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大氣層是包圍在地球表面的一層氣體，也含有少量的液體及固體粒子。人類(lèi)生活於其中，對(duì)大氣層似乎再熟悉不過(guò)，然而，它卻是地球環(huán)境系統(tǒng)中相當(dāng)復(fù)雜的一部分，并且對(duì)於人類(lèi)社會(huì)乃至所有生物，都有舉足輕重的影響。

一、大氣層之氣壓分布

大氣壓力（簡(jiǎn)稱(chēng)氣壓）基本上是可以用來(lái)代表大氣氣體濃度的一個(gè)物理量，會(huì)受到溫度的影響。大氣氣體濃度在地表最濃，氣壓亦為最大值。平均而言，全球海平面氣壓值為1013.25 -Pa（-ectoPascal=百帕，有時(shí)也用mb=millibar=毫巴，1 -Pa=1 mb），越往高處氣壓越小。

除了在強(qiáng)烈對(duì)流天氣（如暴風(fēng)雨）發(fā)生的區(qū)域之外，基本上氣壓隨高度以指數(shù)方式遞減，這個(gè)數(shù)學(xué)關(guān)系稱(chēng)為「氣壓計(jì)原理」（barometric law）。由於氣壓與高度的關(guān)系在一般情況下堪稱(chēng)精確，只要經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)男Ｕ?，氣壓?jì)便可當(dāng)作高度計(jì)來(lái)使用。由於氣壓向上遞減，產(chǎn)生了垂直氣壓梯度力，使得空氣有向上流動(dòng)的趨勢(shì)，如果氣壓梯度力與空氣所受到的重力恰好平衡，垂直方向的凈力便為零，這種狀態(tài)稱(chēng)為「流體靜力平衡」。大氣層（尤其是低層）通常非常接近這種平衡狀態(tài)。

若依照氣壓計(jì)原理的數(shù)學(xué)公式，大氣氣壓在「無(wú)窮遠(yuǎn)」處的氣壓應(yīng)為零，然而實(shí)際上，當(dāng)氣壓隨著高度而遞減到和太陽(yáng)系行星際空間的氣壓相等之處，便差不多是大氣層的「邊界」了。這個(gè)邊界隨著地球面向太陽(yáng)的角度而不同，朝向太陽(yáng)的那一面被太陽(yáng)風(fēng)壓縮，大氣層厚度較小，而背向太陽(yáng)的一面則伸展得比較遠(yuǎn)。

二、 大氣氣體的化學(xué)組成

大氣是由多種氣體組成的混合物。其中濃度最大的兩種氣體是氮（N2，大約78.1%）和氧（O2，大約20.9%），其他氣體均遠(yuǎn)比氮和氧稀薄。

有些稀有氣體濃度雖低，在大氣中卻扮演了十分重要的角色。例如水氣，它的濃度在不同地區(qū)變化很大，沙漠地區(qū)地表水氣的濃度幾近於零，熱帶海洋面上卻可能高達(dá)將近4%。水氣的多寡決定一個(gè)地區(qū)的氣候是濕潤(rùn)或者乾燥，它還能夠興云致雨，產(chǎn)生沖-地表的侵蝕作用進(jìn)而改變地貌，甚至影響當(dāng)?shù)氐纳锶郝浼叭祟?lèi)社會(huì)的形態(tài)。又如二氧化碳（CO2）僅為濃度排名第四的稀薄氣體（這里是指均勻分布的乾空氣濃度而言，因?yàn)樗魵饩值貪舛茸兓欢?，常被分開(kāi)另列。如果考慮大氣總量，則水蒸氣為第四，而二氧化碳為第五），但近年來(lái)多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為，燃燒化石燃料而產(chǎn)生的CO2，是導(dǎo)致全球氣候增暖的元兇。

三、大氣垂直分層

由於大氣層在可見(jiàn)光中是透明的，不易以肉眼直接觀(guān)測(cè)，但其實(shí)它的物理結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，分層的方式則取決於以大氣的何種特性作為依據(jù)。以下所討論的都是在一般狀態(tài)下的大氣垂直結(jié)構(gòu)，實(shí)際上則隨時(shí)間及地點(diǎn)的改變而有所不同。

（一）依垂直溫度分布分層

這是最常見(jiàn)的大氣垂直分層方法，與大氣層的動(dòng)力特性之一：靜力穩(wěn)定度呈直接相關(guān)。大氣垂直溫度分布曲線(xiàn)如圖1。依此方法可以區(qū)分出以下四層：

1.對(duì)流層（troposp-ere）

大氣的最底層，特徵是溫度由地面往上遞減，至氣溫達(dá)（相對(duì)）極小值的層際（稱(chēng)為對(duì)流層頂）為止。對(duì)流層的厚度各處不一，熱帶地區(qū)大約17公里左右，中緯度地區(qū)大約10公里左右，而極地地區(qū)則約7公里左右。地面氣溫平均約15℃，對(duì)流層頂氣溫平均約-55℃（在赤道則約-75℃，極地約-45℃）。對(duì)流層的溫度遞減率平均約為每公里6.5℃。這種下暖上冷的溫度結(jié)構(gòu)容易發(fā)生對(duì)流運(yùn)動(dòng)，因此，幾乎所有的云雨及風(fēng)暴現(xiàn)象都局限於對(duì)流層內(nèi)，僅有少數(shù)極強(qiáng)的雷暴可暫時(shí)突破對(duì)流層頂。

2.平流層（stratosp-ere）

此層位於對(duì)流層頂之上，溫度特徵為起初略呈穩(wěn)定值，其後往上遞增，至氣溫達(dá)（相對(duì)）極大值的層際（稱(chēng)為平流層頂）為止。平流層頂?shù)母叨染嗟孛婕s為50公里，溫度約為0℃。下冷上暖的溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致本層的空氣不易作垂直運(yùn)動(dòng)，所以對(duì)流不易發(fā)生，但水平運(yùn)動(dòng)所受影響較小，故稱(chēng)為平流層。由於缺乏垂直運(yùn)動(dòng)及水氣，除了強(qiáng)烈對(duì)流層風(fēng)暴（如雷暴、臺(tái)風(fēng)等）對(duì)此層底部略有影響之外，平流層基本上常為晴空，偶爾有貝母云雨出現(xiàn)，目前長(zhǎng)途噴射客機(jī)之巡航高度基本上在平流層底附近。平流層的上部是臭氧濃度的集中區(qū)，平流層頂?shù)南鄬?duì)高溫正是臭氧吸收了太陽(yáng)輻射的結(jié)果。

