生活中的氣象

誰改變了雲反照率?

誰改變了雲反照率?
國立臺灣大學大氣科學研究所碩士生陳佁甄

抬頭仰望天空,欣賞瞬息萬變的雲朵,在觀賞的同時,空氣中微小甚至是我們所看不見的懸浮微粒,在雲的形成過程中扮演重要的角色,這些懸浮微粒稱作「氣膠(Aerosol)」。自然界中的沙塵、海鹽、塵霾、花粉、細菌…等不同種類的氣膠,其中可溶性、易吸溼的氣膠容易成為水氣凝結的核心,可以作為雲凝結核;部分不可溶氣膠則適合作為冰核,有助雲中冰晶的形成,這兩種氣膠皆能幫助雲的形成。

雲可以透過改變反照率影響地表溫度的變化;反照率,是物體反射太陽輻射和入射總輻射量之比值,一般地球表面的反照率為0.3。隨著工業化發展及人為活動的增加所排放的汙染,大氣中的氣膠數量快速增加,例如,黑炭、硫酸鹽、硝酸鹽微粒…等人為源氣膠,不僅是造成空氣汙染的兇手,也是雲以及影響氣候的幕後黑手。汙染嚴重的地區同時也是氣膠數量多的地區。

生活中的氣象
暖暖包的原理

暖暖包的原理

暖暖包的原理
國立臺灣大學大氣科學所碩士生謝璨筑

市面上暖暖包的種類大致分為兩種,一種是鐵粉及食鹽製作的一次性暖暖包,顧名思義就是用過一次後就無法再利用了。它的發熱原理是鐵粉經搓揉之後,與空氣中的氧氣進行氧化作用,鐵粉經氧化生鏽而放出熱量,但鐵在有水時才容易進行放熱反應,所以通常會加入食鹽等容易吸收空氣中水分的物質使反應易於進行,達到保暖效果。

另外一種暖暖包的發熱機制是利用醋酸鈉在水裡面溶解度的特性。這種暖暖包中的醋酸鈉水溶液原是處於過冷(過飽和)狀態,暖暖包中有一小鐵片,當有外力按壓此小鐵片產生微小震動,過冷(過飽和)的醋酸鈉水溶液受到擾動,開始從不穩定狀態趨向穩定狀態,此時醋酸鈉開始結晶並釋放潛熱,暖暖包發揮其功效。

臺灣的暖雲人工增雨

臺灣的暖雲人工增雨
國立臺灣大學大氣科學系研究助理黃家傑

臺灣的水資源主要是地表水和地下水,兩者都源自雲中的降水。雖然臺灣年平均降水量位處世界前列,但由於降水系統所出現的地點、時間,以及所帶來的降水量,都有很大的年際變化;加上近年來人口增長、工農業用水需求不斷增加、水資源的浪費和污染、水土保護工作施行不力等因素,令人均可用水量減少。為了舒緩水資源匱乏的窘境,人工增雨被視為是可行有效且經濟的緩解方法之一。

人造雨?人工增雨?人工種雲?

人造雨?人工增雨?人工種雲?
國立臺灣大學大氣科學系研究助理黃家傑

每當旱季來臨而水庫水位降至警戒線,水資源不敷民生和工農業的應用時,相信不少人都會在新聞報導中聽到政府要實施人造雨紓緩旱災的消息。除了「人造雨」這個字眼外,或者有人會聽過「人工增雨」或「人工種雲」等名詞,到底它們的差異在哪裡?

各國人造雨現況

各國人造雨現況
國立臺灣大學大氣科學系趙汝穎

降雨的時間與空間分布不均,造成水資源的匱乏,這現象不只發生在臺灣,也是世界各國煩惱的問題,除了興建水壩、水庫外,科學家們不斷地尋求方法,試圖使老天降下更多的雨,以解此燃眉之急。

