就 是 台灣 地區 的 八時 十二時 十六時 以及 二十四時 因此 台灣 地區 的 觀測 作業 也 必須 在 每 天 的 早上 十點半 下午 四點半 晚上 十點半 以及 清晨 的 四點半 這 四 次 的 天氣 預報 發布 之前 就 要 完成 現在 是 在 做 十一點鐘 的 觀測 那 我們 要 輸入 能見度 雲量 __UNDEF__ 雲狀 雲 高 還 有 天氣 現象 現在 能見度 是 一百 公尺 左右 然後 呢 它 有 霧 然後 下雨 觀測 時間 每 天 有 固定 嗎 有 這 個 的話 是 每 三 小時 觀測 一 次 從 早上 五點 __UNDEF__ 八點 十一點 到 下午 兩點 五點 __UNDEF__ 八點 這樣 將 散布 在 台灣 各 地 的 氣象站 在 同 一 個 時間 所 觀測到 氣象 資料 加上 與 各 國 交換 之後 所 得到 的 天氣 資料 彙集 整理 之後 便 能 繪製出 一 個 完整 的 天氣圖 天氣圖 能夠 反映出 這些 肉眼 看 不 透 的 大氣 也 讓 氣象 人員 能 掌握 那些 遠 在 離 台灣千里 之外 的 大氣 的 運動 情況 進而 判斷 台灣 頂上 的 一 片 天 何時 會 變臉 這 一 片 天 事實 上 是 分布 在 地表 上 空 一 層 約 十幾 公里 到 二十多 公里 厚度 的 對流層 陰 __UNDEF__ 晴 __UNDEF__ 雨 __UNDEF__ 雪 等等 各 種 天氣 型態 通通 在 這 隨著 地球 自轉 而 不斷 運動 的 大氣 裡面 發生 當 世界 各 地 的 氣團 從 它 的 發源地 形成 之後 會 因為 空氣 密度 的 不同 而 飄移 一般來說 高氣壓 帶來 乾冷 的 天氣 而 低氣壓 則 會 出現 濕暖 下雨 的 天氣 雲 深 不 知 處 在 雲層 覆罩 之下 的 萬物 只 能 聽任 風雨 恣意 肆虐 唯有 脫離 暴風圈 之外 才 能 看清楚 冷熱晴雨 等等 天氣 變化 的 真實 面貌 我 現在 所在 的 位置 是 兩萬四 英呎 的 高空 因為 位在 平流層 上面 所以 飛機 非常 的 平穩 但是 大氣 不 是 都 這麼 平穩 的 往 窗 外 看 看到 下面 的 雲層 風起雲湧 __UNDEF__ 變化 萬千 這 顯示出 對流層 的 雲 變化 得 非常 厲害 也 代表 著 大氣 隨時 都 處在 變動 和 不安 當中 雲 是 天氣 變化 的 徵兆 也 是 一般人 可以 用 肉眼 觀察 藉以 預測 未來 天氣 的 參考 依據 水 蒸發 後 的 水氣 在 天空 的 不同 高度 凝結成 雲 不同 形狀 的 雲 表示 著 不同 的 天氣 型態 好 天氣 的 時候 天空 常 會 出現 一朵朵 白色 圓頂 平底 的 雲 雲 底 高度 大約 在 一 公里 左右 我們 稱 它們 為 晴天 積雲 雲 的 形成 有 著 複雜 的 物理 變化 過程 這邊 有 個 空 的 保特瓶 然後 我 在 這 個 保特瓶 的 內部 注入 一些 液體 然後 這裡 有 個 瓶塞 把 它 塞緊 那 旁邊 看到 的 就 是 一 個 打氣筒 我 請 宗勳 幫忙 把 氣體 打進去 一般 的 空氣 那 各 位 就 是 注意 一下 待會 會 有 什麼 樣 的 現象 好 很 震撼 喔 各位 第一 個 想像到 的 是 什麼 這 個 白白 的 霧狀 的 東西 是 不 是 很 像 你 在 天 上 看到 的 雲 那 其實 這 個 過程 跟 雲 的 形成 是 有 很 大 的 相關性 因為 雲 的 形成 它 事實 上 有 一 個 部分 是 絕熱 膨脹 造成 的 那 所謂 絕熱 膨脹 就 是 在 這 個 ( 壓力 釋放 ) 過程 發生 的 非常 快 所以 沒有 任何 的 熱 平衡 的 現象 所以 氣體 快速 衝出去 的 這 