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1、大氣物理題庫(1)曾忠一,2000年8月1日1.溼度.(a)溼度的定義是什麼?(b)有哪些代表溼度的參數?請仔細說明.1.解釋下面的名詞:(a)假絕熱過程.(b)露點溫度與霜點溫度.(c)相當溫度與相當位溫.(d)溼球溫度與溼球位溫.(e)條件不穩定.(f)對流不穩定.(g)對流凝結高度.(h)冰溫(陳美岑譯,1999:出賣先知.商周出版,第43頁圖2.3內).1.抬升凝結高度.(a)何謂抬升凝結高度?(b)已知飽和水汽壓隨氣溫變化的表達式,試述如何計算出抬升凝結高度.1.飽和技術(saturationtechnique).(
2、a)大氣中很少觀測到過飽和現象,但在數值計算時常常發生某些格點已過飽和了.試述要如何決定該格點的混合比和氣溫,試以示意圖說明.(b)飽和技術和溼球溫度的決定有何類似之處?1.試用文字說明Clausius-Clapeyron方程的意義.1.解釋或說明下面的陳述:(a)溼空氣的氣體常數比乾空氣大.(b)溼空氣絕熱上升時的溫度下降比乾空絕熱上升慢.(c)氣壓大致隨高度呈指數減小,但海洋中的壓力隨深度呈線性增加.(d)兩種未飽和氣團的混合可能產生霧.1.位溫.1(a)試以示意圖說明位溫的定義.此外利用Poisson方程證明,若位溫隨高
3、度增加,則氣溫遞減率小於乾絕熱遞減率.(b)位溫和相當位溫之間有何關係?2.雨滴和冰粒子的增殖過程(multiplicationprocess)分別有哪幾種?在這裏所謂增殖是指個數的增加.2.解釋下面的名詞:(a)溶質效應(soluteeffect).(b)曲率效應(curvatureeffect).2.試述凝結核(condensationnuclei)在凝結過程中的重要性.2.試討論在雲滴成長過程中擴散作用和併合作用的相對重要性.2.試討論有關圓形水滴終端速度的各種問題.2.試說明連續成長模式(continuousgrowt
4、hmodel)中所做的假設,並導出這個模式的基本方程.2.試以含水量和粒徑的大小說明霧和雲的相異點.2.試說明冷雲降水過程.2.根據黏滯性流體力學理論,半徑a的圓球在均勻流場V¥中受到的阻力為F=6pahV¥其中h為動力黏滯係數(dynamicviscosity),其因次為mass/time-length.上式就是有名的Stokes定律.設雲滴在大氣中降落時受到的阻力可用Stokes公式表示,試寫出終端速度的表達式.2.雨滴在靜止大氣中也許可以達到4.5mm的半徑,但實際觀測到的很少超過3mm,這是因為雨滴會碎裂.試述雨滴的自
5、發性碎裂和碰撞碎裂的幾個機制.2.兩顆夠大的水滴互相碰撞的主要機制有哪些?2.試述隨機成長模式(stochasticgrowthmodel)中所做的假設,並導出這個模式的基本方程.2.試導出降雨強度和雨滴譜(即粒徑分布)﹑終端速度之間的關係.2.何謂Bergeron-Findeisen過程?22.何謂Hallet-Mossop機制?2.何謂同質成核(homogeneousnucleation)和異質成核(heterogeneousnu-cleation)?2.接觸角(contactangle)>可溼的(wettable)﹑親水
6、性的(hydrophilic)﹑恐水性的(hydrophobic)﹑吸水性強的(hygroscopic)等字的意義是什麼?2.試解釋冰核的作用方式.2.何謂結淞過程?它和水滴之間的彼此碰撞有何不同?2.試說明乾成長和溼成長的意義.2.試用文字說明Koehler方程的意義.2.令n(a)為雲滴譜,即雲滴粒徑分布,試寫出雲滴總濃度N(即單位體積的雲滴總數)﹑雲滴平均半徑a和雲中含水量w的表達式.3.為何我們見到的輻射傳遞方程都是診斷方程(prognosticequation)?到底輻射場會不會隨時間變化?3.試說明要如何把輻射場納
7、入動力方程(如原始方程或完全可壓縮模式)中.3.解釋下面的名詞:(a)Lyman系.(b)色溫(colortemperature).(c)有效溫度(effectivetem-perature).(d)Kirchhoff定律.(e)長波和短波輻射.3.完整的輻射傳遞方程在何種假設下可簡化為Beer定律?在何種假設下變成Schwarzschild方程?3.解釋或說明下面的陳述:(a)灰體表面的輻射平衡溫度和吸收率無關.(b)雖然金星(Venus)離太陽比地球近,但金星的有效溫度卻比地球低.(c)恆星的顏色與它們自己的溫度有關,而行
8、星的顏色卻與溫度無關.(d)在大部分情況下,太陽輻射與行星輻射可分別處理.(e)溫度比太陽低的行星在較長波處放出最大的輻射.3(f)太陽的色溫和有效溫度的值並不完全相同.(g)月全蝕發生時,月亮在地影內並非完全看不見,而是呈現出赤銅色的黯淡月面.3.設s=0和s=s1處兩個平
