民國115年 高考三級 氣象 天氣學（包括天氣分析與天氣預報）
第1題
在與外圍環境沒有熱量交換的情況下，空氣塊隨著氣流從迎風面近地表 處爬升，到某一高度開始飽和凝結，伴隨雲的發展並有降水，之後空氣 塊隨著氣流爬升，翻過山頂，並在背…
題目
在與外圍環境沒有熱量交換的情況下，空氣塊隨著氣流從迎風面近地表 處爬升，到某一高度開始飽和凝結，伴隨雲的發展並有降水，之後空氣 塊隨著氣流爬升，翻過山頂，並在背風面下降。說明此空氣塊在爬山與 過山沉降過程中，位溫、露點、混合比、水氣壓、相對濕度的變化並說 明其原因。（20 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、位溫（potential temperature, θ）的變化與熱力過程。未飽和上升階段，空氣塊依乾絕熱遞減率（約9.8 K/km）降溫，θ 守恆不變；到達抬升凝結高度（lifting condensation level, LCL）後轉為飽和絕熱上升，凝結釋放潛熱部分抵銷膨脹冷卻，降溫率減為約4至7 K/km。由於潛熱持續加入，θ 隨高度增加，此即相當位溫（θe）守恆而 θ 上升的典型特徵。
- 二、混合比（mixing ratio, w）與水氣壓（vapor pressure, e）。未飽和階段 w 與 e 皆守恆，故水氣壓不隨高度改變；飽和後水氣不斷凝結成雲滴，w 與 e 隨高度減小，e 大致沿飽和水氣壓曲線（Clausius-Clapeyron 關係）下降。若降水將凝結物移出空氣塊，總水量減少，此為不可逆的假絕熱（pseud adiabatic）過程，亦使 θe 較原值降低。
- 三、露點（dew point, Td）與相對濕度（relative humidity, RH）。未飽和上升時 w 守恆而氣壓下降，Td 約以1.8 K/km 緩慢下降，遠慢於氣溫的9.8 K/km，故 RH 快速上升至100%。飽和後 Td 等於氣溫，兩者同步下降，RH 維持100%；但降水移除水氣後，背風下沉時的水氣已較原先明顯減少。
- 四、過山沉降階段。背風下沉初期仍可能飽和，出現雲消與降水蒸發冷卻；一旦離開雲底即轉為乾絕熱下沉，θ、w、e、Td 均守恆，氣溫以9.8 K/km 回升，RH 迅速下降。因上升時潛熱已隨降水移出，同高度下沉後的氣溫高於迎風面原氣溫、水氣卻較少，形成乾熱的焚風（foehn）效應。
- 五、整體判定。若降水充分且凝結物全部落下，背風面增溫最顯著；若凝結物部分蒸發，則增溫幅度減小。故同一氣塊過山後呈現位溫升高、混合比與水氣壓降低、露點降低、相對濕度大幅下降的組合，此即山區背風側乾熱天氣的熱力學基礎。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。