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年公務人員高等考試三級考試試題 代號：37340
類 科： 氣象
科 目： 天氣學（包括天氣分析與天氣預報）
考試時間： 2小時 座號：
※注意：
禁止使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
一、有關熱帶海洋地區大氣溫、濕度之典型垂直分布，試回答下列問題：
試繪圖表示在海平面至 100 hPa間，熱帶海洋地區大氣位溫（
θ
）、相當位溫（
θ
e ）、
及飽和相當位溫（
θ
e* ）三者之典型垂直分布剖線 （作圖之橫軸為T，縱軸為p，並
可設此三者在海平面之值介於 300-365 K）。（10 分）
承上小題，根據所作之圖，試討論大氣之垂直穩定度狀態，包括穩定或不穩定之
種類與出現之氣層高度。（10 分）
承小題
，試說明如何應用所作之圖，估計大氣對流可用位能（convective
available potential energy, CAPE）之大小，並說明理由。（5分）
二、已知由運動學觀點，在 xy 平面上由二維運動所產生之二維鋒生函數（frontogenetical
function, F）可表為：
]2cos[||
2
1
|| 1DF
d
t
d
FHH −
′
∇=∇=
βθθ
試說明此式中 、
β
、及 D等三個變數之定義（含數學式）分別為何？（10 分）
1
F′
試應用此式，簡要討論變形場與位溫梯度（∇H
θ
）之走向，對鋒生／鋒消作用之
影響為何？（5分）
試應用此式，簡要討論五、六月臺灣附近（副熱帶）之滯留性梅雨鋒面，與一般
中緯度冬季之冷鋒，其鋒生過程之主要差異為何？（5分）
三、已知簡化之準地轉（quasi-geostrophic, QG）渦度方程式與熱能方程式分別為：
p
ff
f
fg∂
∂
++∇∇⋅−=∇
ω
χ
2
0
2
0
0
2)Φ
1
(V
r 與
σω
χ
−
∂
∂
∇⋅−=
∂
∂
)
Φ
(pp g
V
r
其中
χ
= ∂Φ/∂t，Φ 為重力位，
σ
＝−
α
（dln
θ
/dp）為靜力穩定度參數，其他符號均為
一般常用者。試回答下列問題：
試由簡化之 QG 渦度與熱能方程式，推導出 QG omega 方程式。（10 分）
試應用 QG omega 方程式，分別診斷發展中之溫帶氣旋，在高層槽前與低層暖平
流區所伴隨之垂直運動形式，並在物理上加以解釋。（15 分）
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年公務人員高等考試三級考試試題 代號：37340
類 科： 氣象
科 目： 天氣學（包括天氣分析與天氣預報）
全一張
（
背面
）
四、採用圓柱座標（r,
θ
, p）討論颱風時（r為半徑，
θ
為方位角），其速度分量為（Vr ,
V
θ
,
ω
），則由軸對稱（切向平均）之徑向與切向運動方程式，可分別導出下列兩式：
)
Φ
()( prp
V
f∂
∂
∂
∂
=
∂
∂
+
θ
ζ
與
θ
θθ
ωζ
F
p
V
fV
t
Vr+
∂
∂
−+−=
∂
∂
)(
其中，上方橫線表切向平均，F
θ
為切向摩擦加速度，其餘符號均為一般常用者。試
回答下列問題：
試問在導出第一式時，其力平衡假設為何？（5分）
試應用此兩式，討論颱風渦旋之熱力與風場結構特徵，及其增強／減弱之機制為
何？（10 分）
試討論颱風本身強度，對其結構與發展之影響為何？（5分）
五、試說明下列有關數值天氣預報模式之問題：
何謂參數化（parameterization）？（5分）
現行的數值天氣預報模式中，有那些過程需要進行參數化？（5分）