3.中氣層（mesosp-ere）

從平流層頂起至約90公里左右，是為中氣層，溫度特徵是向上遞減。中氣層頂?shù)臏囟葮O低，約-85到-100℃，是整個(gè)地球環(huán)境中最冷之處。這種溫度結(jié)構(gòu)使空氣不穩(wěn)定，對(duì)流以及較強(qiáng)的亂流都可能發(fā)生。不過(guò)中氣層水氣極為稀薄，因而不見(jiàn)云雨，但偶有所謂「夜光云」出現(xiàn)。由於此層高於飛機(jī)可達(dá)之高度，卻又低於循地球軌道運(yùn)轉(zhuǎn)的航空器（如太空梭、人造衛(wèi)星），目前唯一可用來(lái)探測(cè)的只有探空火箭，因此，科學(xué)界目前對(duì)中氣層的特性所知不多，有時(shí)戲稱(chēng)為「無(wú)知層」。

4.熱氣層（t-ermosp-ere）

中氣層頂之上稱(chēng)為熱氣層，溫度又逐漸往上遞增，直至攝氏數(shù)千度，故又稱(chēng)為增溫層。熱氣層之高溫是空氣分子吸收太陽(yáng)短波輻射的能量造成的。此層的最高邊界并無(wú)明確數(shù)值，約在500-1,000公里高處，氣體粒子之平均自由路徑長(zhǎng)度相當(dāng)大，氣體逃逸至太空的機(jī)率非常高，稱(chēng)之為逃逸層（Exosp-ere），有時(shí)可視為熱氣層的上界。

（二）依氣體混合狀態(tài)分層

若依氣體混合狀態(tài)分層，則可分為兩層：

1.均勻?qū)樱?omospp-ere）：從地面起，至大約80-100公里之高處。此層內(nèi)氣體濃度較大，紊流也較激烈，故氣體彼此碰撞較頻繁，組成成分大致以一定比例均勻混合，例如20%之氧及79%之氮等，故稱(chēng)均勻?qū)印?p>2.不勻?qū)樱?eterosp-ere）：高於約80-100公里之上的大氣中，氣體濃度變得稀薄，粒子碰撞也少，因?yàn)橹亓Φ挠绊懚沟幂^重的粒子聚集下層、較輕的粒子聚集上層，使氣體混合的比例隨著高度改變，故稱(chēng)不勻?qū)印?p>（三）依自由電子密度分層

大氣層也可以用空氣中自由電子的濃度來(lái)定性，依此分為下列兩層：

1.中性層（neutrosp-ere）：從地面起至大約70-90公里高處。此層內(nèi)空氣分子的電離化較少，自由電子濃度亦甚小，絕大多數(shù)的分子或原子均為中性，故稱(chēng)中性層。此層際的高度會(huì)因季節(jié)及緯度而有所差異。

2.電離層（ionosp-ere）：高於70-90公里之上的大氣中，空氣分子電離化程度較高，自由電子濃度也大，稱(chēng)為電離層。電離層頂沒(méi)有明確的定界，基本上此層的上部空氣幾乎完全電離化為離子及自由電子，形成電漿體，故導(dǎo)電性很高，使此層成為等電位層（equipotential layer）。這種幾乎完全電離化的物質(zhì)對(duì)於在其中傳播的電磁波影響甚鉅。電離層又可分為數(shù)層：（1）D-層：在中氣層里約100公里以下；（2）E-層：在約100-120公里高處；（3）F1-層：約150-190公里高處；（4）F2-層：200公里以上。這里所謂的「層」，事實(shí)上并無(wú)明顯層次，有學(xué)者認(rèn)為應(yīng)以較籠統(tǒng)的「區(qū)」稱(chēng)之。從上面的F-層再往上，空氣粒子的濃度越形稀薄，它們的動(dòng)力性質(zhì)逐漸受到地球磁場(chǎng)的強(qiáng)烈影響，因而稱(chēng)為磁層（-gnetosp-ere）。

貳、大氣環(huán)流

空氣的運(yùn)動(dòng)形成「風(fēng)」。風(fēng)可以是水平也可以是垂直的，但一般氣象學(xué)里的風(fēng)大多數(shù)是指水平方向的運(yùn)動(dòng)，垂直方向則稱(chēng)為「上升氣流」與「下沉氣流」。

一、風(fēng)之成因

產(chǎn)生風(fēng)最主要的動(dòng)力為氣壓不均勻。當(dāng)氣壓不均勻時(shí)，便產(chǎn)生氣壓梯度力，使空氣具有從高壓區(qū)向低壓區(qū)流動(dòng)的趨勢(shì)，因而產(chǎn)生風(fēng)。但實(shí)際的流動(dòng)情勢(shì)還必須考慮其他因素。

在垂直方向，由於接近流體靜力平衡的關(guān)系，一般流速甚小，惟強(qiáng)烈對(duì)流地區(qū)例外。水平方向并沒(méi)有這種平衡條件，故水平風(fēng)速的變化遠(yuǎn)超過(guò)垂直方向。水平方向的氣壓，會(huì)因熱力或動(dòng)力因素產(chǎn)生落差，於是便有從高壓區(qū)吹往低壓區(qū)的風(fēng)。

不是受到氣壓不均勻所形成的風(fēng)，主要為地轉(zhuǎn)風(fēng)（geostrop-ic wind）。地球上的各種運(yùn)動(dòng)都受到地球自轉(zhuǎn)的影響，隨著地球轉(zhuǎn)動(dòng)的觀(guān)測(cè)者，可以觀(guān)察到各種運(yùn)動(dòng)似乎受到一種偏向力的作用，這種力稱(chēng)為科氏力（Coriolis force），會(huì)使發(fā)生在北半球的運(yùn)動(dòng)看來(lái)似乎向右偏轉(zhuǎn)、在南半球則向左偏轉(zhuǎn)?？剖狭Φ拇笮『瓦\(yùn)動(dòng)速率成正比，也和緯度有關(guān)。由於科氏力的作用需要較長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)明顯出現(xiàn)，故一般小尺度或短時(shí)間的運(yùn)動(dòng)可不計(jì)，僅考慮大尺度的運(yùn)動(dòng)。

空氣的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了風(fēng)，也受科氏力的影響。在北半球，當(dāng)風(fēng)開(kāi)始從高壓區(qū)向低壓區(qū)吹送時(shí)，便受到科氏力的影響而開(kāi)始偏右。起初，氣壓梯度力和科氏力并不平衡，但是當(dāng)風(fēng)向偏轉(zhuǎn)到和等壓線(xiàn)平行時(shí)，這兩種力會(huì)恰好平衡，使風(fēng)向不再偏轉(zhuǎn)，這種情況稱(chēng)為「地轉(zhuǎn)平衡」，由此產(chǎn)生的風(fēng)便稱(chēng)為「地轉(zhuǎn)風(fēng)」。大尺度運(yùn)動(dòng)的風(fēng)速一般都接近地轉(zhuǎn)風(fēng)之值。

