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影片介紹-氣象專有名詞 | ||
| 中央氣象局-影音視訊 |
1.當兩個性質不同的氣團相遇時,中間分界處會有一不連續帶出現,這不連續帶兩側的氣溫、風向、濕度等氣象因子差異很大。這交界帶可以說是氣團的前鋒,所以命名為鋒。從地面觀測鋒面,呈一帶狀分佈,但是從三度空間來看,鋒事實上是一個面,所以稱之為鋒面。我們在地面天氣圖上看到的線狀或帶狀鋒面,實際上是鋒面和地面的交界處。鋒面是否顯著,要看氣團移動的速率而定,如果氣團移動得很快,則氣團變性少,鋒面兩側的氣象因子差異比較大。如果兩側的氣團移動速度遲緩,鋒面的存在就不太明顯了。一般而言,鋒面的高度至少達一公里,長度至少三百公里,才具有天氣學上的意義,否則只能算是局部的天氣現象。像沿海地區,因為海、陸性質不同,所以上方的空氣性質也有明顯不同,但因為這個交界帶的高度只有幾百公尺,所以不能稱為鋒面。至於鋒面的寬度可自六公里至八十公里,這是因為擾動作用,會使鋒面兩側空氣逐漸混合,所以不管鋒面如何顯著,寬度也不可能太少。但如果超過八十公里,表示氣象因子的遞變非常緩慢,不能稱為鋒面,這種情形通常出現在鋒面將要消失的時候。台灣地區鋒面的活動很頻繁,其中以冷鋒頻率最多,而滯留鋒次之。
2.如果鋒面由密度大(冷)的氣團移向密度小(暖)的氣團時,該鋒面稱為冷鋒。冷鋒的強度於冬季時最強,常能直趨華南和南海地區,常因此造成寒潮天氣。春季時則易引起華南地區的暴雨。當冷鋒通過一測站時,常有下列現象發生(A)鋒面通過後,氣溫下降(B)氣壓是鋒面接近時下降,鋒後上升(C)風向的變化為逆鐘向【西南風轉西北風】。且急劇變化(D).天氣圖上的等壓線曲折成V字型。冷鋒的強度於冬季時最強,常能直趨華南和南海地區,常因此造成寒潮天氣。春季時則易引起華南地區的暴雨。台灣附近的冷鋒,多是從東北向西南延伸的,移動方向是向東或東南。雨是下在冷鋒鋒線後面,所以明天當冷鋒經過時,會先下一場雨,
然後氣溫會下降,天氣可能變好。冷鋒屬於低壓系統,那麼,你可以看出,冷鋒前方是西南風,等冷鋒過去後就轉為西北風了。
3. 如果鋒面由密度小(暖)之氣團移向密度大(冷)的氣團時,則這個鋒面就稱為暖鋒,當暖鋒出現時,於其前方700公里至 900公里遙遠的地區,會先出現卷雲與卷層雲,繼而出現高層雲與雨層雲,並有降水現象。當暖鋒通過時,常有下列之顯著變化(A)地面風向常由東南轉西南,甚至轉成西風(B)通過暖鋒的高空風向常隨高度增加,而呈現順鐘向變化(C)暖鋒前的冷氣團,常因變性的關係,其氣溫常與暖氣團內的氣溫差不多。但是其露點稍低。所以暖鋒過境時,氣溫雖然沒有顯著之變化,但露點值常有上升的現象(D)暖鋒接近時,常先降雪,次有冰珠,繼而下雨,暖鋒後有毛毛雨,然後轉晴(E)氣壓在鋒前急劇下降,鋒後緩慢下降;或者鋒前緩慢下降,鋒後氣壓上升。
4. 鋒面如果沒有水平方向的移動時,或者部分鋒面沒有水平向移動時,此鋒面即為滯留鋒。滯留鋒常引起持久性的降水和暴雨。是造成春季及初夏降雨的主要天氣系統。此一鋒面可能由是冷鋒南下時,停滯而形成,也有可能是由低壓槽產生的新鋒面。如果配合西南氣流帶來的暖濕空氣,或者其上有氣旋發展時,它常常會形成暴雨,而造成水災。
5. 在19世紀末,法國氣象學家戴保德 (Teisserene Bort) 在測量高空氣候的實驗過程中,發現了「平流層」的存在,此一重大的發現揭開了人們對大氣垂直結構積極研究的序幕。
地球的表面包著一層「薄薄的」大氣層,沒有人知道它的確切高度,不過大約在400~ 500公里 厚;這層大氣層因為溫度的變化曲線、化學成份或電荷分佈等的不同,在垂直方向上可以粗略分為對流層、平流層、中氣層、增溫層 (如上圖所示);我們可以看到溫度的線像一條彎彎曲曲的蛇,在對流層(約從地表到12~ 18公里高處)內,愈往高處愈冷,大約每升高100公尺 ,溫度平均就下降0.65℃ ;而平流層(約十幾到五十幾公里處)卻相反---愈高愈熱,每升高100公尺 ,溫度就增加了0.4℃ ;而到了中氣層(約50到80公里 處),溫度曲線又轉向了,隨著高度的上昇,溫度愈低;而在「增溫」層 ( 80公里至400~ 500公里高處)中,顧名思義,高度愈高氣溫也愈高。可是這些空氣層的厚度可不是在全球都相同的喔!會因為季節與地點或緯度的不同而有所不同。
