環境氣象學

序

第一章 地球的大氣
1.1 大氣的成分
1.2 大氣的垂直結構
1.3 大氣的演化
1.4 天氣及氣候
1.5 氣象學簡史

第二章 溫暖地球及大氣的能量
2.1 基礎熱力學回顧
2.2 熱傳遞機制
2.3 太陽及地球的輻射
2.4 太陽輻射的衰減
2.5 全球的能量平衡
2.6 溫室效應

第三章 季節、日照量及日常溫度
3.1 季節變化的原因
3.2 影響日照量的因素
3.3 近地面日常溫度的變化
3.4 風寒及溼度效應

第四章 大氣水分
4.1 飽和水氣壓
4.2 溼空氣及溼度
4.3 水滴的飽和水氣壓
4.4 溫度、溼度與露點
4.5 溼度、緯度與高度
4.6 乾溼計
4.7 改變溼度的方法

第五章 凝結：露、霜、霧及雲
5.1 凝結核
5.2 露和霜
5.3 霧和霾
5.4 雲及雲的分類
5.5 雲形成原因
5.6 對流雲底高度估算
5.7 雲底高及雲量觀測
5.8 衛星觀測

第六章 大氣穩定度及雲的發展
6.1 乾絕熱及溼絕熱直減率
6.2 大氣穩定度
6.3 穩定與不穩定的空氣
6.4 熱浮力判斷大氣穩定度
6.5 動態穩定度
6.6 雲的發展
6.7 絕熱圖及高空分析

第七章 降水：雨及雪
7.1 降雨及降雪過程
7.2 人造雨
7.3 降水量測

第八章 大氣運動：氣壓、力及風
8.1 地面及高空氣壓圖
8.2 力與運動方程式
8.3 高空風
8.4 近地面風
8.5 熱力風
8.6 大氣運動的分類
8.7 風力及風向

第九章 大氣邊界層
9.1 概述
9.2 大氣邊界層的結構及演變
9.3 高氣壓及低氣壓的影響
9.4 高氣壓及低氣壓的天氣

第十章 全球大氣環流
10.1 大氣環流的形成及模式
10.2 實際氣壓場及風場
10.3 隨季節變動的氣壓帶及風帶
10.4 南北半球中緯度的高空均為西風
10.5 對流層頂噴流
10.6 大氣與海洋的交互作用

第十一章 局部及區域風場
11.1 局部風
11.2 季風
11.3 沙漠風
11.4 沙塵暴

第十二章 氣團、鋒面及東亞沿岸概況
12.1 氣團
12.2 鋒面
12.3 東亞沿岸的氣團及鋒面
12.4 移動性高氣壓及週期性天氣變化
12.5 梅雨

第十三章 中緯度氣旋
13.1 極鋒理論
13.2 壓力系統的空間結構
13.3 溫壓場配置對氣旋與反氣旋發展的影響
13.4 高空長波及高空氣流的角色
13.5 渦度運動學的解說
13.6 阻塞系統
13.7 極性低壓

第十四章 雷雨及龍捲風
14.1 普通雷雨
14.2 劇烈雷雨
14.3 紅色小精靈及藍色噴流
14.4 龍捲風

第十五章 颱風及颶風
15.1 概述
15.2 颱風的結構
15.3 颱風的熱力及動力特性
15.4 颱風的形成及發展
15.5 東亞地區颱風的行進路線
15.6 颱風與中緯度氣旋的比較

第十六章 全球氣候
16.1 氣候形成因素
16.2 全球氣候帶劃分法
16.3 潤溼熱帶氣候
16.4 乾燥氣候
16.5 溫帶氣候
16.6 寒冷氣候
16.7 極地氣候
16.8 高地氣候

第十七章 空氣污染氣象學
17-1 影響空氣品質的氣象因素
17.2 其他因素

參考資料
附錄1 標準大氣
附錄2 公制單位
附錄3 天氣符號
附錄4 索引－中文
附錄5 索引－英文縮寫

 

序

　　近年來民眾普遍關切大氣污染問題，大氣中的污染物，無論是氣相或粒狀，皆與氣象條件息息相關。行政院環境保護署長期監測數據顯示，空氣品質指數（AQI）呈季節性的變化，例如高雄市AQI在夏季最佳，到了秋、冬季明顯轉差，其他縣市亦雷同。甚至可以說，當地空氣品質的變動，三成與當地排放，七成與氣象因素有關，後者包括風速、風向、雨量、逆溫、日照量、大氣穩定度、高氣壓、低氣壓等。因此，以科學態度學習氣象，對非氣象科系特別是環境、生態、能源或其他相關領域的學生，格外具有意義。

　　有鑒於此，敝人自民國八十六年即在本校環境工程研究所開設氣象學課程，迄今已二十餘年。退休後亦曾在廣州華南理工大學環境與能源學院講授，本書即是編修歷年上課講義而成。由於環工、環科、生態、公安衛的學生在大專時期鮮少修習氣象學課程，因此講義內容參酌多本美國大專院校氣象科系的教科書，擇其精要講授、編撰，另輔以相關書籍或資料。這些教科書以地球的大氣揭開序幕，繼以天氣變化的源頭「太陽輻射」闡述發生在對流層的萬端氣象，包括天氣及氣候的規律及變化，並以局部及中大尺度的風場、大氣環流、氣團、鋒面、中緯度氣旋、雷雨、龍捲風、颱風、全球氣候等為重點，較少涉及微尺度的氣象。

　　空氣、水氣和熱量可謂是天氣的三要素。空氣水平運動生風，水受熱蒸發生成水氣，水氣上升後冷卻凝結成雲、霧，雲滴落下方有雨、雪。這些現象均彰顯，水的熱力特性和空氣的運動機制，在天氣中扮演關鍵作用。

　　本書旨在有系統介紹天氣現象發生的基本機制、演變及消長過程，並闡述大氣穩定度、大氣邊界層和其他氣象因素與空氣品質的關聯，然而並未包括天氣預測及氣候變遷等議題。有些內容應用熱力學及流體力學原理作解說，以達到「知其然，亦知所以然」的目的，並可奠定進階修習的基礎。

　　本書適合一般大專院校氣象學課程的教科書或參考書籍，倉促付梓，錯誤難免，尚期各方專家、賢達不吝指正，是為幸甚！本書的插圖皆由管琪芬助理精心製作，本人衷心感謝！