個 過程 裡頭 ( 氣體 分子 ) 它 迅速 膨脹 因為 迅速 膨脹 的 關係 所以 它 的 溫度 就 急劇 的 下降 那 我們 知道 氣體 的 溫度 下降 以後 就 會 凝結成 液體 也 就 是 各位 看到 那些 雲 裡面 的 那些 小 水滴 以 一 塊 雷雨雲 的 生命 歷程 來 說 先 是 有 一 股 上升 氣流 把 溫暖 潮溼 的 空氣 送上 空中 上升 的 空氣 因為 氣壓 降低 空氣團 的 體積 膨脹 使得 氣體 分子 彼此 碰撞 的 次數 減少 於是 空氣團 的 溫度 降低 水氣 開始 凝結 變成 雲 當 下方 補充 的 上升 氣流 非常 旺盛 時 雲 也 就 越 積 越 高 直 上 更 冷 的 高空 絕熱 膨脹 作用 下 於是 雲 中 的 小 水珠 凝結成 更 大 更 重 的 水珠 有的 則 凍結為 雪 或是 雹 直到 其 重量 無法 再 被 上升 氣流 所 支持 時 就 開始 落下 而且 會 伴隨 著 一 陣 涼爽 帶有 潮濕 水氣 的 風 吹向 地面 這時 意味 著 一 場 雷雨 快要 降臨 了 高空 中 的 雲 物理 變化 是 如此 精彩 為 了 觀測 這些 遠 在 肉眼 不可 及 的 真實 情況 氣象 人員 有時 會 藉助 探空 氣球 來 幫忙 在 台灣 固定 時間 釋放 高空 氣球 的 地方 有 兩 個 一 個 在 東部 的 花蓮 而 另外 一 個 就 在 這裡 北部 的 板橋 樓上 準備好 了 嗎 現在 氣球 已經 準備好 了 然後 接下來 呢 現在 我 就 要 準備 這 個 追蹤 天線 的 動作 就 是 把 天線 去 對準 探空儀 的 位置 然後 等 它 氣球 上空 之後 我 就 操作 這 個 遙控器 去 追 這 個 探空儀 的 訊號 你們 一 天 大概 施放 幾 次 我們 這邊 是 一 天 施放 兩 次 是 早上 八點 跟 晚上 八點 飛 得 好 快 喔 綁 在 探空 氣球 下方 的 大氣 量測 裝置 會 跟 著 氣球 在 一路 上升 的 過程 中 將 數據 以 無線電 傳送回 地面 接收站 以利 天氣圖 的 繪製 探空 氣球 能夠 觀測 地表 上空 約 30 公里 的 大氣 不過 分布 在 全球 各 地 的 氣團 總是 不斷 飄移 並且 互相 影響 能夠 掌握 更 大 範圍 的 大氣 資料 就 更 有助於 判斷 大氣 的 未來 走向 在 大氣層 外 的 太空 中 運行 的 氣象 衛星 就 能夠 扮演 這 個 角色 氣象 衛星 用 的 是 不同 的 頻道 來 接收 衛星 雲圖 一般 我們 常常 看到 的 是 這 種 紅外線 的 雲圖 紅外線 雲圖 有 什麼 好處 呢 它 一 天 的 二十四 小時 都 可以 收到 雲圖 那麼 就 不會 受到 白天 跟 夜晚 的 差異 所以 不管 天氣 現象 什麼 時候 過來 氣象 衛星 都 可以 把 它 掌握到 另外 還 有 一 種 是 什麼 呢 大家 常常 看到 的 是 可見 光雲圖 它 跟 紅外線 是 相輔相成 的 不 受 日夜 光線 影響 的 紅外線 雲圖 配合 讓 解析度 清晰 的 可見 光雲圖 氣象 衛星 可以 由 上 而 下 觀察 雲 系統 的 移動 和 變化 以 補足 山巔 或是 海角 等 氣象 人員 無法 到達 以及 惡劣 環境 上空 的 天氣 資料 然而 雲 是 詭譎多端 的 當 雲層 過 厚 氣象 衛星 的 訊號 將 無法 穿透 氣象 人員 也 就 難以 得知 雲 裡 到底 隱藏 了 哪些 具有 毀滅性 的 力量 這 個 時候 就 需要 另 一 個 能夠 看透 雲層 的 工具 雲層 中 的 小 水滴 或是 冰晶 會 反射 雷達 發射 的 電磁波 根據 這 個 物理 現象 氣象 雷達成 了 地面 上 能夠 觀測 雲層 內部 大氣 變化 