申論 1下圖的上半部是地球大氣在晴空狀態下在不同光譜波段的吸收與散射率總和(以百分比%表示),而下半部是大氣中主要幾個氣體成分透過不同物理機制對於上述吸收與散射率的貢獻程度與所對應的波長分布。試依據大氣輻射的理論與應用,回答下列問題:㈠試由附圖中下半部,由上到下的6 個部分,依次分別說明每個部分最可能是由大氣中的那種氣體成分所造成?(6 分)㈡試依次分別說明,由上到下的6 個部分,這些不同氣體成分對於圖中特定光譜波段輻射的吸收與散射作用,分別是透過那些物理機制所造成的?(18 分)
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弱點分析
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申論 2大氣層頂太陽輻射在天頂角為0°時的輻射通量密度(flux density)為1368 Wm-2,假設太陽輻射是各向同性的(isotropic),試估計其輻射強度(intensity)。(10 分)註:太陽的半徑為7.0 × 10m,太陽與地球的距離為1.5 × 10m。
申論 3試由輻射傳遞吸收、散射原理說明在環境起霧時及下雨時,即使眼前同樣都有數目眾多的小水滴,但是下雨時的能見度往往比起霧時好,亦即可以看得比較遠。(10 分)
申論 4㈠如下圖,有兩個等重的空氣塊,第一個空氣塊的溫度與相對濕度分別為32℃與95%,而第二個空氣塊的溫度與相對濕度分別為4℃與95%,假設兩個空氣塊混合過程的壓力保持在1000 hPa,當兩個空氣塊完全混合後,發現有霧形成,試以所附的飽和水氣壓隨氣溫變化的示意圖,標示出混合後空氣塊的預期位置,並計算混合後空氣塊的溫度與凝結出的液態水量(計算時先假設凝結出液態水量的潛熱釋放,尚未透過等壓加熱過程使混合後空氣塊的溫度上升)。(12 分)
申論 5㈠請說明為什麼大氣中有一些雲的內部往往可以有過冷水(supercooledwater)的存在?通常溫度要到攝氏零下幾度才比較不會有過冷水?(8 分)㈡請說明冰晶有那些不同的異質成核(heterogeneous nucleation)過程。(8 分)k
申論 6韋恩位移定律的公式如右:WmaxT其中常數k =2897 μmK。(每小題10 分,共20 分)W㈠試說明韋恩位移定律的意義。㈡討論太陽與地球輻射的最大放射(emission)波長範圍。