「天氣」發生之處──對流層
由於地心引力的關係,大氣層的質量大都「沈」在靠近地表的地方,75%集中在10km以下,90%集中在30km以下。
而為什麼稱為對流層呢?因為在這裡,空氣會因為溫度不同,而產生「熱上冷下」的上下對流情形,空氣的對流就形成了「風」;此外,對於地球生命來說最重要的水蒸氣,幾乎完全集中在對流層中,空氣對流流動的結果,便造成了我們常見的雲、霧、霜、雪、雨…….等「天氣」現象,這些現象集中發生在靠近地表約12~ 15公里的對流層中,尤其是對流層的底部。再加上地球自轉、洋流、地軸偏斜、…..等影響,形成了全球複雜的氣候系統。
溫度大逆轉─臭氧層
而在平流層的上部有一層厚約20公里 的空氣層,位置大約在約15-35公里 的高空中,其實也是臭氧層的所在,其中的臭氧 (O3) 分子具有吸收太陽光中短波紫外線的能力,而且臭氧在紫外線的作用下又可被分解為原子氧 (O) 和分子氧
(O2);當後兩者重新化合,再度生成臭氧時,會以熱的形式釋放出大量的能量,因此使得平流層的溫度「逆轉」,在對流層頂與平流層的交接處,兩方
「勢均力敵」,因此溫度非常穩定,幾乎沒有變化(因此也稱為同溫層);此後溫度就隨著高度升高。由於在平流層中空氣沒有對流運動,空氣比對流層稀薄得多,又極為乾燥,水蒸汽、塵埃的含量都很稀少,很難出現雲、雨等天氣現象。有了這一層平穩的氣層阻隔,可以阻擋對流層內向上運動的氣柱,那也就是為什麼積雨雲或積雲的上端常好像被「切了一刀」,那就是同溫層的傑作!! |
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5. 通常冷鋒前進的速度比暖鋒快,接近氣旋中心處,冷暖鋒所夾的暖空氣區逐日縮小,最後冷鋒與暖鋒相疊,地面的暖空氣全部被冷、暖鋒舉昇至高空中,這種冷暖鋒交疊的現象,稱為囚錮作用。
6. 龍捲風的成因 空中因此出現棉花塊般的白雲,這就是積雲,積雲繼續發展則形成積雨雲。 此時「潛熱」就發生重要作用。 在水面上形成的龍捲風→ 水柱 龍捲風紀實 下曳龍捲風 上升龍捲風 產生龍捲風的母體是巨型積雨雲,此種雲寬達數十公里,可上升到16公里高空。我們將鍋中的冷水加熱,即可以發現經過加熱的水會上 升,上層冷水會下降,而經陽光照射使地面溫度升高之後,也會產生同樣的對流現象。
積雨雪內部因潛熱不斷加溫雲中空氣,因此產生強大的上升氣流。 所謂「潛熱」 (latent heat)是水蒸氣變為液態水時釋出的熱能,例如攝氏25度,1公克水蒸氣變成同溫度的 液態水時,會釋出583卡潛熱。將手掌伸到沸騰水上方而感覺到會燙的熱度,就是水蒸氣變為白色小水滴時的潛熱。 此積雨雲在與來自北方低溫乾燥的噴射氣流合流後更形壯大,於是形成更多的雲粒、雨滴和冰晶,又促使潛熱釋出造出更強大的上升氣流,其每秒速度有時還達數十公尺,因而在地面引起暴風、豪雨、下雹、雷電,帶來災害。如果積雨雲會旋轉則能延長壽命,可能成為巨型積雨雲。 溫熱多濕的東南風,與順沿洛磯山脈南下西北風 的界線就是乾燥線。乾燥線顯現出波浪狀形態並在即將形成旋渦時,牆雲就由巨型積雨雲中出現而發生龍捲風。 繼這項發現之後才產生我們在電影中看到的組織化「龍捲風搜尋者」,而他們也真的可說是龍捲風研究的先鋒。根據這些人的研究成果,我們將產生龍捲風 的巨型積雨雲稱為「超級氣囊」(super cell)以便劃分。
平原的威脅
威力最強的龍捲風發生在中國和美國的開闊平原上,龍捲風的核心附近, 環繞的風速可達每小時480公里。
破壞痕跡
龍捲風肆虐的地帶雖然狹窄,但是所經之處卻滿目瘡痍。
例如:右上圖美國肯塔基的一個小鎮。在龍捲風過境之後,有些屋子幾乎片瓦不存。
龍捲風不一定都發生 在陸地上,在水面形 成的龍捲風會造成水 柱。在穿過水面移往 陸地的時候,會損失 能量。龍捲風所形成 的水柱通常僅限於溫暖的季節,並發主於淺水區。
