民國115年 高考三級 氣象 大氣動力學
第3題
熱帶赤道波包含多種型態的波動，其中有特別的mixed Rossby-Gravity （MRG）波及Kelvin 波，試描述此兩種特別波的形成機制、傳遞方向、 環…
題目
熱帶赤道波包含多種型態的波動，其中有特別的mixed Rossby-Gravity （MRG）波及Kelvin 波，試描述此兩種特別波的形成機制、傳遞方向、 環流特性（高度場及風場）以及對大氣與海洋大尺度運動有何影響？此 外，何種熱帶波動較有利於熱帶氣旋的形成？請說明之。（20 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、理論背景：在赤道 β 平面上求解淺水方程組，Matsuno 給出赤道陷捕波的頻散譜，包含向西傳的赤道羅斯貝波、向東傳的 Kelvin 波，以及 n = 0 的混合羅斯貝重力波（mixed Rossby-gravity wave, MRG）。
- 二、MRG 波的形成與結構：它是羅斯貝波與重力波混合的 n = 0 模，機制為 β 效應與重力恢復力耦合。相位向西傳播（週期約 4 至 5 天、波長約 10^4 km），群速則向東。經向風 v 對赤道對稱，zonal 風 u 與高度場對赤道反對稱，故赤道兩側呈現交錯的渦旋對。
- 三、Kelvin 波的形成與結構：在赤道因 f = 0，科氏力無法支撐經向氣壓梯度，故 v = 0，只剩向東傳播、非頻散的 Kelvin 波；u 與高度場對赤道對稱並呈高斯分布，半寬約 1000 至 1500 km。大氣中相速約 30 至 50 m/s，海洋中僅 2 至 3 m/s。
- 四、對大尺度運動的影響：MRG 與 Kelvin 波會調制對流與降水，是 MJO 與季內振盪的重要成分；海洋 Kelvin 波沿赤道東傳，把西太平洋暖水訊號帶往東太平洋，為 ENSO 發展的關鍵機制，亦影響印度洋偶極與季風肇始。
- 五、對熱帶氣旋的助益：MRG 波（常以 TD-type 擾動形式出現）與東風波可提供低層輻合、正渦度與水氣，最有利於熱帶氣旋生成；Kelvin 波則藉由改變背景場與觸發對流，扮演催化的角色，兩者常與季內振盪共同作用。
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。