30度以南地區,東北風盛行稱為東北季風。冬天,大陸高氣壓南下,伴隨前緣的冷鋒面通過東海到達台灣附近海域時,即帶來東北季風,其風力常相當強勁。台灣北部及東北部在受東北季風影響的季節裏,經常呈現陰霾有小雨的天氣。

季風以亞洲的南部和東部為最強盛,因為亞洲是地球上最大的陸地,其他有季風現象的地區尚有西班牙、澳洲北部、地中海以外的非洲、美國西岸和智利等地。


4. 台灣之梅雨?

就氣候而言,每年五、六月為台灣之梅雨季,梅雨期間天氣以陰雨為多,但偶而也會有不下雨的好天氣出現。台灣梅雨之產生係由於在此季節大陸冷氣團與太平洋暖氣團勢力相當,常在華南至台灣、琉球一帶相持不下,形成滯留鋒(又稱梅雨鋒);鋒面帶上常有低氣壓擾動發生並伴隨中到大雷陣雨,為台灣地區帶來豐沛雨水。

梅雨之名起源於六、七月間中國江南一帶梅子成熟季節連綿降雨而得,由於久雨不晴,器物容易發霉,又稱霉雨。


五、人造雨

1. 人造雨之原理?

在對流層裡,大氣溫度隨高度增加而下降,因此形成雲所在的高度越高則溫度愈低,高度愈低則溫度越高。雲的溫度高於0℃時稱為暖雲,低於0℃時稱為冷雲。在暖雲裡,小水滴經由碰撞與合併過程,變成大水滴,終至克服雲內浮力而掉離雲底,成為地面上的降雨。同樣的,在冷雲中,冰晶成長至能克服雲內浮力時而掉離雲底,在降落過程中經過0℃高度時,融解為水滴,亦成為地面上降雨。當雲內水滴太小或缺乏冰晶而無法降雨時,我們利用人工方法去產生冰晶或使小水滴長大,促使其產生降雨現象,稱為人造雨。暖雲造雨方法很多,如在雲中噴灑水滴、吸濕性藥粉與液體(氯化鈉)等,透過碰撞與合併過程使水滴成長,終至降落成雨。冷雲造雨方法亦多,但最常使用乾冰或碘化銀,此主要乃因為乾冰溫度為-78℃,在缺乏冰晶的冷雲內,撒播乾冰使其溫度驟降,因而不必藉助冰晶核的情況下,將過冷水滴轉變成冰晶,透過冰晶成長過程終至成雨。碘化銀為非常有效的冰晶核,在冷雲內缺乏冰晶的情況下加入碘化銀充當冰晶核,可促使-5℃以下的水滴凝固為冰晶,再藉由水滴與冰晶共存時的冰晶成長過程而形成降雨。


2. 人造雨實施方式?

人造雨理論基礎為在雲中撒播人工之雲種,使降雨機會及降雨量增加。所以應選擇適當之氣象條件,撒播人造冰晶核至雲中,加強結核效率,促使降雨發生,一般可分為地面造雨與空中造雨兩種方法。

(1)地面造雨法

利用地面造雨器(圖 1)燃燒碘化銀溶液,使碘化銀煙粒隨熱氣飄升達高空以充當冰晶核。當碘化銀煙粒上達雲內過冷水滴層,可使過冷水滴凝固為冰晶,經由冰晶成長過程,終至掉落成雨。

地面造雨器外觀

圖 1 地面造雨器外觀

(2)空中造雨法

利用飛機(圖 2)在雲中撒播碘化銀或乾冰雲種,由於撒播之雲種可精確被送達足夠低溫之雲中,故一般造雨效果比地面造雨法為佳。

CESSNA 421 造雨專機及其側翼下方之碘化銀燃燒器

 

 

 

 

 

 

 

圖 2 CESSNA 421 造雨專機及其側翼下方之碘化銀燃燒器


3. 人造雨的成效如何?

根據氣象研究人員多年來各種人造雨試驗累積經驗評估顯示,經由長期規劃實施地面燃燒碘化銀溶液之人造雨方式,平均約可增加10%降雨;若使用空中造雨方式,於適當的對流性雷雨胞內撒播碘化銀,平均約可增加20%降雨。然而人造雨之成效,仍受各地區氣象條件、執行技術及行政配合等綜合因素影響,而呈現某些不確定性。