地轉(zhuǎn)平衡使北半球高壓中心附近的風(fēng)以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，低壓中心附近則以反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；南半球則剛好相反，高壓中心附近的風(fēng)以反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，低壓中心附近則以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。

若再加上地面摩擦力的影響，則風(fēng)向還會(huì)有小幅度的修正，即北半球高壓中心附近的風(fēng)以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)并且由中心向外輻散，低壓中心附近則以反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)并且向中心輻合；南半球高壓中心附近的風(fēng)以反時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)并且由中心向外輻散，而低壓中心附近則以順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)并且向中心輻合。這種風(fēng)向的形勢(shì)推論基本上符合觀(guān)測(cè)結(jié)果。

二、大氣平均環(huán)流

（一）經(jīng)向環(huán)流

圖2顯示大氣的環(huán)流系統(tǒng)。必須注意的是，這是經(jīng)過(guò)平均、簡(jiǎn)化之後的大氣南北向環(huán)流，真實(shí)的環(huán)流有很大的季節(jié)性變化，和這種平均狀態(tài)差異甚鉅。平均狀態(tài)的經(jīng)向環(huán)流在南北半球各有三個(gè)環(huán)流胞。茲以北半球?yàn)槔?p>1.哈德里胞（Hadley cell）

空氣在赤道地區(qū)從地面往上升，逐漸向北流動(dòng)，在副熱帶上空大致沿水平方向流動(dòng)，其後逐漸向下傾斜，在緯度30度左右下沉至低層，并向南流動(dòng)，回流至赤道區(qū)，形成一個(gè)封閉的環(huán)流胞。

赤道區(qū)的上升氣流使得本區(qū)大致為低壓區(qū)，會(huì)產(chǎn)生發(fā)展得較為強(qiáng)烈的對(duì)流云，而造成較多的降水。反之，在緯度30度左右的下沉氣流使得本區(qū)大致為高壓區(qū)，造成較為乾燥的天氣。

2.佛雷爾胞（Ferrel cell）

在緯度60度左右，有上升氣流由地面上升至對(duì)流層高層，然後逐漸向南傾斜，在緯度30度左右下沉，與哈德里胞的北支下沉氣流匯合至低層，在低層向北流動(dòng)，回流至60度附近，形成另一個(gè)封閉環(huán)流，在緯度60度左右的上升氣流也使得該緯度帶有較為豐沛的降水。

3.極胞（Polar cell）

在緯度60度左右的上升氣流，有一分支由地面上升至對(duì)流層高層，往北在極區(qū)下沉至低層，然後在低層向南回流至60度附近。極胞的環(huán)流比起哈德里胞和佛雷爾胞要微弱得多。

南半球的經(jīng)向環(huán)流與上述北半球的三個(gè)環(huán)流胞成鏡像對(duì)稱(chēng)。

假如沒(méi)有地球的自轉(zhuǎn)，則大氣的經(jīng)向環(huán)流最可能的形勢(shì)，是空氣從赤道區(qū)上升、在極區(qū)下沉，沿低層回流至赤道區(qū)，形成一個(gè)封閉的單一環(huán)流胞，亦即僅有哈德里胞。但是在地球自轉(zhuǎn)的情況下，單一環(huán)流胞無(wú)法形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，而上述的三胞環(huán)流結(jié)構(gòu)則屬於穩(wěn)定狀態(tài)。

（二）全球風(fēng)系

由經(jīng)向環(huán)流結(jié)構(gòu)再加上地球自轉(zhuǎn)的考量，可以推知全球大氣低層的大致風(fēng)向狀況如下：

1.信風(fēng)帶

在赤道與北緯30度之間，風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)（風(fēng)從東北吹向西南），稱(chēng)為東北信風(fēng)帶。在赤道與南緯30度之間，風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)（風(fēng)從東南吹向西北），稱(chēng)為東南信風(fēng)帶。赤道附近則是氣流輻合區(qū)，有時(shí)稱(chēng)為赤道東風(fēng)帶。這也符合經(jīng)向環(huán)流赤道區(qū)的低壓帶與上升氣流的狀況。

2.盛行西風(fēng)帶

在北緯30度與北緯60度之間，風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)；在南緯30度與南緯60度之間，風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)。是故南北兩半球的中緯度地區(qū)均是偏西風(fēng)，稱(chēng)為盛行西風(fēng)帶。在南北緯30度左右，風(fēng)向呈輻散形勢(shì)，這也符合經(jīng)向環(huán)流中在緯度30度為高壓區(qū)，且下沉氣流普遍，常稱(chēng)為「副熱帶高壓區(qū)」。持續(xù)的下沉氣流使得這一緯度帶有分布較為廣泛的乾燥氣候區(qū)，許多大沙漠便出現(xiàn)於此。而緯度60度的上升氣流則產(chǎn)生較豐沛的雨量，使得森林植被面積較廣。

3.極地東風(fēng)帶

緯度60度至極圈內(nèi)則為東風(fēng)帶。北半球的極地為東北風(fēng)，南半球則為東南風(fēng)。極地由於太陽(yáng)輻射量甚為稀少，氣候寒冷。

全球風(fēng)系只是大概的平均狀況，實(shí)際上的風(fēng)向受天氣系統(tǒng)的移動(dòng)以及當(dāng)?shù)氐牡匦?、地貌等因素影響很大?p>（三）局部環(huán)流

全球風(fēng)系討論的是大尺度的環(huán)流風(fēng)場(chǎng)（幾千公里以上）。較小尺度的風(fēng)場(chǎng)則受到當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響，例如山岳的阻隔作用（產(chǎn)生山風(fēng)、谷風(fēng)、焚風(fēng)等）、海陸邊界的影響（產(chǎn)生海風(fēng)、陸風(fēng)）、地上植被及人造建筑物的影響等等，需加入外在物理因素的限制，才能了解它們真正的環(huán)流形勢(shì)。

參、天氣系統(tǒng)

一、產(chǎn)生天氣之能量來(lái)源

大氣運(yùn)動(dòng)以及其他物理過(guò)程，稱(chēng)為天氣現(xiàn)象，是天天、隨時(shí)都在發(fā)生，需要有源源不絕的能量才能持續(xù)不斷。

