圖解大氣科學

第1章 藍色地球與地球大氣的誕生
1-1　 宇宙的誕生
1-2　 太陽星雲假說
1-3　 太陽系的誕生
1-4　 太陽系行星的誕生
1-5　 地球的形成與地球結構
1-6　 地球內部層圈的形成
1-7　 地球形成旋轉橢圓體
1-8　 地球的運轉
1-9　 地球進動與歲差運動
1-10　海洋的形成
1-11　海洋分布與海底地形
1-12　地球大氣的形成
1-13　原始大氣及氧氣濃度的增加
1-14　臭氧層的形成與大氣的進化
1-15　火山活動與次生大氣的形成
1-16　藍色地球是宇宙中唯一的綠洲

第2章 地球大氣概述
2-1　 地球大氣的組成
2-2　 大氣的垂直結構--對流層與平流層
2-3　 大氣的垂直結構--中氣層與增溫層
2-4　 高層大氣與磁層
2-5　 臭氧層與紫外線的吸收
2-6　 地球大氣能量來源
2-7　 大氣及地表能量收支
2-8　 入射太陽輻射緯度分布
2-9　 大氣及地球輻射
2-10　溫室氣體與溫室效應
2-11　輻射平衡溫度

第3章 大氣運動
3-1　 氣壓與等壓線
3-2　 等壓面
3-3　 氣壓場
3-4　 低壓槽
3-5　 大氣運動
3-6　 氣壓梯度
3-7　 科氏力及摩擦力
3-8　 地轉風及近地面風
3-9　 離心力與向心力
3-10　大氣環流系統
3-11　三胞環流/三圈熱力環流
3-12　行星風系
3-13　大氣環流的季節變化
3-14　區域環流
3-15　焚風
3-16　綜觀尺度大氣運動
3-17　東風波/熱帶波

第4章 大氣現象
4-1　 霧的形成與分類（一）
4-2　 霧的形成與分類（二）
4-3　 雲的形成與分類
4-4　 雲的種類（一）
4-5　 雲的種類（二）
4-6　 雲的種類（三）
4-7　 雲的種類（四）
4-8　 雲的種類（五）
4-9　 雨的形成與種類
4-10　地形雨
4-11　雷暴
4-12　多胞型雷暴
4-13　氣旋雨
4-14　熱帶風暴結構與強度
4-15　熱帶風暴的移動
4-16　熱帶風暴命名
4-17　溫帶低壓與鋒面降水
4-18　冷鋒及暖鋒
4-19　囚錮鋒
4-20　龍捲風
4-21　沙塵暴

第5章 海洋氣象
5-1　 海洋與大氣的關係
5-2　 大氣與海洋交互作用
5-3　 熱塔效應
5-4　 海洋沿岸的風與流
5-5　 潮汐
5-6　 暴潮
5-7　 洋流系統
5-8　 溫鹽環流
5-9　 聖嬰及反聖嬰現象
5-10　聖嬰現象的效應和影響
5-11　冰山與航運安全

第6章 大氣現象觀測
6-1　 全球對地觀測綜合系統
6-2　 氣象觀測網分類
6-3　 氣象觀測系統地面氣象觀測
6-4　 氣壓及風向風速觀測
6-5　 降水量及溫濕度觀測
6-6　 雲的觀測
6-7　 雲量和雲高觀測
6-8　 農業氣象觀測
6-9　 海洋氣象觀測
6-10　航空氣象觀測
6-11　航空氣象觀測設備
6-12　微爆氣流與陣風鋒面影響飛安與觀測
6-13　高層氣象觀測
6-14　氣象雷達觀測
6-15　氣象飛機觀測
6-16　下投式探空儀
6-17　氣象衛星觀測
6-18　繞極氣象衛星
6-19　紅外線衛星雲圖

第7章 天氣分析與預測
7-1　 天氣學的演進
7-2　 天氣現象的尺度與壽命
7-3　 天氣圖分析
7-4　 高空天氣圖與厚度圖
7-5　 天氣分析輔助圖
7-6　 天氣預報
7-7　 數值天氣預報
7-8　 短期天氣預報
7-9　 降雨機率預報
7-10　長期預報
7-11　颱風預報
7-12　影響侵臺颱風因素
7-13　藤原效應
7-14　颱風路徑預報
7-15　颱風強度預報
7-16　颱風降雨預報
7-17　數值模擬

第8章 大氣化學
8-1　 大氣的化學組成
8-2　 大氣化學研究對象
8-3　 懸浮微粒或氣膠
8-4　 氣膠化學
8-5　 衛星觀測氣膠
8-6　 環境破壞與大氣汙染
8-7　 主要空氣汙染物
8-8　 化學煙霧
8-9　 酸雨
8-10　酸雨的採樣與監控
8-11　平流層化學
8-12　臭氧層減弱的傷害
8-13　大氣放射性物質化學
8-14　電離輻射的危害
8-15　公眾年曝露劑量
8-16　放射性物質的輻射性汙染

第9章 氣候學
9-1　 地球的氣候系統
9-2　 氣候學研究領域
9-3　 氣候形成因素
9-4　 氣候分類法
9-5　 地球能量的收支平衡
9-6　 輻射平衡溫度與溫室效應
9-7　 影響氣候變化的自然因素
9-8　 歲差
9-9　 太陽黑子
9-10　板塊漂移與地形變化
9-11　火山噴發
9-12　火山噴出物
9-13　大氣氣體成分的變化
9-14　地表狀態的變化
9-15　海洋與氣候
9-16　聖嬰/南方震盪
9-17　雲與氣候
9-18　大氣內部動力與氣候