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圖1:美國ICE地面焰劑燃燒裝置

根據Lelieveld(1996)的估算,雲的降水效率約在11%至19%之間,也就是80%以上的雲水在還沒降到地表就已經消散,人造雨(artificial rainfall),或是技術上來說稱為人工增雨的技術行之有年,就是要想辦法提升雲的降水效率,常見的方式為種雲(cloud seeding),種雲就是在雲中添加適當大小與數量的粒子,促進雲中水滴或冰晶的成長,以增加雲水降至地表的機會,依雲種類型分為冷雲種雲與暖雲種雲,冷雲種雲適合雲頂高度較高而溫度較低的雲種,方法有潑灑乾冰、碘化銀;暖雲種雲則沒有明顯限制但通常以0oC以上的雲為目標,方法有噴灑水滴、吸水性粒子,其有效程度與環境中凝結核狀態有關,以下介紹幾種現代人造雨方式。

要將粒子從地面傳送到高空,最為便利的方法是在地面燃燒焰劑,將種雲粒子如碘化銀(冰核)、氯化鈉(吸水性粒子),加入焰劑中,燃燒後粒子隨空氣上升,傳送至雲中達到增雨效果,但此方法難以掌握粒子擴散方向與高度,成效有限,優點是成本低廉,故世界各國廣泛使用。

天有不測風雲

天有不測風雲
台中市南屯區大業國中彭天音老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

作者:Adam Hopkinson@Flickr

在大自然界的 各種迷信中,氣象佔有重要位置。這些現象也常是古人心目中上天震怒的象徵,一旦人們對天氣現象的疑問得不到正確解釋時,於是有「天有不測風雲」的說法。我 國古代書籍中有關氣象災害及迷信的記載十分常見,這裡主要的對象是指一些風速較大的風或暴風現象,天氣迷信最常見的就是認為遭天怒,是上天處罰有罪的人, 這些令人恐懼的自然現象也常影響著人類生活。中國傳說帝堯要傳位給帝舜的時候給他三種考驗,其中一項便是要求「烈風雷雨弗迷」,即要大舜在暴風雨中雷電交 加的情況下行進也不會迷路,可見能有處變不驚的領袖氣質,這在當時漁獵社會的背景中也是一項重大的考驗。而《莊子》書中提到「至人」所應有的修養也是要能 「疾雷破山風振海而不驚」,這又是另一個以暴風雷雨為測驗的例子。

凝結尾

凝結尾 (contrail)
臺中市南屯區大業國中彭天音老師/國立臺灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Contrail

第一次世界大戰期間,「凝結尾」(contrail)開始在天空密集露臉,它是不折不扣的人造雲,誕生於高空飛機的機尾,因此現在雲族增加了一位新成員, 在兩百多年前左右,何華特首開先例為它命名。

種雲(cloud seeding)

種雲(cloud seeding)
台中市南屯區大業國中彭天音老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

作者:amandabhslater@Flickr

一般人認為「天上沒有雲就不可能下雨」,但是就算天上有各式各樣的雲,卻也不一定會下雨。過去六十年來,科學家已經做過很多次實驗,將人造的結冰核施放到雲裡面,藉以改變雲的行為,「種雲」的想發是希望飽受乾旱之苦的地區能增加降雨、減低嚴重雹暴的災害程度、消除機場大霧,甚至減弱颱風的破壞性。而人造雨的想法即是:選擇有雲的天氣情況下,撒播適當的種雲,增強降雨的機制。

落山風與焚風

落山風與焚風
台中市南屯區大業國中地球科學科彭天音老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

落山風與焚風同為下坡風(瀑風),但落山風與焚風的性質完全不一樣。落山風風力強、持續時間久、較為乾燥,最長記錄強風可維持四天之久,且溫度經常比當地 氣溫來得低,常發生於東北季風背風側;焚風則風力較弱、溫度高、持續時間短、乾燥,而焚風往往使當地氣溫偏高,主要發生在颱風侵襲前後。

生活中的「微氣候」

生活中的「微氣候」
國立臺灣師範大學附屬高級中學地球科學科洪逸文老師/國立台灣師範大學地球科學系陳正達教授責任編輯

台灣的土地面積雖小,但是氣候變化萬千。因為我們不僅處在熱帶與溫帶的交界處,還位於最大的海洋-太平洋與 最大的陸塊-歐亞大陸的交會點。再加上島上有南北走向的脊梁山脈,海拔500公尺以上的山地面積約占全島面積的一半,地形起伏複雜。雖然臺灣的季節可分為 春夏秋冬四季,但冬、夏較長而春、秋較不明顯。另外若以天氣系統所帶來的盛行風向做區分,則東北季風影響時間長,而西南季風則較短。

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