**美國每年平均有 750 個龍捲風,最常發主在4到6月之間。
**旋轉極快的龍捲風通常會分成幾個較小的龍捲風。
**1981年11月,英國反常地爆發102個小龍捲風。 我們一直無法明瞭龍捲風的結構,因為危險度極高而不易接近,又龍捲風是產生在巨型積雨雲下方,所以也無法由上空觀測。華曼等人利用都卜勒雷達取得的龍捲風反射強度水平分布圖十分類似颱風形態,不過颱風具有數百倍於龍捲風的規模,形態很像颱風。 龍捲風中心的反射強度較弱,很像平靜晴朗的颱風眼,周圍是具有強烈反射波的甜甜圈型環狀,這是被中心強風欥散的砂土和破片,相當於颱風眼四周的巨型積雨雲群。環外的旋臂是由被巨型積雨雲輻合的周圍氣流吹動的砂土和破片形成,等於颱風的暴雨帶。
極盛期過後,上層積雨雲與中心之間的氣壓差加大,氣流便向下曳出,這是「下曳氣型(噴出型)」龍捲風。中心的下曳氣流碰撞地面後便向周圍擴散,並與被超級氣囊輻合的氣流相碰,為此在距離捲風中心數百公尺處形成甜甜圈型環狀上升氣流區。 由龍捲風欥出的強風吹動飛揚的砂土和破片,還會被輻合於甜甜圈型環內並一起上升,此狀況常會形成巨型龍捲風。 經雷達觀測到的甜甜圈型環的強烈反射波, 可知道此龍捲風是下曳氣流型,同時知道它以秒速70公尺以上速度向左旋轉。 龍捲風並非只發生在美國,中國大陸、東南 亞、印度、義大利等地均有龍捲風災害的報告。最近,鄰國日本也開始注意龍捲風和類似現象 的下曳猝爆(down bourst),空中速度4公里以上, 4公里以下則稱微爆micro-bourst)及其帶來的 災害。 所謂「下曳猝爆」,是由已過極盛期之積雨雲產生的強烈下曳氣流撞碰地面後變成強風向四 周擴散的現象,很像龍捲風但旋轉範圍小於龍捲風,輻合和輻散則大於龍捲風。 可能造成災害的局部性異常現象很多,例如威脅水上小艇的水龍捲(water-spout),戈壁沙漠、撒哈拉沙漠、塔克拉瑪干沙漠等地的小塵暴(dust devil)、大西洋上的颶風(hurricane)以及侵襲太平洋西岸的颱風(tyPhoon)等。
超級氣囊成長到極盛期之前,龍捲風中的上升氣流就像吸塵器般吸進地面上的各種物質,這稱為「上升氣流型(吸進型)」。 此時砂土、破片等集中於龍捲風下端,環繞龍捲風中心的空氣受離心力影響,中心氣壓因此下降。
7. (一)火燒風高溫乾燥 1988 年五月七日在東海出現一個很深的低氣壓,台灣上空吹著強勁的偏西風,當天中午 12時中央氣象局台東氣象站測得氣溫為33.5℃,相對濕度 56%。下午13時開始氣溫快速上升,到了14時出現 39.7℃高溫,打破了台灣各地過去91年以來的歷史最高氣溫紀錄,此時相對濕度亦下降至26%,在短短二小時內氣溫驟升 6.2℃ 。在同一時刻,位於中央山脈西側的台中氣溫為 33.8℃ ,比台東低了 5.9℃ 。這種現象在五月份梅雨季節初期尤屬罕見。在夏季當颱風通過台灣東北部及北部近海時,台東地區亦有類似現象出現。由於此種現象發生時,台東地區所吹的風既乾燥且熱,令人有火燒似的感覺,故當地居民稱之為「火燒風」。 台東因位於偏西風的背風面,源自華南的潮濕空氣,遇到高達三千公尺以上的中央山脈被迫抬升,因膨脹冷卻作用,使其所含水汽凝結成雲或雨降落於迎風面,剩下乾空氣翻越中央山脈而下,經由絕熱壓縮過程,產生異常增溫作用,而形成俗稱之火燒風。國外亦有類似的現象,在阿爾卑斯山區稱為焚風,在美國洛磯山東麓稱為欽若克風。 (二)落山風沿坡俯衝 在冬季,當東北季風盛行的時候,位於台灣南部的屏東枋山、楓港至恆春一帶,常出現持續性的異常強風。如1987年十一月二十八日至十二月一日,在強烈寒潮侵襲下,恆春地區連續颳了四天的強風,其中在二十九日最大風速曾高達 37.2 m/s(相當於 13級風),電線桿被強風吹倒,造成區域性斷電及斷水,七成以上農作物不是傾倒,就是枝葉變成焦黑損失慘重。在此期間由氣象局花蓮氣象站的高空觀測資料顯示,台灣東部由地面至二從台灣的地形來看,中央山脈由北向南延伸至恆春半島,到了枋山以南地勢低降,平均高度多在一千公尺以下。由於東風層深厚,不受地形阻擋,可越過中央山脈南端,沿著山谷西側坡度下衝,在枋山、楓港至恆春一帶造成強勁的下坡風,當地居民稱此種風為落山風。此次落山風出現期間,恆春地區氣溫不僅未明顯上升,反有下降的現象,與火燒風成因截然不同。 (三)火焰山陰晴分界 在冬季,東亞大陸主要在蒙古高氣壓控制之下,長江以北吹著寒冷的北風或西北風,到了江南,風向轉成東北,台灣正位於蒙古高壓的東南緣,因此經常吹著東北風,這也就是所謂的東北季風。過去實際的高空風觀測紀錄顯示,冬季影響台灣的東北季風的厚度隨著蒙古高壓的強弱變化而異。在東北季風強時,由地面可伸展至三公里高空,弱時往往不到一公里,平均厚度約在一公里半。 久居台灣北部的人,都會注意到,冬季陰雨的日子特別長,但在中南地區每年進入十月以後,一直到翌年的梅雨季來臨前,天氣總是晴朗難得有幾天下雨的日子。南北天氣差異形成強烈的對比。