Transcript 地球環境監測
地表地層探測：有野外地質調查觀察岩性 、化石及構造，量測地層走向與傾角，或 開挖槽溝等。 竹山溝槽▲ 斷層面 走向：岩層層面與水 平面的交線方向。 傾角：岩層層面與水 平面的交角。 層面位態以符號 表示於地質圖上 。長線代表走向，與長 線垂直的短線代表傾 角方向並以數值 (65º)表示傾斜角度 。 走向 傾角方向 地表潛變監測：利用潛變儀監測斷層活動 帶或地表破裂帶的地表潛變(移)狀況，可 掌握斷層或岩層等地表的變形量及速率， 並瞭解其肇因。 (1)地下鑽探－直接探測，可知淺層地殼 性質，大陸地區最深約達12公里、海洋約 2公里。 (2)震波探測－可得知地球結構、岩層密 度、構造分布、厚度及組成。 (3)重力探測－可推測淺層岩層的密度或 起伏狀況。 (4)磁力探測－可瞭解地球磁場的變化或 磁性物質的分布並推算岩性。重力探測結 合地熱流量的變化可推知地殼厚度。 在近地表處使用人為的方式產生地震波，利 用地震波在地層或地層界面間，因傳播速度 的改變，形成 折射、反射等 現象(通常一 次人工地震， 可以測得約六 千公尺深的反 射層）。 量測地表各測點重力值的改變，經由潮汐、 緯度、高度、地形等修正後，若仍和理論值 有差異，即表示地下岩性或構造有異常狀況 ，可推測地下岩層密度、厚度及構造。 應用實例：如配 合地質及震測資 料，尋找具有蘊 藏石油和天然氣 潛力的背斜構造 。 因地層內重物（例 如：金屬礦）萬有 引力的吸引，造成 與地心方向不同的 偏移情形。 (1)航空遙測－地表高解析度照相、雷達 探測、雷射測距掃描。 (2)地球資源衛星－地表多波段照相、雷 達探測。 (3)全球衛星定位系統－監測地表變形。 全球衛星定位系統(GPS)精確度可高達毫米級 ，是研究小區域地殼變動量的良好工具。 其餘重點請見復習PPT~~高二[遙測]單元 溫鹽深儀(CTD)：觀測海 水的溫度、鹽度與深度的 儀器。溫度多用電子式溫 度計測量，鹽度是由海水 導電度換算，水深則由水 壓換算(水深每增加10公 尺約增加1大氣壓)。 輪盤式採水瓶可採集不同 深度的海水，進行海水化 學成分的分析。 輪盤式採水器 溫鹽深儀 （攝影：黃玫琪） 海流觀測：以旋葉式或音響式等海流儀定 點觀測(都卜勒流剖儀可觀測不同深度海流 )，或以人造衛星定位的漂流浮標觀測。 波浪與潮汐觀測：傳 統波浪觀測以海面下 固定深度設置壓力計 、或在海面定點佈放 浮球進行，最新可利 用衛星雷達遙測海面 浪高；潮位觀測常用 壓力式或音波式潮位 儀，安置在穩定井內 進行。 ▲潮位儀 主要利用聲波測深儀(聲納SONAR)，發出聲 波並接收由海床反射回波，聲波在水中傳播 的速度(U)乘上聲波在水中往返的時間(T)除 以2，求得水深(S)。欲得到精確的海底地形 ，測深同時需利用GPS定出測點位置。 ▲聲納亦可用於魚群 的掃描 籍由工具從海面伸至數 千公尺的海底鑽取岩心 臺灣於1997 年與澳洲、加拿大和南韓共同組 成 太平洋周遭海洋鑽探聯合會，成為「海洋 鑽探計畫」的國際夥伴之一。 地球號 海洋鑽探 目標: 鑽至莫荷面 地球號介紹影片 http://www.youtube.com/watch?v=bqmuwHQGo1k (1)增進對海洋沉積層及海洋地殼的組成 與結構的瞭解， (2)證實海底擴張(中洋脊兩側地磁倒轉紀 錄的對稱分布)及板塊構造學說， (3)提供侏羅紀以來的古環境、古氣候、 古海洋變遷和地球資(能)源等資訊。(目 前尚未鑽透莫氏不連續面)。 遙測 海面觀測 高空觀測 地面觀測 觀測坪一般設置在地勢平坦、空曠、鋪種淺草的 地面。離建築物一定距離，避免受建築物影響。 每天觀測四次（國際標準時0時 、6時、12時、 18時）。 百葉箱的箱底離地約 1.5 公尺，避免受地 表輻射影響。 北半球，百葉箱門開 在朝北方向，以避免 日光直接射入箱內。 百葉箱通常設在觀測 坪的北側角落，以免 南 影子遮住其他儀器。 西 東 北 （攝影：黃玫琪） 各式氣溫計和溼度計置放在百葉箱內 乾溼球溫度計 最高最低溫度計 自記式毛髮溫度溼度計 （攝影：黃玫琪） 乾溼球溫度計量測相對溼度 1. 利用乾球、溼球兩溫度計的溫差 ，查表可得大氣的相對溼度。 2. 溫差越大，相對溼度越小。 3. 置於百葉箱中。 大氣中水氣含量的多寡，還有用水 氣壓、絕對溼度、露點等來表示( 詳見高一PPT)。 地面僅觀測水平風的風向和風速。 