天氣現(xiàn)象的總能量來(lái)源是太陽(yáng)輻射，但是太陽(yáng)輻射卻不是天氣現(xiàn)象的直接能量來(lái)源。這是因?yàn)樘?yáng)輻射最強(qiáng)的部分是可見(jiàn)光，而在可見(jiàn)光中大氣是透明的，因此大氣并不能直接吸收太陽(yáng)的可見(jiàn)光輻射。比可見(jiàn)光波長(zhǎng)為短的太陽(yáng)輻射（例如紫外綫、X光、伽瑪線(xiàn)等）在大氣高層就被空氣分子吸收而使分子游離化或加熱，但它們與日常的天氣現(xiàn)象卻沒(méi)有太大的關(guān)系，而地表吸收的太陽(yáng)長(zhǎng)波輻射則不足以支撐天氣現(xiàn)象所需的龐大能量。

當(dāng)太陽(yáng)的可見(jiàn)光輻射穿過(guò)透明的大氣層來(lái)到地面時(shí)，由於地面對(duì)可見(jiàn)光而言是不透明的，因此可見(jiàn)光悉數(shù)被地表（包括陸面、水面）所吸收，再將之轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)波輻射并發(fā)射出來(lái)，稱(chēng)之為「地球輻射」（terrestrial radiation）。地球輻射的能量譜很接近一個(gè)溫度大約為288℃的黑體輻射，最強(qiáng)的波段在紅外線(xiàn)范圍，大部分便是熱輻射，因此，由地球輻射產(chǎn)生的熱能，才是天氣現(xiàn)象的直接來(lái)源。

地表上每個(gè)地帶的冷熱并不均勻，一般說(shuō)來(lái)，低緯度地區(qū)因?yàn)樘?yáng)的照射角度較為直接，每單位面積的輻射能量較大，因此比較熱。反之，高緯度地區(qū)由於太陽(yáng)光斜射，以致單位面積所接受的太陽(yáng)輻射能量較小，因此較冷。這些不同地帶同時(shí)放射能量不等的地球輻射，由於溫度的關(guān)系，熱帶的地球輻射量大於中、高緯度，但即便如此，熱帶所接收的太陽(yáng)輻射總量，卻還是大過(guò)於放射出去的地球輻射量，故能量過(guò)剩；反之，高緯度地帶接收的太陽(yáng)輻射量，大過(guò)放射出去的地球輻射量，而使能量匱乏（圖3）。這種不同緯度的熱量不平衡狀態(tài)，必定導(dǎo)致能量從過(guò)剩的地區(qū)傳輸至匱乏的地區(qū)，而傳輸?shù)姆绞街槐闶翘鞖猬F(xiàn)象（另一方式則是海洋傳輸，但是海洋傳輸能量的范圍局限於熱帶至緯度30度左右）。因此，熱帶與高緯度的熱量收支差異即是推動(dòng)天氣過(guò)程的真正能源。

二、天氣與氣候過(guò)程

天氣及氣候過(guò)程有許多不同的空間尺度，大如行星尺度（大氣行星波）、小至小於厘米尺度的微小擾動(dòng)都有。除了風(fēng)之外，降水（成云、降雨、降雪等）也是天氣過(guò)程的重要現(xiàn)象。

中、高緯度地區(qū)的天氣過(guò)程與熱帶地區(qū)有所不同。中、高緯度地區(qū)的天氣過(guò)程和大氣的斜壓性（baroclinity， 由於溫度梯度所引起）關(guān)系較為密切，基本上可用挪威學(xué)派所創(chuàng)始的極鋒學(xué)説及氣旋波動(dòng)理論來(lái)解釋?zhuān)粺釒У貐^(qū)則溫度梯度不明顯，與斜壓性關(guān)系較小，可用正壓（barotropic）模式來(lái)理解。

推動(dòng)天氣過(guò)程的能量，除了直接以動(dòng)能方式傳輸之外，也可以先造成位能之蓄積，然後以動(dòng)能或熱能方式釋放出來(lái)。在天氣尺度下之成云及降水的過(guò)程，即是此種動(dòng)能及熱能的釋放方式之一，如果能量釋放集中在一段較短的期間內(nèi)，往往造成激烈的天氣現(xiàn)象。中高緯度地區(qū)的典型劇烈天氣過(guò)程是雷暴，雷暴除了雷電現(xiàn)象之外，通常伴有強(qiáng)風(fēng)、大雨或豪雨，也可能產(chǎn)生降雹。在某些尚未明了的情況下，劇烈之雷暴可以產(chǎn)生-。中高緯度冬季的大風(fēng)雪有時(shí)也歸類(lèi)於劇烈天氣。

臺(tái)風(fēng)則是熱帶地區(qū)典型的劇烈天氣，產(chǎn)生於溫暖的熱帶海面上，其生成機(jī)制及完整之充分條件目前尚未完全明了，但一些必要條件（如海面溫度、科氏力及風(fēng)切）則為氣象學(xué)界所熟知。臺(tái)風(fēng)是一個(gè)暖心低壓風(fēng)暴系統(tǒng)，而中高緯度之氣旋則通常為冷心低壓風(fēng)暴系統(tǒng)，顯見(jiàn)兩者有不同的動(dòng)力及熱力結(jié)構(gòu)。對(duì)於-而言，臺(tái)風(fēng)乃是天然災(zāi)害中最為重大的一項(xiàng)，挾帶的豪雨往往造成洪水及土石流，危害尤甚；但同時(shí)，-所需的雨量有很大的一部分是由臺(tái)風(fēng)所帶來(lái)的，假使臺(tái)風(fēng)稀少，則會(huì)導(dǎo)致雨量不足，水的供應(yīng)必將匱乏。

天氣過(guò)程之時(shí)間尺度大約限於數(shù)天之內(nèi)，其重大的物理機(jī)制，往往以位能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能之概念加上熱力學(xué)上之絕熱過(guò)程，就能夠解釋大半。較長(zhǎng)期的天氣過(guò)程現(xiàn)在一般稱(chēng)之為氣候過(guò)程，從數(shù)星期以上至千萬(wàn)年尺度都可稱(chēng)為氣候過(guò)程。

與較短期的天氣過(guò)程相比，氣候過(guò)程中受到非絕熱物理機(jī)制（例如輻射增溫或-及潛熱之吸收或釋放）之影響較大。短期、中期及長(zhǎng)期氣候波動(dòng)各受到不同之物理機(jī)制所影響，詳細(xì)情況尚不清楚，是目前大氣科學(xué)研究的焦點(diǎn)。

肆、地球大氣之演化

地球大氣并非一開(kāi)始就是以氮和氧為主體，而是從不同的原始狀態(tài)逐漸演變而來(lái)的。以目前對(duì)太陽(yáng)系演化過(guò)程的了解來(lái)看，地球最初的大氣應(yīng)該是以氫和氦為主體，但是它們?cè)谔?yáng)從原始太陽(yáng)演化成為T(mén)-Tauri型階段時(shí)，被十分猛烈的太陽(yáng)風(fēng)吹散，大部分逸散於行星際空間。咸認(rèn)在此一階段，地球上并無(wú)明顯穩(wěn)定的大氣層。