在冬天,曾在高速公路行車的人可能都有經驗,當車子由北部南下時,沿途天空總是那麼陰沈,尤其到了苗栗三義一帶,經常雲霧瀰漫,有雲深不知處的感覺;然而一過火焰山,下坡到了大安溪橋,暖和的陽光乍現,眼前呈現另一片蔚藍的天空,不禁令人心情開朗起來。 為什麼僅一山之隔天氣會有這麼大的差異呢?因為冬季挾帶冷濕空氣的東北季風的厚度多在二公里以下,在台灣東北部受到高度二公里以上之中央山脈、雪山山脈所阻擋,到了火焰山(海拔高度約 600 公尺)一帶已成強弩之末。除非東北季風特別深厚,一般因地形作用,在迎風面所產生的低層雲及地形雨,不易翻山而過影響到台中地區。因此,火焰山成了天然的分界,山南與山北的自然景象迴異。 (四)西北雨眾說紛 在台灣民間有一句諺語:「西北雨落不過田畔」,可以說已把西北雨的特徵描述得入木三分。所謂的西北雨,實際上是指夏季午後,因空氣受太陽輻射加熱作用,所產生的氣團性雷陣雨。這種熱雷雨,在氣象上屬於中小尺度對流天氣系統。 其水平涵蓋範圍,一般小者僅一、二公里,大者可達數十公里,降雨時間短者數分鐘,長可持續一小時,因此所造成的降雨都是非常局部的。有人曾親身經驗,在上中學的時候,有一次午後發生雷雨時,在北一女操場,一邊下著雨,另一邊出著太陽,一時蔚為奇觀。這種夏天常發生的氣團性熱雷雨,以台北為例,常可一連三個下午,且時間有時逐日提前,有時逐日延後,此一現象十分有趣。 「西北雨」這一詞的首兩字「西北」,似有指方位的意思,老一輩人叫「落西北」,不含「雨」字,顯然其中另有含意。在《新編台語溯源》中,對「西北雨」一詞的出處,有富饒趣味的闡述:有補傘老人指稱西北雨為「獅豹雨」的訛音,因這種雨來勢兇猛,有如獅豹奔騰;另有老農夫認為是「三八雨」的變音,因這種雨來臨時,好似一個「三八」婦人,幾近瘋狂,蠻不講理。此兩種傳說,均缺乏考據。而另有一種說法是,「西北雨」都在午後太陽「西」斜時發生,這就是「西」字的出處,而「北」字代表水(北方壬癸水),並無方位的意義。「西北雨」就是指太陽西斜後降的雨水,此一說法,似乎已給「落西北」一詞作了較合理的詮釋。 (五)瘋狗浪突如其來 1987 年元月十九日有六人在鼻頭角海邊垂釣,被突然興起的大浪捲入海中,其中三人不幸失蹤。1987年九月八日傑魯得颱風侵襲台灣南部的前一天,在恆春貓鼻頭海邊亦有類似的意外事件發生。在冬季冷鋒過境、東北季風盛行時,或夏季颱風來臨之前,北部沿海常會有突起的浪潮發生。每次連續出現三個大浪,持續約二、三分鐘,隨後趨於平靜,經過一段時間浪潮突然再起,有如瘋狗似的,故當地漁民稱之為「瘋狗浪」。由於這種現象發生非常突然,往往事先毫無明顯徵兆,沒有經驗的人在海邊垂釣,遇上這種突如其來的浪潮侵襲,往往會因躲避不及而遭巨浪吞噬。 這種瘋狗浪的產生原因,一種可能的推測與氣壓系統所激發的長浪有關,由於長浪傳播速度較快,到達沿海時,因沿海海底變淺而使浪高波幅倍增。其真正成因仍待深入研究。 (六)玉山風口寸步難行 玉 山現闢為國家公園之一,喜愛爬山者都以攀登此「百岳之首」為最大目標。而玉山風口為前往玉山北峰中央氣象局玉山氣象站所必經之途,過去曾有一名氣象觀測 員,行經於此不幸失足殉難,因此玉山風口險惡之名不徑而走。曾攀登玉山山友,大概都知道,過了排雲山莊,上至三千六百公尺以上,因氣寒天乾,寸草不生,沿 途均為碎石坡,行走需步步為營。而玉山風口最險惡期間,通常係出現於冬季。因冬季三千公尺以上高空風向均為來自西南,此時強勁西南風恰自玉山主峰與其西峰 間的楠梓仙溪上方縱谷,順勢北上,吹向東北方老濃溪上游八通關方向之縱谷,氣流經過「玉山風口」呈排山倒海之勢。風力大時可達14~17級,有如強烈颱 風,令人寸步難行,必須匐伏前進。玉山山頂一帶空氣稀薄,氧氣不及地面十分之七。由風口到北峰的斜坡陡峭,約在60度至70度之間,長達三百公尺以上,攀 登時,遇到陣陣強風迎面吹來,使人幾乎無法呼吸,往往必須三步一停,五步一歇才能前進;加上冬季冰雪期間,坡面冰凍或積雪,碎石易於滑動,更是險象環生, 無怪山友冬季攀登玉山時,視玉山風口為畏途。 8.民國84年3月12日,在台灣北部的汐止、基隆、瑞芳及宜蘭地區,下了一場夾帶褐紅色沙塵的泥雨,當地居民原以為是附近電廠所排放之污染所造成,但環保署在國內氣象及環工專家協助研究調查後發現,這些紅色沙塵竟是來自於千里之外,源起於大陸內地的沙塵暴經過大氣的長程傳輸到達台灣,自此國內開始重視大陸沙塵暴對台灣地區空氣品質的影響。台灣的奇特天氣~~
