航空氣象學-FindBook 找書網 ISBN:9789865635855

圖書名稱：航空氣象學

無論是噴射或螺旋槳引擎的飛機或直升機，都是在大氣中飛行的，因而大氣的狀態就直接影響了飛行的順利與否，尤其是一些特殊天氣現象。要了解造成這些現象的成因，才有可能得出如何解決的方法，這就是《航空氣象學》的由來。
全書共15章，分成三大篇：第一篇：大氣科學基礎。大氣基本物理化學結構及各項氣象要素（溫、濕、壓、風）的物理意義及天氣觀測系統、地表能量平衡、全球及局地風系、鋒面系統、不穩定度、成雲過程等。第二篇：航空天氣進階。對航空有重大影響的天氣現象，如側風、陣風、能見度（霧、霾）、亂流、積冰、雷暴、下爆流、閃電等。第三篇：全球氣候概況。熱帶與信風帶的大陸、海洋、島嶼型天氣，季風區天氣、風切線、熱帶波動、颱風，北極天氣、曙暮光、冰雪、吹雪、白濛天，太空天氣、太陽活動、磁暴、電離層風暴、閃焰無線電中斷等。
本書基本上為航空氣象學的大學用教科書，但內容淺顯易讀，亦可作為航空從業員（機場觀測、飛機駕駛、空服、航管、地勤）乃至航海或任何對基礎航行氣象有興趣之人士參考閱讀。

作者簡介：

作者
王寳貫
臺南一中（1967）畢業，國立臺灣大學氣象學學士（1971），美國洛杉磯加州大學（UCLA）之大氣科學碩士（1975）及博士（1978）。1980年赴麥迪遜威斯康辛大學氣象系（後改名大氣與海洋科學系）任助理教授職，於1984、1988年分別升任副教授及正教授。 1994-1997年任大氣與海洋科學系系主任，1998-2002年任空氣資源管理學程主任。曾任國立臺灣大學、美國麻省理工學院、UCLA、德國麥因茨大學、德國馬克斯—普朗克化學研究所、義大利費拉拉大學之客座教授，中央研究院環境變遷研究中心主任，美國氣象學會雲物理委員會主席，中華民國氣象學會理事長。現任國立成功大學航空太空工程系特聘客座講座教授及國立臺灣大學大氣科學系特聘研究講座教授。
大氣科學領域專長為雲物理學、雲動力學、氣膠物理、計算流體力學及歷史氣候學，發表過一百多篇的論文於國際學術期刊。著有英文學術專書Ice Microdynamics（美國Academic Press，2002）、Physics and Dynamics of Clouds and Precipitation（英國劍橋大學出版社，2013），Motions of Ice Hydrometeors in the Atmosphere（德國Springer-Nature，2021）；中文專書有教科書《雲物理學》（1997），以及科普書籍《天與地》（1996開卷十大好書）、《洞察》（2002金鼎獎佳作）及《微塵大千》（2005金鼎獎佳作）。
曾獲美國Samuel C. Johnson傑出會士獎、德國Alexander von Humboldt資深研究獎、歐洲Nikolai Dotzek研究獎，美國氣象學會會士、中華民國氣象學會會士及中央研究院數理組院士。