利用風向風速計所觀測的是離地平面往上約 10公尺高度、10分鐘平均的風速。 架設於不受附近建物影響的位置。 儀器有風向計、風杯風速計、螺旋槳風向 風速儀等。 1. 測風向：利用一不對稱的物體，其對空 氣阻力較大的一端會移動到下風處，因 此由另一端指出風向。測風速：是利用 水平旋轉的風杯或旋轉扇葉量測，風愈 大時，風杯或扇葉就轉得愈快。 2. 測定某一時間內之最多風向及平均風速 。 在無蒸發、流失或滲 透等情況下，一定時 間內降水儲積在單位 平面上的深度即為降 水量，常以毫米為單 位來表示。 傾斗式雨量器 其他觀測：測蒸 發量、太陽輻射、 紫外線強度…等。 蒸發皿 日 照 計 交通部 中央氣象 局負責。依照國際 標準的觀測時間之 外，增加了一天四 次的輔助觀測，即 每三個小時觀測一 次。 天空狀況如天氣現象、能見度以及雲等項 目，仍須由觀測員(人工觀測)在戶外空曠 處親自目測。 雲的觀測項目包括雲狀、雲量和雲高，雲狀的 變化可作為天氣變化的徵兆。 雲量：國際上常以八分量(另有十分量)表示， 八分量即以視野的天空分為八等分，觀測雲層 所遮蔽的部分占天空多少比例。 以海平面為基準 ，將地面觀測的 氣象資料填在地 圖上，包括：風 向、風速、溫度 、溼度、氣壓、 天氣及雲量等。 可以作為判定與 分析高氣壓、低 氣壓、鋒面等天 氣系統之依據。 中央氣象局 http://www.cwb.gov.tw/V7/forecast/fcst/I04.htm 世界氣象組織（WMO）負責整合與分享全 球一百多個國家、近萬個地面氣象站參與 氣象觀測的氣象資料。 每天一律在世界時的 0 時、6 時、12 時、 18 時（臺灣時間分別是 8 時、14 時、 20 時、02 時）進行四次的氣象觀測。 各國的氣象中心和觀測站都有線路連接， 組成一個全球電信系統，有美國 華盛頓、 俄羅斯 莫斯科與澳洲 墨爾本等三個世界 氣象中心以及26個區域氣象中心。 高空氣象觀測可以獲取大氣層中，距離 地面0～30公里高空的氣象要素垂直分布。 載具包括：氣球、風箏、飛機、衛星等 探空氣球是每天例行性的觀測。 我國負責執行「追風計畫」的飛機。 （攝影：黃玫琪） 充填氦氣的探空氣球 加掛無 線電探空儀， 以每分鐘約350公尺的 速度上升。 測得的數據，透過無 線電發 射器傳回地面 的接收系統。 測量項目 氣壓：可推算高度 溫度 溼度 可測量風向、風速的探空儀。 原理：追蹤氣球的位置變化加以計算求得。 追蹤方式： 追蹤探空氣球的仰角與方向角的變化。 在探空儀內加裝全球衛星定位系統（GPS）的接 收器。 無線電探空儀觀測時間：世界時0時和12時 觀測兩次，即臺灣地方時8時和20時。 目前臺灣共有臺北 板橋、花蓮、臺東 綠島、 臺南 永康、屏東、馬公、東沙島以及南沙 島等高 空氣象觀測站。 有地面氣象雷達與人造衛星等兩種方式 氣象雷達 利用天線發射電磁波，當電磁波碰到雲雨中的 水滴後會反射回來，雷達再利用天線接收回波 ，依據回波的時間和強度，可判斷降水的空間 分布以及強度。 氣象雷達可觀測風暴內部雲雨及降水分布、結 構和運動，並推估風速及氣流結構。 氣象衛星可分地球同步衛星和繞極軌道衛 星。 其餘重點請見復習PPT~~高二[遙測]單元 步驟：氣象觀測→繪製天氣圖→進行數值 天氣預報→綜合討論、研判→作成預報。 數值天氣預報的準確度和觀測資料的完整 與否(高山及海洋較欠缺)及數值分析方法 有關。 天氣預報準確性會隨預報時間的延後而降 低。空間尺度較大的系統，可預報期限較 長；空間尺度較小的系統，可預報期限較 短。短期預報準確度較高，一週以上的預 報參考價值較低。 觀測資料缺乏 氣象預報起始時間所需的觀測資料仍然不夠完 整。 特別是廣大海洋上的觀測資料相當缺乏。 理論尚未完整 有許多物理變化過程，仍無法適切處理，只能 以處理的參數來近似這些過程。 數值近似解 大氣運動相關的物理定律數學方程式的性質是 非線性的，只能用數值方法求得近似解，而且 對初始條件很敏感，即所謂的「混沌」特性。 雷雨、龍捲風等類型天氣系統，因空間尺 度小、形成快、生命期短，難掌握，天氣 預報能力十分有限。 此類短暫區域性的劇烈天氣常造成嚴重災 害。 這一類較小尺度天氣系統所產生的天氣變 化，目前是以即時的觀測資料作為基礎， 特別是氣象衛星與氣象雷達的觀測資料， 依據氣象學理與經驗，作 0～12 小時的 即時天氣預報。