所謂沙塵暴係指強風捲起大量沙塵,使能見度惡化的沙塵天氣,基本上是乾旱與沙漠化氣候環境的產物,氣象學家上把地面能見度低於1公里者稱「沙塵暴」,強烈的沙塵暴可能使能見度小於50公尺,俗稱黑風。在每年的冬末及春季,大陸北方地區經常會發生沙塵暴,揚起的沙塵多半隨高空西風帶向東傳送,進而影響日本、韓國等地,只有在少數的特殊氣象條件下,大陸沙塵才會影響到台灣。但是近年來因為大陸地區沙漠化情形日益嚴重,再加上全球氣候變遷導致乾旱、降雨分配不均等因素影響下,大陸沙塵暴的發生頻率及強度都有增加之趨勢,因此對台灣地區的影響也明顯增強。
<沙塵暴發生條件>
「沙塵」跟「風暴」的組合,造就了沙塵暴的發生,大陸西北地區乾旱且多沙漠,又正好位在北方冷空氣進入中國的路徑通道上,在每年3月春季來臨,鋒面活動仍然活躍,此時土壤已經解凍,地表裸露疏鬆,一旦有強冷空氣過境,緊貼地表產生強風,非常容易引起沙塵,此即為造成沙塵暴發生之特殊條件,所以大陸北方地區是沙塵暴的多發區域。
沙塵源區地理分布:
中國西北乾旱、半乾旱地區和華北地區各大沙漠、裸露地和開墾的農田等風沙帶是大陸北方地區沙塵暴的主要沙源地,其中又以甘肅河西走廊和內蒙古阿拉善蒙地區為首,另外還包含內蒙中部農牧交錯帶及草原區,塔克拉瑪干沙漠、蒙陜寧長城沿線旱作農業區等,並稱四大沙塵源區。
氣象條件特徵:
利於強風形成的大氣環流及大氣邊界層處於不穩定狀態,是形成沙塵暴的兩大氣象因素。強冷空氣所形成的強烈氣壓梯度,使冷空氣能夠推動暖空氣加速移動,形成緊貼地面的強風,但是強風在任何季節都有可能發生,而沙塵暴的天氣則不同,不但需要足夠強的冷空氣產生強風,而且發生前一般要有三天以上的持續高溫天氣,促使地面空氣輻合上升運動增強,當冷鋒過境時,氣壓梯度和溫度梯度明顯變大,加速地面擾動,捲起地面沙塵,形成沙塵團,地面輻合上升運動將地面沙塵帶入高空,使能見度變得越來越小,導致沙塵暴現象的產生。正因為如此,沙塵暴天氣易出現在冷暖空氣交接最頻繁的冬末及春季,其中又以2月到4月發生之頻率最高,約佔全年之60%。
自然與人為影響:
根據統計指出,大陸沙塵暴在50年代發生5次,60年代發生8次,70年代發生13次,80年代發生14次,90年代發生23次,到了2000年一年即有12次。
造成近年沙塵暴日趨強烈的最大因素,就是不當的人為開發所造成的土地沙漠化快速擴張,為沙塵暴提供充足的沙源所致,大陸沙漠化土地面積在50、60年代每年擴展1560 km2,70年代每年擴展2100km2,近20年來每年擴展約2460 km2。
例如主要沙塵暴中心之一的內蒙阿拉善盟,就是近年來由於過度開發,濫砍林木,境內河流水量銳減,地下水位也急遽下降,加上來自寧夏、甘肅和內蒙當地的不法份子到阿拉善盟盜採髮菜,每採1斤髮菜就要破壞一公頃的土地植被,在大陸禁採髮菜前,每年約有10萬人湧進內蒙阿拉善盟採髮菜,破壞了大面積草原因,導致當地 植被每年以十多萬畝速度遞減,使阿拉善盟成為每年產生沙塵暴的禍首。
氣候變遷:
全球之氣候變遷對沙塵暴的發生也有明顯影響,根據中國大陸研究顯示,2000年春季沙塵暴之所以屢屢侵襲中國華北地區,主要是反聖嬰現象(La Nina)所伴隨大範圍的海洋大氣變化強度超過以往,造成中國北方1999年冬天強風天氣頻繁,加上2000年春天華北地區和西北地區東部氣溫顯著增高,同時降水稀少,致使大面積表層解凍後土壤乾燥、疏鬆,因此引起多次強沙塵天氣。在全球暖化現象持續升高,而中國北方地區沙漠化狀況尚未改善下,未來反聖嬰現象將可能再造成更嚴重的沙塵暴天氣。
<沙塵傳輸及影響>
沙塵傳輸路徑:
沙塵暴發生後,顆粒較大的粒子大多影響沙塵發源地或鄰近地區後,即沈降到地面,但是顆粒較小的粒子可以向上傳送到相當於1000公尺至3000公尺高空,再藉由西風帶的氣流向東傳送。
大陸沙塵暴發生後,除影響中國本地外,主要向東影響日本、韓國、北太平洋、夏威夷,甚至可以遠及加拿大及美國西岸,往南可影響到台灣、香港,甚至達菲律賓,影響範圍相當遼闊。
在沙塵傳輸的過程中,部分的沙塵會因沉降作用或是受到降雨(雪)的沖刷效應而返回地面,而隨著沙塵傳送的距離愈遠,因為擴散或稀釋的關係,沙塵濃度也愈來愈低,當沙塵暴向外傳送到數千公里外後,對當地之影響主要為能見度降低及造成大氣中懸浮微粒增加。
沙塵對自然生態之影響:
