對流層(對流層頂)高度隨緯度的分佈

對流層(對流層頂)的高度隨季節及緯度不同會有所變化(如下圖一),其中赤道地區對流層頂的高度大約在16到17公里之間,兩極地區最低則是在7到8公里左右。而季節造成對流層頂高度的影響,則只有在南極地區比較明顯。

對流層頂高度隨緯度及月份不同的變化(縱座標:緯度,橫座標:月份,圖中數字代表對流層的高度:公里)
對流層頂高度隨緯度及月份不同的變化(縱座標:緯度,橫座標:月份,圖中數字代表對流層的高度:公里)

先前我對於「對流層」以及「對流層頂」的界定有點困惑(參閱「飛機飛在平流層? 不要再相信沒有根據的傳說了!」),於是就發EMAIL問了吳清吉教授和陳正平教授,感謝他們為我解答這個問題。而且我想要找一張像上面一樣的圖,找得要死也找不到。結果吳清吉教授給了我這個網站:http://www.ccpo.odu.edu/SEES/ozone/oz_class.htm,其中的第二章就有上面這張圖。

至於我在上篇文章所提到關於界定對流層頂的問題,陳正平教授則給了我很棒的回覆。我的問題是,像下圖中對流層(Troposphere)之上有一層很厚的區域,溫度沒有隨著高度而升高或降低,讓我無從判斷這個區域應該算是對流層或是平流層。而圖中又將對流層頂(Tropopause)標示在其中一小個高度範圍,這就讓我更困惑他為什麼這樣標示了!

大氣的垂直分層(troposphere為對流層,tropopause為對流層頂)
大氣的垂直分層(troposphere為對流層,tropopause為對流層頂)
資料來源:National Weather Service, NOAA

後來陳正平老師給了我下面這張圖,告訴我某個地點要出現像上圖一樣,持續一個高度氣溫都沒有改變應該不大可能,所以上圖應該是個大範圍平均之後的結果。所以地表上任何一個地區,氣溫隨高度的變化大致應該還是類似下圖中的任一條線,在對流層中氣溫隨高度而下降,直到氣溫不再下降的高度,就是對流層頂。因為不同緯度(或地區)的對流層頂高度不同,所以平均之後以上圖來表示,我就看不懂了。

大氣垂直溫度剖面(縱座標為氣壓:百帕,橫座標為絕對溫度)
大氣垂直溫度剖面(縱座標為氣壓:百帕,橫座標為絕對溫度)

資料來源:http://www.applet-magic.com/IPCCvalid.htm

另外,我還問了說,如果在高度10到11公里間,氣溫真的都沒有變化,那對流層頂應該定在那個高度呢?吳清吉教授認為應該定在10公里高。不過我覺得這個問題的意義應該不大,因為氣溫變化要「正好不變」的機率,理論上根本就是趨近於零,所以不要庸人自擾了啦~

4 thoughts on “對流層(對流層頂)高度隨緯度的分佈

  1. 剛剛看到一個關於”飛機飛行高度”的解釋,很有趣,居然是考慮飛機不能飛超過音速?!先記下來,有時間我再翻譯。

    http://www.ehow.com/about_4572148_why-do-planes-fly-feet.html

    Effects
    The air in the Earth’s atmosphere becomes consistently thinner as altitude increases. This is why a barometer can be used to measure changes in altitude. As the air becomes thinner, it creates less resistance to objects flying through it. Therefore, less thrust is needed to move the aircraft forward at a given speed. As a result, airplanes can fly more efficiently at higher altitudes. However, there are limits to how high an airplane can fly. If the aircraft is very heavy, more fuel is required to lift the aircraft higher. Secondly, because the air gets thinner with altitude, the speed of sound decreases with increases in altitude. Since most airliners are not designed to fly at or above the speed of sound, they eventually reach a point at which their speed is limited by the speed of sound. At the same time, an aircraft must maintain a certain airspeed in order for the wings to create lift. This is called the stall speed. In the thinner air at high altitudes, the plane must fly faster and faster in order to remain above the stall speed. Therefore, if an airplane climbs too high, it can become trapped between its increasing stall speed and the decreasing speed of sound. Pilots refer to this trap as “coffin corner.” As a result of these dangers, cruising altitudes on conventional airliners are strictly limited and rarely exceed 40,000 feet.

  2. 老實說, 為什麼你還會說飛機飛在對流層?
    明明飛機飛在tropopause 與
    stratoshpere 低層之間
    而tropopause 只是一條隱約不明的邊界
    近平流比近對流多吧

    還有就是, 空氣流動的性質
    我不理解你為什麼以高度來定義
    應以當時空氣的特性來說
    我想飛機沒有想飛在對流層特性的地方吧
    而且它是飛在平流層特性之空氣上

    ….

    你也不要再庸人自擾, 到處散落不實例証

    1. 1.你說飛機飛在tropopause很合理,但請問你的根據是甚麼?如果你願意提供參考資料來源,我很願意閱讀。
      2.如果你要說tropopause就不算是對流層,我可以不跟你爭辯。但如果你說飛機已經飛在低平流層,那請你提出證據或參考資料來源。
      3.”你想”飛機沒有飛在對流層特性的地方吧,但你有真正去查過嗎?我坐飛機飛印尼的飛行高度是10公里,這個高度在赤道已經是tropopause了嗎?
      4.我沒有散布任何”不實例証”,如果有,你可以指出來。
      5.很謝謝你對此提出質疑,過去我只針對這個問題徵詢過大氣方面的學者,我應該要進一步徵詢航空方面的學者,問一下牠們飛行高度的物理意義。

  3. 最近有老師在問:
    圖中北半球的高緯度地區的對流層頂高度在夏季時的高度較低,可是照射陽光後,氣體不是應該會膨脹而高度增加嗎?為什麼圖示會較低。

    簡單來說,是因為大氣環流所造成的結果。
    以下是台大大氣吳清吉教授的回覆:原文提到”In the Northern Hemisphere midlatitudes (30°-50°N), we see that the tropopause height is lower in January (winter) than July (summer). In the Southern Hemisphere poleward of 50°S latitude, the height is lower in summer than in winter. The causes for these differences lie in the seasonal changes in the atmospheric circulation. Regardless of its altitude, however, the tropopause represents the boundary between the troposphere and the next higher region in the atmosphere known as the stratosphere.” (http://www.ccpo.odu.edu/~lizsmith/SEES/ozone/class/Chap_2/index.htm)
    吳教授另外還提供了兩篇參考文獻,請參考:https://docs.google.com/leaf?id=0Bxj5hDfqlr8IZDE0NzZmMTAtYmQ4Ni00MWQ4LWE3NzctMzk2ZmQwYWQyMmYz&hl=zh_TW

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