與此同時(shí)，地球應(yīng)已經(jīng)從一度是熔融的狀態(tài)開(kāi)始固化。然而地球附近仍環(huán)繞著大量富含揮發(fā)性物質(zhì)的碎塊（volatile-ric- debris），小至沙礫狀、大可至數(shù)百公里，它們有時(shí)會(huì)受到地球引力的作用奔向地球而撞擊地面，這些撞擊物便是隕石。由於地面此時(shí)已經(jīng)逐漸固化，這些隕石只能在地表形成一層殼，即為今日的地殼。由於其來(lái)源物質(zhì)富含揮發(fā)性成分，在撞擊地面後的高熱狀態(tài)下便可能以氣體形式釋放出來(lái)，這些氣體便逐漸累積成一層頗為濃厚的大氣層，即是今日大氣層之起源。由於此大氣層并非原始大氣，而是由氣體釋放（degassing）機(jī)制而形成的大氣，因此被稱(chēng)為次生大氣（secondary atmosp-ere）。

這種氣體釋放機(jī)制，也就是到現(xiàn)在都仍持續(xù)進(jìn)行中的地層活動(dòng)，如火山爆發(fā)即為一例。由於現(xiàn)代火山和古代火山應(yīng)無(wú)重大不同，因此從今日火山爆發(fā)所噴發(fā)的氣體成分，可以推知古代次生大氣的一些特性。測(cè)量顯示，火山噴發(fā)氣體以水氣量為最大，接著依次為二氧化碳、氯氣、二氧化硫、氮。氮是今日大氣之主要成分，在古代只排名第五，而自由氧氣則非常稀少。這指出了從古代的次生大氣到現(xiàn)代以氮、氧為主的大氣，必定歷經(jīng)了重大的演變過(guò)程。

次生大氣初始時(shí)期應(yīng)相當(dāng)稀薄，因此沒(méi)有足夠的溫室效應(yīng)，地表溫度頗為寒冷，火山噴發(fā)的水氣在當(dāng)時(shí)的地表環(huán)境溫度中，很快便達(dá)到飽和而凝結(jié)成液態(tài)水并成為降雨。大量的降雨逐漸在地表低洼處累積，漸成今日的汪洋大海。在降雨的同時(shí)，由於二氧化碳、氯氣、二氧化硫均能大量溶解於液態(tài)水，於是便溶於雨水中并隨之流入海洋。這說(shuō)明了現(xiàn)在的海水里何以存在著大量的碳酸化合物、鹽及硫化物。排名第五的氮卻因?yàn)樗苄陨跣?，最終成為大氣成分中的主要?dú)怏w。

初始的次生大氣中，自由氧氣可能十分稀薄，因此當(dāng)時(shí)的大氣很可能是個(gè)微弱還原性的大氣。然而由於生命的出現(xiàn)，逐漸演化出能進(jìn)行光合作用的綠色植物（藍(lán)綠藻有可能便是這類(lèi)早期的綠色植物）。光合作用使得氧氣開(kāi)始大量在大氣中累積，使得氧氣成為大氣層僅次於氮的主要?dú)怏w成分，也使得其後依靠氧氣生存的生物（如人類(lèi)）得以孕生及發(fā)展。至此，大氣的主要化學(xué)成分已大致底定。

伍、大氣環(huán)境與人類(lèi)社會(huì)之互動(dòng)關(guān)系

生物的出現(xiàn)與地球表面的環(huán)境變化關(guān)系十分密切。由於生物本來(lái)便是從廣義的大氣層（包括大氣和海洋）中演化出來(lái)的，因此大氣層與生物圈存在著一種互動(dòng)關(guān)系。自從生物開(kāi)始出現(xiàn)在地球上，大氣層的變化便受到生物圈的影響，綠色植物對(duì)大氣中自由氧的貢獻(xiàn)就是一個(gè)明顯的例子。同樣地，大氣層的變化亦影響生物圈甚鉅，例如地質(zhì)史上有名的白堊紀(jì)—三疊紀(jì)滅絕事件（K-T extinction event），目前的理論認(rèn)為是天體（大流星或彗星）撞擊地面引起全球大氣中充滿(mǎn)灰塵，阻絕了太陽(yáng)輻射，致使地表變冷，而許多生物（如恐龍類(lèi)）無(wú)法承受環(huán)境的劇變而滅絕。

歷史上，大氣的異常變化常造成嚴(yán)重的水災(zāi)或旱災(zāi)，因而引起社會(huì)動(dòng)蕩不安，亦有政權(quán)因此崩潰（例如中國(guó)明朝末年），嚴(yán)重者甚至?xí)拐麄€(gè)文明消失。

自從人類(lèi)出現(xiàn)後，生物圈與大氣層的相互影響似乎更為顯著，尤其在工業(yè)革命之後更加劇烈。主要原因是人類(lèi)從事廣泛且活躍的工業(yè)活動(dòng)，必須使用巨量能源，其中最普遍的方式是燃燒化石燃料，如煤、石油，因而產(chǎn)生大量的溫室氣體（諸如二氧化碳）及大量非地表環(huán)境原有的化學(xué)物質(zhì)（例如氟氯化物）。溫室氣體增加，直接影響地表的輻射平衡，可能導(dǎo)致全球增溫現(xiàn)象；而氟氯化物則影響平流層的臭氧濃度，導(dǎo)致南極上空的臭氧洞問(wèn)題。由於化石燃料中又雜有不少硫化物，燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化硫，與云雨作用後產(chǎn)生酸雨。而燃燒過(guò)程也同時(shí)產(chǎn)生大量液態(tài)及固態(tài)懸浮粒子，對(duì)地表的輻射平衡產(chǎn)生巨大影響。

而由於工業(yè)活動(dòng)的緣故，人們聚居於都會(huì)區(qū)，全球超過(guò)百萬(wàn)人口的大都市急劇增加。為應(yīng)付這些人口的食衣住行之所需，因而引發(fā)了熱島效應(yīng)，而空氣調(diào)節(jié)器及交通工具等設(shè)施的集中則引發(fā)了光化學(xué)煙霧的問(wèn)題。時(shí)至今日，科學(xué)界已逐漸了解生物圈的改變必然對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生重大沖擊，這個(gè)議題已經(jīng)引起世界各國(guó)政府的重視，國(guó)際社會(huì)必須對(duì)大氣環(huán)境問(wèn)題采取有效對(duì)策。