在影響空氣品質方面,沙塵暴對於空氣之污染即是懸浮微粒之增加,對人類呼吸系統造成危害。另外日本也有研究指出,當大陸沙塵暴侵襲日本時,大氣中的霉菌數量較平日增加兩至三倍以上,且此菌種會造成小麥的死亡。所以不僅是沙塵本身會對環境造成影響,附著於沙塵上之化合物或是生物體亦有可能藉此傳送方式而影響數千公里外的生態環境。而沙塵源自於沙漠,富含大量的鈣、鉀即鎂離子,會直接影響雨水之化學組成,例如韓國常發生泥雨現象,雨水之pH值高達7.0以上。而懸浮微粒也會堵塞植物氣孔,妨礙光合作用進行。
沙塵暴含有大量之懸浮微粒,這些粒子會直接反射太陽光,影響到海洋表面吸收陽光蒸發水汽的功能,同時也會改變雲內物理及化學組成,但是因為沙塵雲團會收熱量,又會反射照射到地面的陽光,目前尚不清楚其總体效果是使地球變暖還是變冷。
<沙塵對民眾健康影響及防範>
台灣地區並非大陸沙塵暴發生後向外傳送的主要地區,僅在殊殊氣象條件配合下會造成空氣品質不良等負面影響,其中1995年3月在北台灣地區所發生之泥雨現象為目前最嚴重的個案。但是由於過高的懸浮微粒濃度,仍會對人體健康造成危害,因此對患有呼吸道疾病或心血管疾病之民眾,仍應小心防範。
沙塵對民眾日常生活及健康之影響:
大陸沙塵暴對台灣造成之負面影響,包括空氣品質惡化與能見度降低。近年由於大陸沙塵暴發生之頻率、規模及強度均有上升趨勢,台灣地區受到影響次數亦有增加情形。由於空氣中懸浮微粒增加,容易造成過敏性鼻炎,引發咳嗽、氣喘、眼睛不適、皮膚過敏、皮膚癢等症狀,根據環保署研究結果發現,呼吸道症狀盛行率增加,學童因呼吸道症狀引起之請假次數增加,一般民眾因呼吸道疾病就診率增加等三項,是對民眾健康最明顯之影響。
如何防範沙塵對健康之影響:
由於沙塵暴帶來大量懸浮微粒,造成空氣品質惡化,因此在沙塵暴影響台灣期間,患有呼吸道疾病或心血管疾病之民眾,尤其是老年人或小孩,應該盡量避免出門,如需外出,則應帶上口罩、護目鏡以過濾髒空氣,避免直接之接觸。
<沙塵影響台灣空氣品質及特徵>
一般而言,大陸沙塵暴之沙塵大多經由高空西風帶向東傳送,其影響範圍約在日本、韓國等地區。但在特殊天氣形態下,大陸沙塵會隨著低層強風與高壓系統南下,隨高壓之行進方向低緯度地區傳播,進而影響台灣,其所造成之負面影響,包括能見度降低與空氣品質惡化。
當沙塵影響台灣地區時,並不至於出現明顯的黃色霧狀現象,一般民眾除了感覺能見度降低外,不易由肉眼判斷。但是在沙塵影響的日子裡,停放在室外的汽車隔日會有一層淺黃色的灰塵,那就是 來自大陸地區的沙塵。
監測結果及分析
大陸沙塵暴影響台灣空氣品質的現象,最早可見於1988年4月12日至15日,在嘉義以北、包括花蓮之空氣品質監測站,均測得空氣中懸浮微粒(PM10)急速升高之現象,最高值可達201~422μg/m3。在1995年3月北台灣地區發生泥雨現象時,萬里測站之PM10小時濃度曾高達586μg/m3,經分析基隆測站及汐止測站所採集之微粒樣品結果,其化學成分特徵與大陸沙塵相近,提供判斷懸浮微粒來源之有利佐證。
當大陸沙塵暴開始影響台灣時,台灣北部地區之空氣品質測站,都可以監測到空氣中懸浮微粒濃度在短時間內急遽上升,例如離島馬祖及陽明山上測站,平時懸浮微粒濃度約在20μg/m3左右,但在沙塵來襲時其濃度可升高到150至200μg/m3左右,而且此時監測儀器之濾紙上所蒐集到之微粒外觀,也會從平時的灰黑色轉變為黃褐色。
由於大陸沙塵暴對台灣之空氣品質影響是屬於大區域的現象,隨著帶有沙塵之高氣壓冷氣團南下,台灣中南部測站也逐漸出現懸浮微粒濃度上升之現象,而其濃度上升幅度則是由北向南遞減,影響範圍甚至可達東部花蓮、台東及南部之恆春地區。
環保署於1993年在台灣地區設置66個空氣品質監測站,大幅提昇我國在因長程傳輸所致空氣污染事件之觀測能力。近年來,因大陸地區沙漠化情形日益嚴重及受全球氣候變遷導致乾旱、降雨分配不均等因素影響下,大陸沙塵暴發生頻率及強度均有增加趨勢,台灣地區空氣品質受到沙塵影響次數亦有明顯增加,尤其最近 幾年更為明顯,2000年台灣地區受到5次大陸沙塵個案影響,2001年則增至7次,2002年更增至9次。
<環保署對大陸沙塵暴之預報及監測作業>
為了確實掌控沙塵暴影響台灣之即時訊息,環保署根據過去沙塵侵台的相關資料,已經建立沙塵影響空氣品質預報研判流程,可在沙塵暴影響台灣前,及時發布警報,並確實監控沙塵暴影響台灣之過程。
1.
