北半球的低壓中心

涂維聖1998/7/25

一、賀伯颱風

　　民國85年7月31日賀伯颱風侵襲台灣,其實在台灣,颱風幾乎是年年有,倒也見怪不怪,然而,賀伯颱風帶來的土石流及各都會區的嚴重淹水,卻特別突顯出大地的反撲(山坡地的濫墾)及公共建設的諸多問題(抽水站工程弊案)
　　颱風之所以造成災害,不外乎風與雨,而其中颱風過後引進的旺盛西南氣流更常常是造成災害的主因。

賀伯颱風衛星雲圖
(取自中央氣象局)

賀伯颱風.gif (28448 bytes)

  1. 賀伯颱風,以這張衛星雲圖而言,它還算漂亮,有個明顯的颱風眼(這表示它是中度颱風以上),在這裏你不妨想想為何颱風眼處無雲?(白色者為雲)。

  2. 颱風常會帶來豐沛的雨量,而颱風過境後的西南氣流是主因,看看左圖,你能看出颱風引進的西南氣流嗎?
    ps:如果你是高手,請思考以下問題:這張雲圖是由高空往下照的,所以看到的雲很多都是高層的雲(非地面的雲)問題是高層的雲和地面附近的雲轉向都是一樣的嗎(逆時針)?why?請參考牛頓雜誌189期p110。有問題的話歡迎mail與我討論。

  3. 其實這張衛星雲圖還有很多可研究及注意的地方
    →這是發生在北半球
    →颱風為低氣壓中心
    →所生氣流為逆時針向內旋入
    →颱風入境前及過境後的風向變化
    →請看下面解說:

二、南北半球氣流的偏向(台灣地處北半球)

南北高低壓中心.jpg (10288 bytes)

  1. 如左圖為課本上表示南北半球的高(H)低(L)壓中心的氣流流動情形,你能分辦出來嗎?

  2. 首先,你必需能分出高壓中心與低壓中心,你能分辨何者為高壓中心,何者又為低壓中心嗎?

    提示:空氣由高壓流向低壓

  3. 左列的四個示意圖中,有兩個是表示北半球的高低壓中心(另兩個為南半球的高低壓中心),應如何分辨呢?

    請參考以下圖解說明

北低壓.gif (7991 bytes)

  1. 地球上空氣的流動導因於壓力的不同,空氣由高壓流向低壓,如左圖為低壓中心,故氣流向中心流入(三同心圓為等壓線)。

  2. 因受到科氏力的影響,北半球氣流會偏右(南半球則偏左)Why?

  3. 如左圖為北半球的低壓中心氣流偏向示意圖,看完後你能選出上面四個示意圖何者表示北半球的低壓中心嗎?

北高壓.gif (7824 bytes)

  1. 如左圖為北半球的高壓中心氣流,因空氣由高壓流向低壓,左圖為高壓中心,故空氣向外流出(三同心圓為等壓線)。

  2. 因受到科氏力的影響,北半球氣流會偏右(南半球則偏左)Why?

  3. 看完左圖,你能選出上面四個示意圖中,何者表示北半球的高壓中心嗎?

會分辨之後,你再回頭看看賀伯颱風的衛星雲圖,你應不難了解,為何颱風過後常會引進西南氣流而帶來豪雨(台灣地處北半球,且颱風為一低壓中心)

其實要分辨以上四圖並不難,你只要注意到:
1.不管南半球或北半球,高壓中心的氣流都是向外旋出的(而低壓中心則是向內旋入。
2.至於其為順時針或逆時針,則可由以上兩個動畫得知,若你還不了解的話,再多看幾次吧!相信很快就能了解其中道理。

至於什麼是科氏力呢?請看以下解說

三、科氏力淺說

南北線性速率.JPG (4618 bytes)
  1. 什麼是科氏力,簡單的說,因地球各部的線性速率不同,而造成氣流偏向的力稱科氏力。
    →在地球自轉軸上方(北半球上空)看地球,地球是逆時針轉動的
    →地球轉一圈則赤道、北回歸線、南回歸線,會各跟著各轉一圈(角速度相同,即一天皆轉360度)
    →如左圖示,地球各部同轉一圈時,在赤道附近的人會轉最大圈,而愈往南(或北),雖同轉一圈,但卻較小圈,故在赤道的線性速率最大,愈往南(或北)其線性速率愈小。
  2. 地球上的任何東西,皆會跟著地球轉動,當然空氣也不例外!(試想,若空氣不隨地球轉動,則將如何?)→在赤道附近的空氣跑得快,愈往南(或北)的空氣跑得愈慢

科氏力火車.gif (47223 bytes)
  1. 各位看到左圖,有兩列火車,上列火車速率較慢,下列火車較快,同向右前進。
  2. 下列火車1號車箱內的人想丟石頭給上列火車1號車箱內的人,若他在車箱交會時,瞄準1號車箱的人丟去,那麼將丟不到1號車箱的人?!,且會丟到2號車箱@#$?!→偏右(參考左動畫,你看得出其中道理嗎?)..請注意：
    →石頭在車上和火車有同樣的速度
    →石頭丟出後,原本的水平速度還在
    →石頭丟出後的水平速度>上列火車之速
  3. 如上第2點之情形,是不是與氣流由赤道附近往北流動的情形相似呢?如此你不難知道為何北半球的氣流因科氏力會有偏右的情形了吧 !(南半球呢 ? 自己想吧 ! )
  1. 地球上大部份的陸地都集中在北半球,當然大多數的人也都居住在北半球,所以大多數人(尤其是你我)皆習慣於北半球的思考模式,考驗一下的推理能力吧 !
  2. 科氏力造成氣流的偏向,試想飛機作南北的航行,航向是否應修正呢?
  3. 發射長程飛彈呢?
  4. 科氏力還能影響什麼呢?
  5. 有關科氏力的問題可參考牛頓雜誌189期。