陸、大氣科學(xué)研究發(fā)展與-現(xiàn)況

大氣科學(xué)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的科學(xué)，天氣及氣候和人類(lèi)活動(dòng)及文明演進(jìn)息息相關(guān)，例如埃及、巴比倫等古文明的發(fā)生地，便常位於年等溫線(xiàn)約攝氏20度附近，中世紀(jì)維京人的興衰也與氣候有關(guān)，中國(guó)也常由於氣候異常引發(fā)天災(zāi)人禍，甚至進(jìn)一步造成改朝換代。

現(xiàn)代大氣科學(xué)的研究，可以說(shuō)是奠基於1920年挪威學(xué)派的極鋒學(xué)說(shuō)，以及英國(guó)理查遜（L. F. Ric-ardson）的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)理論。極鋒學(xué)說(shuō)認(rèn)為，水平性質(zhì)相近的大范圍空氣形成氣團(tuán)，鋒面則是不同氣團(tuán)之間的交界面，天氣變化受到氣團(tuán)和鋒面移動(dòng)與性質(zhì)變化的控制。大氣的運(yùn)動(dòng)與變化，受流體運(yùn)動(dòng)定律、能量守恒定律、質(zhì)量守恒定律及氣體狀態(tài)方程式所控制，這些方程式十分復(fù)雜，不能以一般數(shù)學(xué)方法求得解析。理查遜的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)理論，首先將風(fēng)場(chǎng)、氣壓、氣溫等三度空間觀(guān)測(cè)資料作為初始場(chǎng)，代入數(shù)值積分公式中，計(jì)算各變數(shù)未來(lái)的數(shù)值。

大氣科學(xué)雖然奠基於1920年代，卻遲至1950年代，發(fā)明電子計(jì)算機(jī)、建立氣象觀(guān)測(cè)網(wǎng)、大量?jī)?yōu)秀科學(xué)家投入研究行列、理論基礎(chǔ)發(fā)展完全之後，才開(kāi)始急速發(fā)展；氣象衛(wèi)星和氣象雷達(dá)的發(fā)明、使用，更加強(qiáng)對(duì)大氣的監(jiān)測(cè)能力。目前，大氣科學(xué)已發(fā)展為一門(mén)復(fù)雜而范圍廣泛的科學(xué)，大致可分為大氣動(dòng)力、大氣物理和大氣化學(xué)等范疇。

大氣動(dòng)力主要從事大氣現(xiàn)象與變化的觀(guān)測(cè)分析、預(yù)報(bào)和理論研究，可說(shuō)是大氣科學(xué)的主流工作。以下分三方面來(lái)討論：

一、中緯度天氣變化

目前氣象學(xué)家對(duì)於影響中緯度天氣系統(tǒng)之移動(dòng)及強(qiáng)度變化，已有相當(dāng)深入的了解?？剂康乇硭邮盏奶?yáng)輻射總量和放射出的地球輻射量?jī)上嗟钠胶猓髿獾膬糨椛淠?，在低緯度為正值，在高緯度為?fù)值，因此在北半球產(chǎn)生南暖、北冷的溫度梯度。此南北氣溫梯度的增加，即代表大氣中基本可用位能（可轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的部分）的增加。當(dāng)南北氣溫梯度增加至某一程度時(shí)，則造成范圍幾千公里的高、低壓天氣系統(tǒng)（綜觀(guān)尺度系統(tǒng)）振幅增大，稱(chēng)之為斜壓不穩(wěn)定度。此綜觀(guān)尺度系統(tǒng)因斜壓不穩(wěn)定而成長(zhǎng)時(shí)，伴隨之流場(chǎng)使得暖區(qū)的空氣往北流動(dòng)，而冷區(qū)的空氣往南流動(dòng)（見(jiàn)圖4），會(huì)減弱南北氣溫梯度，亦即減少大氣中之基本可用位能，而增加該天氣系統(tǒng)之可用位能。

同時(shí)，因冷區(qū)空氣下降而暖區(qū)空氣上升，重心降低，減少該天氣系統(tǒng)之可用位能并轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，促成天氣系統(tǒng)的強(qiáng)度增加。綜觀(guān)尺度天氣系統(tǒng)中，北半球往南、往下流動(dòng)的冷空氣即造成寒流，而往北、往上流動(dòng)的暖濕空氣則促成大范圍的降水。因此，綜觀(guān)尺度天氣系統(tǒng)除了扮演大氣環(huán)流中能量輸送與轉(zhuǎn)換等重要角色以外，也是造成大范圍天氣變化的主因。

目前歐、美、日等先進(jìn)國(guó)家以及中央氣象局，均將數(shù)值天氣預(yù)報(bào)列入日常作業(yè)中。利用電腦，以數(shù)值方法積分大氣控制方程式，客觀(guān)地計(jì)算天氣系統(tǒng)的移動(dòng)和強(qiáng)度變化，作為數(shù)日天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)。

此外，在中緯度氣象學(xué)中，了解較少但較受重視的課題是范圍幾百公里的中尺度天氣系統(tǒng)，以及綜觀(guān)尺度或范圍更大的系統(tǒng)間能量交換問(wèn)題。前者控制一天以?xún)?nèi)較精確的天氣變化，其結(jié)構(gòu)和起因等動(dòng)力學(xué)仍有待進(jìn)一步的了解；後者則牽涉天氣系統(tǒng)范圍尺度及型態(tài)的改變（稱(chēng)為非線(xiàn)性作用），其變化較緩慢，將影響三天以上、一周以?xún)?nèi)的天氣預(yù)報(bào)（展期天氣預(yù)報(bào)）。

二、熱帶天氣變化

因?yàn)闊釒У貐^(qū)南北氣溫梯度微弱，基本可用位能較少，所以熱帶地區(qū)的環(huán)流與中緯度迥異。斜壓不穩(wěn)定并非是熱帶天氣系統(tǒng)發(fā)展的主要原因，基本可用位能也不是天氣系統(tǒng)的主要能量來(lái)源。然而，熱帶地區(qū)的暖濕空氣對(duì)流上升時(shí)，水氣很容易凝結(jié)、釋出潛熱；而下沉?xí)r空氣乾燥，是晴空區(qū)域。此一非絕熱作用過(guò)程，是東風(fēng)波（即熱帶綜觀(guān)尺度系統(tǒng)）和臺(tái)風(fēng)等熱帶天氣系統(tǒng)發(fā)展的重要因素，這些低緯度系統(tǒng)所造成的天氣，主要是大量的降水，而不是氣溫的變化。