確認大陸地區是否發生沙塵暴
根據國際間氣象測站定時發布氣象報告進行分析,藉由較為完整東亞地面氣象報告資料,可以判斷沙塵暴發生的強度大小及區域範圍。環保署在每年沙塵暴活躍季節(每年12月至隔年5月),每日上午9時分析東亞地區氣象測站天氣報告,確認前一日5時至當日8時,中國西北和華北、蒙古一帶是否發生沙塵暴天氣現象。
2.
研判大陸沙塵是否影響台灣
當確認大陸地區已經有沙塵暴發生後,接著根據綜觀氣象條件研判沙塵暴是否會影響台灣,如果配合由北向南移動之大陸冷高壓系統,則沙塵就有可能透過低層的東北季風影響台灣。環保署也與氣象局、國內氣象專家等共同合作,利用相關電腦模式模擬大陸沙塵傳輸結果,作為研判參考。同時環保署也參考美國太空總署衛星觀測資料,查詢沙塵暴發生的範圍或傳輸路徑,作為研判沙塵是否影響台灣的輔助工具。
3.
空氣品質監測數據分析研判
由於大陸沙塵影響台灣,多是隨著大陸冷高壓東北季風南下,所以台灣北部沿海的空氣品質測站就首當其衝,例如台北縣的萬里、觀音、東部的宜蘭測站,以及國家公園的陽明測站及馬祖測站,在大陸沙塵影響台灣時,均會偵測到明顯的懸浮微粒濃度上升現象,而且其影響的趨勢是由北逐漸向南、由臨海到內陸濃度增加的特性。利用空氣品質監測站觀測懸浮微粒濃度之變化趨勢,可以研判大陸沙塵是否已影響到台灣地區空氣品質,並可立即發布相關警報,提醒民眾注意。
大陸沙塵密集觀測計畫:
環保署有鑑於大陸沙塵暴對台灣地區空氣品質的影響日趨嚴重,已經整合國內相關學術單位專家學者及監測設備進行「大陸沙塵密集觀測計畫」。該計畫針對2002春季(1至5月)大陸沙塵暴發生後,其沙塵可能侵襲台灣時,對大陸沙塵進行空間及時間高解析度之密集監測、預報及健康評估等相關工作。本計畫由環保署林副署長達雄擔任計畫召集人,監資處楊之遠處長擔任執行秘書,並邀請地理專家中國文化大學張鏡湖博士、氣象學會會士台灣大學陳泰然教授及氣候與空氣污染專家中央研究院劉紹臣教授擔任計畫諮詢顧問,指導計畫的規劃與執行。本計畫共設置五個工作小組進行該密集觀測計畫,各計畫分組說明如下:
一、 「預測暨模式發展小組」:由台灣大學大氣科學系陳正平教授召集,負責氣象分析及沙塵預報模式的發展與模擬,協助環保署研判大陸沙塵暴是否侵台,以及大陸沙塵暴侵台結束時間的研判等工作。
二、 「監測小組」由中央大學大氣物理系林能暉教授及環工系李崇德教授召集,負責空氣品質監測、降水化學監測、氣膠散光係數和物理化學特性分析、激光雷達觀測及衛星資料分析等工作。在大陸沙塵侵台期間結合環保署七十二個自動空氣品質監測站懸浮微粒(PM10)監測,環境檢驗所酸雨監測以及十一個地方環保局總懸浮微粒(TSP)採樣監測分析結果,探討大陸沙塵侵台對空氣品質的影響。
三、 「健康效應評估小組」由台灣大學職衛系詹長權教授召集,負責大陸沙塵侵台期間民眾健康評估及生物性檢測等工作。該小組首度建立急診監測網,在大陸沙塵侵台期間進行易感受族群追蹤,實際分析評估大陸沙塵對民眾健康的影響。
四、 「科學管理小組」由台灣大學大氣科學系柳中明教授召集,除平時蒐集國內外沙塵暴相關資料,並協助預測暨模式發展小組及行政支援小組研判沙塵動向、彙整計畫成果及提出對大陸沙塵侵台之因應措施建議。
五、 「行政支援小組」由空保處蕭慧娟副處長及監資處蔡鴻德副處長召集,負責計畫執行期間的計畫執行指揮、各項行政作業及資料發布等工作。
未來環保署將持續針對大陸沙塵進行「大陸沙塵密集觀測計畫」,以建立大陸沙塵侵台的早期預警機制,並結合衛星資料分析、激光雷達監測、懸浮微粒(PM10)人工及自動採樣監測分析,深入瞭解大陸沙塵對台灣空氣品質的影響,而透過醫療門診資料監測網,評估大陸沙塵侵台時對民眾健康及生態的影響,作為環保署未來採取因應措施的重要參考依據。
對沙塵暴的監測及因應:
沙塵暴自中國西北和華北、蒙古一帶發生後,在適當的氣象條件下,最快約在36至48小時後會影響到台灣地區,因此台灣地區尚有時間蒐集相關資訊妥為因應。環保署目前配合大氣條件,研判沙塵是否會影響到台灣地區,作為每日預報的參考。目前沙塵暴發展的相關資訊環保署係透過下述方法進行研判:
定時氣象報告:目前依世界氣象組織(WMO),國際間氣象測站每6個小時(上午2時、8時及下午2時、8時)對外發布氣象觀測結果,因此,可藉由較為完整東亞地面氣象報告資料,作為判斷沙塵暴發生的強度大小及區域範圍。
綜觀氣象條件:由於東亞沙塵暴的主要源地位於北緯35度以北,東經125度以西的中國西北和華北、蒙古一帶,沙塵暴發生後,細顆粒的揚塵被帶至1000至3000公尺的西風氣流向東傳送,一般經由大陸地區的北京、韓國及日本,並不直接影響台灣地區。因此,綜觀氣象條件需配合有南北向的大陸冷高壓系統,始有利於高空原為東西向吹送的沙塵,可以透過低層盛行的東北季風向南輸送,進而影響到台灣地區,甚至更低緯度。
氣象衛星影像資料:利用可見光或紅外線衛星影像定位沙暴位置,一般仍需配合地面氣象報告,判別沙塵暴發生區域會出現「灰黑色」的陰影出現,即可較完整掌握沙塵暴影響範圍。但本方法仍然有其先天的限制,必須是沙塵暴發生區域雲層較少,且沙塵暴系統移行路徑若有雲層時,亦很難辨識出沙暴的位置,因此東亞沙塵暴移出發源地到達東海附近時,往往造成辨識上很大的困擾。
空氣品質監測資料:依過去沙塵暴影響台灣地區空氣品質監測資料及相關研究報告顯示,沙塵一般透過大陸冷高壓南下夾帶的東北季風輸送,因此環保署在台灣地區東北部臨海的萬里測站、西北部臨海的觀音測站、東部的宜蘭測站,甚至在國家公園的陽明測站可作為判斷受外來污染源影響的指標測站,該地區測站一般不會直接受到台灣本地污染源的影響,懸浮微粒濃度多在50μg/m3以下,一旦受到外來污染源影響,懸浮微粒濃度會急速增加至100μg/m3以上,且各區域懸浮微粒濃度上升的發生會由北而南、由臨海到內陸濃度增加的特性。環保署目前已建立電腦自動監測系統,一旦有上述現象可立即通報。
沙塵暴為東亞沙漠區春季相當活躍天氣現象的一,通常伴隨有長程輸送現象的沙塵暴系統僅占每年沙塵暴現象中的一小部份,其中能影響台灣地區空氣品質的次數並不高,但因可能造成台灣地區大規模空氣品質惡化,環保署相當重視,將建立大陸沙塵侵台的早期預警機制,提早通知民眾妥為因應。
<Q&A>
◆
什麼是沙塵暴?
沙塵暴就是強風把大量沙塵捲起到空中,使能見度惡化的沙塵天氣,基本上是乾旱與沙漠化氣候環境的產物,氣象學家上把地面能見度低於1公里者稱「沙塵暴」,強烈的沙塵暴可能使能見度小於50公尺,俗稱黑風。
◆ 大陸沙塵暴發生的地點及時間為何?
在每年的冬末及春季,大陸北方地區經常會發生沙塵暴,揚起的沙塵多半隨高空西風帶向東傳送,進而影響日本、韓國等地,只有在少數的特殊氣象條件下,大陸沙塵才會影響到台灣。但是近年來因為大陸地區沙漠化情形日益嚴重,再加上全球氣候變遷導致乾旱、降雨分配不均等因素影響下,大陸沙塵暴的發生頻率及強度都有增加之趨勢,因此對台灣地區的影響也明顯增強。
◆ 沙塵暴會影響到台灣嗎?
會,台灣地區雖然不是受大陸沙塵暴影響的主要地區,但在殊殊氣象條件配合下,沙塵會被氣流傳送到台灣地區,造成能見度降低及空氣品質不良等負面影響。
◆ 沙塵暴會影響人體健康嗎?
會,沙塵暴期間空氣中的懸浮微粒濃度升高,會對人體健康造成危害,尤其是老年人、小孩或是患有呼吸道疾病或心血管疾病之民眾,更應特別注意。
◆ 如何避免沙塵暴對人體健康的影響?
在沙塵暴來襲期間應該盡量避免出門,如需外出,則應帶上口罩、護目鏡以過濾髒空氣,避免直接與沙塵接觸。
◆ 沙塵暴會造成泥雨嗎?
會,民國84年3月在北台灣就增發生泥雨現象,這也是目前沙塵暴影響台灣最嚴重的個案。
◆ 怎麼知道沙塵暴影響台灣了?
環保署已經整合國內學者專家進行「大陸沙塵密集觀測計畫」,當大陸發生沙塵暴時,環保署會配合大氣條件,研判台灣地區是否會受到沙塵暴影響,並在其來襲前發佈警報,透過大眾傳播媒體,提醒民眾注意。
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