章節試閱

第1章　大氣層的物理化學結構
大氣層是包圍在地表之上的一個主要為氣體的物理個體，地表大約由29.2%的陸地及70.8%的海洋面積組成，而直接覆蓋其上的就是大氣層。大氣層的主要成分是空氣，但也還有其他一些比例非常小的非空氣的成分。人類所居住的地方，就是在大氣層的最底部。大氣層所發生的一切，都直接影響人們的生活福祉。空氣品質的良否、天氣氣候的動盪，在在攸關人類的生死存亡，因此我們有必要對大氣層的各種物理化學特性及長短期天氣氣候過程（例如風霜雨雪、颱風雷暴、洪澇乾旱等）詳細研究了解，方能應付大氣變化所造成對人類生活環境的衝擊。
對生物來說，天空原來是屬於有翅膀的鳥類的。許多鳥類天生就很會利用大氣的物理特性，在天空中飄浮或飛翔。但人類自從飛行器發明之後，天空也變成了人類的「地盤」，為了要大加利用，於是乎人類也需要學習許多關於大氣的知識，使得天生沒有翅膀的我們可以安全舒適地優游於天空中，因此就有了「航空氣象學」這門學問。人類在更早的時候就掌握了航海的技術，也很早就體會了「風」與「浪」的關聯，而這也就是航海氣象學的起源。總而言之，不但是發生於陸地上的天氣現象，我們對於發生在海上的天氣及發生在天空中的一些大氣運動及物理化學過程也都需要充分了解。
1.1　地球大氣的物理與化學結構
1.1.1.　大氣化學組成
我們一般把大氣主要的組成氣體稱為「空氣」，但是空氣並不是一種單一的化學分子，而是由不同的氣體分子混合而成的。空氣的化學組成比例也不是非常固定，在不同地點、不同高度都會有些差異。本節所指出的成分，僅僅代表大致的平均狀態，至於各層次的特異化學組成，則留待在討論該氣層時說明。除了氣體之外，大氣中也有一些凝態物質—液滴及固體粒子，它們也長期存於大氣之中，也應算是大氣成分的一部分。
所謂乾空氣，就是把空氣中的水分（包含水氣和凝態水）完全排除的空氣。氮和氧的體積分別占了約78%及21%，只有剩下約1%為其他乾氣體的總和。第三濃度的氣體是氬氣，是一種惰性氣體，大約0.9%左右，再來是二氧化碳，只占了0.04%（但是上升率卻很可觀，在全球暖化議題上起主導角色，在討論氣候變遷時將會討論）；其餘的氣體占比都很小，而沒有列在表上的更是稀少。這些乾空氣氣體大致分布均勻，在同一高度，他們的濃度都差不多，占比也相近。
水氣也是空氣中的稀少氣體，但卻是地球大氣中十分重要的氣體，舉凡雲雨霧露、冰霜雪雹，都是來自水氣。水氣的總質量占大氣總質量的0.25%，但是分布很不均勻，有的地方幾近於0（例如沙漠地帶），而有的地方則水氣豐沛（例如熱帶海洋上空）。以體積濃度而言，水氣占比可從0到4%。氣象學中有很大的一部分是在研究水氣在大氣中的物理及動力過程。我們在第4章會更詳細地談到水氣的物理。
1.1.2.　永久成分與可變成分
如果從氣體在大氣中的駐留時間（residence time）而言，則我們可以將大氣成分分成：（1）永久成分（permanent constituents）、（2）可變成分（variable constituents）。駐留時間指的是某個化學分子（或原子）進入大氣後能夠存留的時間。例如一個水氣分子，它的來源是地面上的水面（液態水或冰）蒸發。一個被蒸發的水分子進入大氣中，大約7-10天就可能會形成凝結物（雨水或雪花冰粒子等）而落回到地面，所以它的駐留時間大約7-10天。一個氦分子經由放射性同位素蛻變過程產生而進入大氣中，大約要100萬年才能被從大氣中移除（主要是逸出地球大氣之外），所以它的駐留時間就是100萬年左右。
顧名思義，永久成分就是駐留時間很長的成分，例如表1.1中的氮、氧及所有的惰性氣體。而可變成分就是駐留時間短的分子，例如水氣。但這裡「長」和「短」的認定卻是視場合而定。二氧化碳及甲烷以氣象學的角度而言幾乎是永久氣體，因為天氣週期大約一個星期左右，而季節變化也就是幾個月，在此期間內，它們幾乎沒有什麼變化。但是以大氣化學角度視之，在考慮氣體的年際變化時，它們的變化就能顯現出來，因此也就可視為是可變成分了。以上的討論主要著重於低層的大氣狀況，大致是低於80 km高度的大氣層。在80 km之上大氣成分會逐漸變化，其組成成分和比例會隨著高度而不同，稍後會討論。

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序言
作者簡
第一篇　大氣科學基礎
第1章　大氣層的物理化學結構
1.1. 地球大氣的物理與化學結構
1.1.1. 大氣化學組成
1.1.2. 永久成分與可變成分
1.2. 垂直氣壓與密度分布
1.3. 大氣的垂直分層
1.3.1. 以溫度結構來分層
1.3.2. 以電離結構來分層
1.3.3. 以電動力學特性來分層
1.4. 領空與卡門線
第2章　氣象要素的基礎物理及觀測
2.1 溫度
2.2 溫度的物理意義
2.3 高層大氣溫度的意義
2.4 氣壓
2.5 氣壓計原理
2.6 高度表
2.7 濕度
2.7.1 絕對濕度
2.7.2 相對濕度
2.7.3 露點溫度
2.7.4 霜點溫度
2.7.5 濕度的...

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