[試題] 108-2 莊振義 氣候學及實習 期中考
課程名稱︰氣候學及實習
課程性質︰(地理系大二)必修
課程教師︰莊振義
開課學院：理學院
開課系所︰地理環境資源學系
考試日期（年月日）︰2020/04/20
考試時限（分鐘）：300分鐘(take home exam)
試題 :
1. (10%)請以文字敘述的方式(請不要推導公式)，說明在課堂之中，我們如何
推出Dry adiabatic lapse rate (9.8度C/Km)。請清楚說明相關假設及使用
的觀念。
2. (各5%)試簡要回答下列有關雲與降水的問題
(1)試解釋在暖雲(warm clouds)系統中，雨滴(cloud drops)逐漸變大的過程。
請說明雨滴大小如何影響這個過程的效率？
(2)請以圖示和相關文字說明在冷雲系統中(cold clouds/cool clouds)的白吉
龍過程(the Bergeron process)
3. (20%)研究人員在某一個以黏土(clay)為主要成分的乾燥農地進行實驗，量測
到以下相關的能量數值：
平均入射短波輻射(incident/downward shortwave radiation) = 550Wm^-2
平均入射長波輻射(downward longwave radiation) = 420Wm^-2
地表溫度(surface temperature) = 35度C
(1)(4%)請計算淨輻射(net radiation) 為多少？
(2)(4%)如果這片農地在經過灌溉，地表淹滿水(水深20cm)，地表溫度降為25度
，假設其平均入射短波以及平均入射長波輻射維持不變，試問其淨輻射量將
變為多少？
(3)(4%)如果這片農地在經過種植水稻之後，在接近收成期間，地表溫度變為30
度，假設其平均入射短波以及平均入射長波輻射維持不變，試問其淨輻射量
將變為多少？
(4)(8%)請至少使用150字，討論上述相關變化(可討論機制、影響等各方面)
4. (20%)試回答下列有關大氣壓力的問題
(1)試由圖形以及相關基本定義說明geostrophic flow與gradient flow之間的
差異
(2)在討論高空大氣壓力分佈的情況時，常會使用constant pressure surface
height說明高空壓力的空間分布。試討論
(a)不同緯度地區的500mb height之分布變化
(b)不同季節(如冬/夏季)同一緯度地區，海洋與大陸500mb height之相對高
低
5. (40%)假設某測站位在海平面高度，地面溫度為25.0度C，大氣壓力為100kPa
，露點溫度為21.0度C。以探空氣球量測，在其正上方500公尺處大氣溫度為
21.5度C
(1)(10%)請計算此測站處的水氣壓力(vapor pressure)、飽和水氣壓力(
saturated vapor pressure)、相對溼度(relative humidity)、比濕度(
specific humidity)，以及空氣密度(air density)。
(2)(10%)請計算上方500公尺之：大氣壓力(air pressure)、水氣壓、相對濕度
、比濕度以及空氣密度
(3)(5%)請問此大氣為絕對穩定(absolute stable)、絕對不穩定(absolute
unstable)還是條件型不穩定(conditional unstable)？
在離地多高處，空氣中的水氣會達到飽和？
(4)(5%)請問在這個系統中，是否會產生自由對流(free convection)？
如果會的話，產生自由對流的高度為多高？
(5)(5%)假設這個測站旁，一個空氣塊受到風場的推動，沿著當地的地形抬升到
2500公尺高，請問此時空氣塊的溫度為多少(假設上方的大氣環境條件如上
面題目所述)？
(6)(5%)承上題，如果接下來這個空氣塊由2500公尺高，降至海平面高度，請問
此時空氣塊的溫度為多少？露點溫度以及相對濕度分別為多少？
註 可使用程式語言計算
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