因?yàn)榈途暥鹊貐^(qū)觀(guān)測(cè)資料不足，早期從事熱帶氣象研究的人員也較少，所以目前對(duì)於東風(fēng)波和臺(tái)風(fēng)的起因及結(jié)構(gòu)等動(dòng)力的了解仍顯不足，而熱帶氣象學(xué)的發(fā)展也較溫帶（中緯度）氣象學(xué)來(lái)得遲緩。熱帶氣象學(xué)起源於1950年代李爾（H. Rie-l）的東風(fēng)波結(jié)構(gòu)理論，但這門(mén)學(xué)科的急速發(fā)展則是1970年代以來(lái)。近年來(lái)，有許多國(guó)際合作的大型熱帶氣象研究計(jì)畫(huà)，其中以「大西洋熱帶實(shí)驗(yàn)」最為重要。此實(shí)驗(yàn)於1974年夏季在大西洋熱帶地區(qū)舉行，有72國(guó)參加，共提供了13架飛機(jī)、38艘船、6顆衛(wèi)星、大量的地面和高空測(cè)站、海上飄浮站及雷達(dá)等，從事大量且密集的觀(guān)測(cè)工作。目前，許多科學(xué)家仍在分析研究這些豐富的觀(guān)測(cè)資料，期望對(duì)熱帶氣象有新的認(rèn)識(shí)。

至於有關(guān)中低緯度大氣交互作用的了解則更為缺乏。這一方面也有一個(gè)國(guó)際合作的大型「季風(fēng)實(shí)驗(yàn)」研究計(jì)畫(huà)。此實(shí)驗(yàn)於1978-1979年冬季在南海地區(qū)舉行大氣密集觀(guān)測(cè)，主要目的在研究東亞中緯度寒潮系統(tǒng)，與印尼、馬來(lái)西亞等低緯度地區(qū)強(qiáng)烈降水的相互關(guān)系。-氣象界曾透過(guò)與美國(guó)的合作參加此實(shí)驗(yàn)，以期獲得密集觀(guān)測(cè)資料，增進(jìn)對(duì)-地區(qū)天氣的了解。另外，「季風(fēng)實(shí)驗(yàn)」計(jì)畫(huà)亦於1979年夏季，在印度及-海季風(fēng)區(qū)域從事觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。

三、氣候變化

氣象學(xué)家對(duì)於氣候變化的認(rèn)識(shí)與了解，仍然非常缺乏，許多氣候變化的問(wèn)題，譬如明年冬天是否較冷、是否已進(jìn)入冰河期、乾燥期將持續(xù)多久、人類(lèi)工業(yè)化是否使全球氣溫增高等等，科學(xué)家目前仍無(wú)法完整回答。因此，氣象學(xué)家乃致力於大氣能量轉(zhuǎn)換、輸送與平衡、數(shù)值模擬、太陽(yáng)軌道及釋出能量之改變、火山爆發(fā)及人類(lèi)工業(yè)化的影響等方面的研究工作。他們期望能了解控制全球及區(qū)域性氣候變遷的主要因素及物理過(guò)程，其長(zhǎng)期目標(biāo)是發(fā)展氣候預(yù)報(bào)所需的知識(shí)和技術(shù)。

海氣交互作用為了解氣候變化的重要環(huán)節(jié)之一，尤以熱帶地區(qū)影響最為劇烈。因此，世界氣象組織（World Meteorological Organization，簡(jiǎn)寫(xiě)為WMO）成立熱帶海洋全球大氣計(jì)劃（Tropical Ocean Global Atmosp-ere Programme，簡(jiǎn)寫(xiě)為T(mén)OGA），進(jìn)行1985-1994年為期10年的系統(tǒng)研究，在熱帶海洋廣設(shè)海洋觀(guān)測(cè)站來(lái)收集資料，并發(fā)展海洋預(yù)報(bào)模式，觀(guān)測(cè)、理論與模擬并重。西太平洋熱帶地區(qū)的海面溫度經(jīng)年維持28℃以上，是全球大氣對(duì)流最旺盛的區(qū)域，大量的潛熱釋放影響了全球的大氣環(huán)流，進(jìn)而回饋到海洋，這些大氣、海洋變化包含多重尺度的交互作用。TOGA科學(xué)家為了解這些現(xiàn)象，在1992-1993年進(jìn)行「偶合海洋大氣反應(yīng)實(shí)驗(yàn)」（Coupled Ocean Atmosp-ere Response Experiment，簡(jiǎn)寫(xiě)為COARE）。TOGA COARE為一個(gè)國(guó)際觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)，參加國(guó)家除了-之外，有美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、-、韓國(guó)、中國(guó)、蘇聯(lián)、澳大利亞、紐西蘭和印尼等。

除了大氣動(dòng)力之外，大氣物理和微氣象也是近年來(lái)急速發(fā)展的學(xué)科。大氣物理主要包括大氣輻射原理、云的物理過(guò)程、大氣電學(xué)及高層大氣等，研究結(jié)果可提供前述大氣長(zhǎng)短期變化的物理基礎(chǔ)。另外，大氣輻射原理又提供人造氣象衛(wèi)星觀(guān)測(cè)大氣變化的基礎(chǔ)；云物理的知識(shí)則提供消雹、去霧、臺(tái)風(fēng)等天氣改造的基礎(chǔ)。

微氣象偏重於研究局部或小范圍地區(qū)的變化，包括局部環(huán)流、邊界層氣象、大氣與海洋之交互作用等。微氣象直接影響人類(lèi)活動(dòng)及國(guó)計(jì)民生，可應(yīng)用到水文氣象、生物及農(nóng)業(yè)氣象、大氣擴(kuò)散及空氣污染、風(fēng)力研究等。

此外，大氣化學(xué)目前也有相當(dāng)重要的發(fā)展，例如平流層臭氧洞的問(wèn)題、溫室氣體和氣候變化的問(wèn)題，以及氣膠對(duì)氣候的影響等。

就-而言，大氣科學(xué)研究發(fā)展的主軸包括劇烈天氣、氣候變異及大氣環(huán)境等三大方向。其中，與劇烈天氣直接相關(guān)的臺(tái)風(fēng)／豪雨研究則是影響-社會(huì)民生最鉅的議題。臺(tái)風(fēng)是流體力學(xué)在大自然所展現(xiàn)的絕妙特例。臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)渦流、位流、層化流體、熱力濕對(duì)流、獨(dú)特的臺(tái)風(fēng)眼動(dòng)力、狀似星云系軸臂的不對(duì)稱(chēng)螺旋雨帶、大氣與海洋交互作用等物理過(guò)程，都是極具挑戰(zhàn)的重要科學(xué)問(wèn)題。另外就實(shí)用觀(guān)點(diǎn)而言，臺(tái)風(fēng)是自然界最具破壞力的天氣系統(tǒng)之一，除了風(fēng)力之外，伴隨的豪雨也是導(dǎo)致-地區(qū)最嚴(yán)重災(zāi)變的天氣現(xiàn)象。如何提升我們對(duì)於臺(tái)風(fēng)的了解及預(yù)報(bào)能力，是國(guó)內(nèi)大氣科學(xué)研究最重要的課題之一。