的 觀測 工具 即時 觀測 天氣 系統 內 的 雨量 風向 和 風速 等 天氣 資料 是 氣象 雷達 最 大 的 優勢 也 是 颱風 和 豪雨 侵襲 台灣 時 氣象 人員 最 倚重 的 方法 雷達 觀測 跟 其他 的 地面 觀測 很 大 的 不同 是 它 可以 很 即時 的 看到 現在 水氣 分布 的 狀況 整 個 風場 的 狀況 那 傳統 的 觀測 它 主要 的 是 我 這 一 個 點 在 這 個 地圖 上 代表 的 整 個 大氣 狀況 這 個 點 的 狀態 目前 氣象局 在 台灣 的 五分山 花蓮 __UNDEF__ 七股 和 墾丁 等 地 設置 了 氣象 雷達 這些 S 頻段 的 雷達 掃描 半徑 遠達 數百 公里 並且 與 軍方 多 個 C 頻段 的 氣象 雷達 共同 構成 台灣 地區 天氣 的 雷達 監測網 氣象 人員 可以 即時 掌握 來自 各 個 方向 的 颱風 與 豪雨 鋒面 等 天氣 型態 在 早期 中央 氣象局 只 有 兩 顆 雷達 就 是 花蓮 雷達 和 高雄 壽山 的 一 個 雷達 那 因為 要 補足 北部 地區 的 這 個 不足 所以 我們 在 五分山 設立 了 這 個 雷達站 那 可以 提供 北部 地區 的 雨量 還 有 颱風 一些 特殊 天氣 的 觀測 氣象 雷達 使用 的 是 都卜勒雷達 與 一般 雷達 不同 是 它 是 根據 都卜勒 效應 發展 而 出來 的 雷達 系統 可以 利用 發射 電磁波 與 反射 回來 的 電磁波 之間 頻率 的 變化 來 計算出 所 偵測 的 目標物 的 移動 方向 速率 以及 數量 他們 現在 在 示範 的 是 聲音 的 都卜勒 效應 那 什麼 叫作 都卜勒 效應 呢 就 是 聲音 的 這 個 發聲源 如果 跟 你 這 個 聽 的 這 個 人 彼此 之間 有 相對 運動 的話 你 聽到 頻率 就 會 不 一樣 那 頻率 不 一樣 你 聽起來 的 感覺 就是 聲音 的 高 與 低 會 不 一樣 所以 說 我們 在 這 個 藍色 的 圓桶 裡面 裝 了 一 個 蜂鳴器 這 個 蜂鳴器 會 發出 固定 頻率 的 聲音 那 這 個 聲源 它 在 靠近 跟 遠離 這 個 觀測 者 的 時候 你 聽到 的 聲音 的 高跟 低 就 會 不 一樣 原則上 當 這 個 聲源 靠近 你 的 時候 你 聽到 的 就 會 是 一 個 比較 高 的 音調 然後 遠離 你 的 時候 你 聽到 的 聲音 就 會 變 低 把 都卜勒雷達 應用 在 天氣 觀測 時 便 能夠 知道 天氣 系統 中 水滴 或是 冰晶 的 數量 水滴 移動 的 方向 也 就 是 氣流 的 運動 方向 以及 風速 等等 資料 然而 都卜勒雷達 只 能夠 觀測到 水滴 的 數量 對於 攸關 降雨量 預測 所 需要 的 雨滴 大小 的 資料 卻 付之闕如 雙偏 極化 都卜勒雷達 的 出現 正 可以 符合 氣象 觀測 上 的 需要 雙偏 極化 是 它 在 發射 這 個 電磁波 的 時候 它 發射 了 兩 組 的 電場 就 是 我們 通常 稱為 水平 偏極化 跟 垂直 偏極化 一般 都卜勒 就 發射 一 組 就 是 水平 偏極化 的 電場 然後 這 個 電場 電磁波 碰到 降水 粒子 的 時候 它 就 會 有 回向 的 反射到 你 的 接收器 通常 這 會 告訴 你 你 這 個 粒子 的 大小 然後 進一步 可能 可以 告訴 你 的 雨量 的 大小 可是 假設 這 是 都卜勒雷達 它 只 有 一 個 方向 所以 它 水滴 我們 通常 知道 它 是 小 的 時候 很 圓 它 愈 大 就 會 愈 扁 所以 假設 你 發射 水平 的 又 發射 垂直 的話 你 就 可以 知道 這 個 水滴 變扁 的 程度 有 多 大 進而