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地球科學 · 大氣 · 氣象

海陸風與地表受熱差異

陸地與海洋之間的溫度差異,會影響沿海地區的風向。同時,地表加熱與空氣流動之間也存在時間上的差異。

相關實驗:海陸風與比熱 →
海陸風與比熱
海陸風與比熱實驗場景 →

意義與機制

即使吸收相同的能量,熱容量不同的地表也會產生不同的溫度變化。陸地通常比海洋升溫和降溫更快。

白天,陸地上的空氣會相對變暖,從而產生上升運動,並且海上的空氣可以靠近地表流動。夜晚,與之相反的現象,即陸風,就會發生。

關係與條件

在雙箱熱模型中,熱容量乘以溫度變化率等於能量進入率 – 能量損失率。當熱容量更大時,相同的熱能輸入會導致溫度變化率降低。

實際的陸地和海風,受到大尺度風和沿海地形的影響。 僅根據溫度差異來簡單計算壓力差或風速的模型,並不能提供現實的結果。

觀察實驗中需要注意的事物

由於陸地的熱容量較小,溫度變化迅速且幅度較大。 白天海風和夜晚陸風,都取決於溫度差異。

模型包含兩個箱體:陸地 C=2 kJ/K,海洋 C=2×比值 kJ/K,k=0.8 kJ/(h·K)。白天的太陽輻射採用半正弦波,並扣除恆定輻射損失。使用預熱 10 天后的週期。氣壓為僅表示溫差正負的相對值,省略地形、科里奧利力與實際風速。

關鍵關係與符號

C·dT/dt = S(t) − k(T−20 °C)

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
C表面箱的熱容量J/K
ΔT陸地與海洋之間的溫度差異K

透過範例確認

當土地在清晨時變得寒冷,其循環是什麼?

暖側是相對較低的壓力,而冷側是相對較高的壓力。表面風從高壓區域吹向低壓區域,而在上層,風則反向吹。

常見誤解

  • 海風是指從海吹向陸地的風,而從陸地吹向海的風,被稱為陸風。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

BCcampus · 物理地質 (英文)