由於臺(tái)風(fēng)的生命期絕大部分皆於海面上度過(guò)，而西北太平洋島嶼中觀(guān)測(cè)站稀少，尤其是在-的東－東南方數(shù)千公里以上之太平洋地區(qū)，幾乎沒(méi)有任何觀(guān)測(cè)站。因此當(dāng)臺(tái)風(fēng)位於-附近時(shí)，-本島雖有觀(guān)測(cè)資料，但測(cè)站涵蓋空間及密度仍顯不足，而-周?chē)Ｓ虺l(wèi)星和雷達(dá)觀(guān)測(cè)外，幾無(wú)任何其他傳統(tǒng)觀(guān)測(cè)資料。資料的極度匱乏，導(dǎo)致基礎(chǔ)臺(tái)風(fēng)研究和路徑預(yù)報(bào)之應(yīng)用研究相當(dāng)受到限制，其中，路徑預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度則會(huì)進(jìn)一步?jīng)Q定風(fēng)雨預(yù)報(bào)能力。因此，和其他的氣象研究條件比較，資料缺乏是臺(tái)風(fēng)研究進(jìn)步的最大致命傷。

臺(tái)風(fēng)路徑預(yù)報(bào)作業(yè)上，除了大尺度駛流場(chǎng)的資料不足外，臺(tái)風(fēng)本身的強(qiáng)度及暴風(fēng)半徑資料不易掌握，更是決定預(yù)報(bào)路徑正確性的重要因子。此外，當(dāng)臺(tái)風(fēng)接近-地區(qū)時(shí)，中央山脈高聳復(fù)雜的地形，對(duì)臺(tái)風(fēng)伴隨之中尺度對(duì)流和環(huán)流結(jié)構(gòu)有相當(dāng)顯著的影響，且復(fù)雜的地形會(huì)改變靠近-之臺(tái)風(fēng)的路徑，也使風(fēng)雨與路徑預(yù)報(bào)更為困難。地形作用所導(dǎo)致的臺(tái)風(fēng)中尺度結(jié)構(gòu)變化，中、小尺度對(duì)流系統(tǒng)與豪雨的產(chǎn)生，乃至臺(tái)風(fēng)離臺(tái)後引入豪雨的相關(guān)研究，皆為學(xué)術(shù)上與應(yīng)用上深具挑戰(zhàn)的研究課題。

為了克服傳統(tǒng)觀(guān)測(cè)資料不足之困境，應(yīng)特別加強(qiáng)觀(guān)測(cè)資料（含傳統(tǒng)探空及先進(jìn)的飛機(jī)、雷達(dá)與衛(wèi)星資料等）之取得與分析。透過(guò)數(shù)值模式進(jìn)行模擬及同化，以了解臺(tái)風(fēng)生成、移動(dòng)、強(qiáng)度變化以及與地形的交互作用。另外，與臺(tái)風(fēng)相關(guān)的重要議題，如云物理（含氣膠）及動(dòng)力交互作用、中尺度對(duì)流與臺(tái)風(fēng)伴隨的降雨研究、海氣交互作用、大尺度環(huán)流及氣候變異與臺(tái)風(fēng)的關(guān)系等等，都是臺(tái)風(fēng)研究中有待突破的重大主題。上述研究一方面可增進(jìn)對(duì)於臺(tái)風(fēng)動(dòng)力理論之了解，另一方面則可改進(jìn)臺(tái)風(fēng)路徑與降雨量預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，提昇我國(guó)在臺(tái)風(fēng)研究與預(yù)報(bào)領(lǐng)域的國(guó)際地位。

換言之，-的臺(tái)風(fēng)研究正以突破性臺(tái)風(fēng)觀(guān)測(cè)、臺(tái)風(fēng)之動(dòng)力探討、模擬預(yù)報(bào)改進(jìn)與四維同化研究，及跨領(lǐng)域和跨尺度之臺(tái)風(fēng)海氣交互作用與臺(tái)風(fēng)氣候?yàn)橹鬏S，透過(guò)一系列的研究工作，一方面深入探索臺(tái)風(fēng)學(xué)理，一方面則結(jié)合學(xué)術(shù)成果加以應(yīng)用，有效改善臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)，對(duì)於科學(xué)本質(zhì)及社會(huì)民生均能有具體貢獻(xiàn)與回饋。如行政院國(guó)家科學(xué)委員會(huì)（簡(jiǎn)稱(chēng)國(guó)科會(huì)）與中央氣象局自2003年起所推動(dòng)的「侵臺(tái)臺(tái)風(fēng)之飛機(jī)偵察及投落送觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)」（簡(jiǎn)稱(chēng)追風(fēng)計(jì)畫(huà)）便是一例。此計(jì)畫(huà)使用漢翔公司ASTRA飛機(jī)與機(jī)載垂直大氣探空系統(tǒng)（Airborne Vertical Atmosp-eric Profiling System，簡(jiǎn)寫(xiě)為-APS）設(shè)備，以每架次約6小時(shí)的時(shí)間直接飛到臺(tái)風(fēng)周?chē)?3,000英尺的高度投擲投落送，進(jìn)行策略性臺(tái)風(fēng)觀(guān)測(cè)，以取得臺(tái)風(fēng)周?chē)P(guān)鍵區(qū)域的大氣環(huán)境溫度、濕度、氣壓以及風(fēng)速等資料，并即時(shí)傳送至中央氣象局與全球主要?dú)庀笾行倪M(jìn)行臺(tái)風(fēng)分析與電腦模擬及預(yù)報(bào)。此計(jì)畫(huà)使-在國(guó)際臺(tái)風(fēng)研究領(lǐng)域中進(jìn)入新的里程碑，扮演西北太平洋及東亞地區(qū)臺(tái)風(fēng)研究的領(lǐng)導(dǎo)角色。

大氣之短期及長(zhǎng)期變化均甚復(fù)雜，且影響國(guó)計(jì)民生至鉅，是一門(mén)極具挑戰(zhàn)性的科學(xué)，需要更多優(yōu)異人才從事突破性的研究，以增進(jìn)對(duì)大氣的了解與預(yù)報(bào)能力；同時(shí)也須加強(qiáng)大眾的科普教育，增加大眾對(duì)大氣科學(xué)和天氣預(yù)報(bào)的了解，以防患於未然，降低無(wú)謂的損失、增進(jìn)人民的福祉。

參考資料

小倉(cāng)義光著、張泉涌譯。1995。《普通氣象學(xué)》。臺(tái)北：國(guó)立編譯館。C. Donald A-rens.2003. Meteorology Today：An Introduction to Weat-er, Cli-te and t-e Environment.

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