第10章 氣候異常與氣候災害
10-1　 我們所居住的地球發出哀嚎
10-2　 全球暖化跡證－北極冰床逐漸消失
10-3　 全球暖化跡證－南極大陸異常改變
10-4　 全球暖化跡證－各地山脈冰河後退
10-5　 全球暖化跡證－北極永凍土逐漸融化
10-6　 全球各地熱浪益發頻繁
10-7　 侵襲各地風災增強
10-8　 噴射氣流與極地渦旋異常
10-9　 氣候災難
10-10　氣候變遷與糧食危機
10-11　中國沙漠化與沙塵暴更趨惡化
10-12　低海拔珊瑚環礁國家恐被海面上昇淹沒
10-13　喪失生物多樣性物種
10-14　全球氣候異常對人類健康狀態造成負面影響

第11章 大氣科學的應用
11-1　 大氣科學與地球系統科學
11-2　 地球系統能量收支平衡
11-3　 地球系統的水文循環
11-4　 水文循環與洪水
11-5　 航空運輸運用－飛航安全與氣象因素
11-6　 航空運輸運用－影響飛安之低空風切
11-7　 航空運輸運用－影響飛安之亂流
11-8　 低雲與濃霧
11-9　 農業氣象應用
11-10　水文氣象學應用
11-11　引發洪水常見原因
11-12　水災監測與預警
11-13　森林氣象學
11-14　太空科學的應用
11-15　軍事氣象之應用
11-16　氣象戰

序

　　異常氣候隨時隨地上演，影響全球各地日益嚴重，且恐成常態，導致的衝擊已成為全球高度關切的議題；不論貧富，沒有人能從異常氣候的影響免疫。作者於2015年6月2日搭機抵達紐西蘭北島奧克蘭國際機場時，在雷電交加中飛機嘗試降落兩次失敗拉起重飛，在劇烈亂流中持續盤旋超過一小時後放棄，改降紐西蘭南島之基督城國際機場，旅程延誤約5小時，作者因而深深體驗大氣威力除影響人類日常生活外，更嚴重影響飛安。

　　大氣科學是研究大氣本身及大氣中各種現象的科學，需運用物理、數學、化學等基礎科學知識，以了解、詮釋曾經被歸諸於宗教神奇力量的大氣。大氣科學也是一座知識的橋樑，一端是基礎科學，另一端連結人類社會與天下蒼生；我們觀測大氣、嘗試了解大氣甚至預測未來，這中間環環相扣，我們將這些知識內化成獨一無二的大氣科學，最終的目的無非是充分掌握大氣的瞬息萬變，預測大氣的走向，再善加利用這些資訊，希望可以趨吉避凶，更期待能讓地球環境永續發展；本書利用圖解方式，讓讀者能迅速理解並掌握先機。

　　我們所居住的地球表層由大氣圈、水圈、岩石圈、冰雪圈及生物圈等5大部分，共同組成一個綜合系統。大氣圈圍繞著地球，不但提供我們所須的空氣，並且影響陽光和氣溫、濕氣以及空氣流動，從而決定天氣。由於大氣圈中發生的各種現象不僅種類繁多，而且在時間和空間尺度上不受限制，還因地表的水圈、岩石圈、冰雪圈及生物圈的影響，其複雜性和不確定性是自然界最為突出的；大氣科學的研究必須擁有觀測點分散全球，觀測方法具高度協調統一以利比較，觀測資料能迅速交換集中，而國際間任何一個地區、一個國家都無法孤軍作戰；相反的，世界氣象工作也少不了任何一個地區或一個國家的合作。

　　大氣科學在它的發展進程中已逐漸形成許多分支，如大氣探測學、大氣化學、天氣動力學、氣候學及航空氣象學等。大氣科學像是一棵百年大樹，它的根深入基礎科學的土壤，吸取養分；從大氣科學主幹長出的枝葉，競相朝無窮的蒼穹伸展，象徵無限的應用層面與發展潛勢。

　　應用大氣科學是將大氣科學的原理、方法和成果應用於農業、水文、航海、航空、軍事及太空等方面，也著重開發利用氣候資源。了解大氣科學的特性後，即可發現它的多樣性，每個人依照興趣，都可以在大氣科學中找到適合自己才能的研究方向，讓自己在這個充滿挑戰的領域中發光發熱。為讓國人能體認氣候異常的嚴峻課題，建議學校教育積極推廣大氣科學的科普知識，使成為大學生必備的基本科學素養。

　　本書得以出版，首先要感謝五南文化事業機構楊榮川董事長，因他對天氣現象頗富好奇心，適因作者所學專長曾在交通部民用航空局實際從事氣象業務多年，並兼大學教學工作，拙著《全球氣候變遷──危機與轉機》」一書，亦由五南圖書出版公司發行，作者在偶然機會與楊董事長聊天後，他即吩咐其編輯群對我發出邀稿信函。其次要感謝編輯部等工作團隊，三年來不斷給予協助與鞭策才得以完成初稿，編輯團隊更克服萬難，完成本書最繁雜且艱困的繪圖與製表工作。最後希望讀者閱讀本書後，對從事之工作、研究與日常生活都能獲得實質助益。