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艾莎到底在想什麼?難以捉摸的冰雪女王

2014年年初北半球遭遇嚴酷的暴風雪,除了降雪外,凍雨、霰等的出現讓情況更為棘手。目前的預報技術尚未能精準預測冷氣團將帶來雪、凍雨亦或是霰,其中大氣的溫度剖面以及觀測數據的品質佔了十分重要的角色。
 
 
 
2014年年初,迪士尼電影冰雪奇緣在台灣票房火熱,而現實世界中北半球也面臨一波波的暴風雪強襲美東、日本、韓國等地。生活在台灣的我們很難看得到艾莎大顯神威,冰雪女王的世界似乎是一個由雪花和冰所構成的無瑕世界。
 
然而把這種美好遐想留給電影吧,現實總有些令人不愉快的玩意兒大煞風景,比方說總是讓人跌倒以及讓交通陷入混亂的凍雨(freezing rain),或者是比一般的雪更難清理的霰(sleet)。
  
事關重大的大氣溫度剖面
  
對那些必須面對冬季降雪的居民來說,知道冷氣團將帶來哪種形式的冰雪顯得十分重要,然而預報員需要知道大氣層中不同高度的溫度變化,才能得以一窺艾莎的心思。舉例來說,不論霰還是凍雨,一開始在高空中都是白雪,是因為在下降過程中大氣溫度的變化,導致最終落到地面時呈現不同的形態。
 
此時需要先了解一件事,平常我們感覺高度越高氣溫越低,也有「高處不勝寒」此一名言流傳千古。但是冷鋒過境時,因為冷空氣較重,寒冷的空氣會沉降到暖空氣下方,導致靠近地表的溫度往往比高空大氣低許多,形成高度越低反而越冷的「逆溫」現象。而位於高空較暖的空氣有時溫度高於零度,這些雪在下降過程中經過這段大氣時便會融化成水。
 
隨著高度持續下降,融化的水進入沉降在地表附近的冷空氣時,如果氣溫又降到攝氏零度以下,就會形成過冷水(溫度低於攝氏零度的水);如果冷空氣更冷或厚度更厚,水便會部分結冰。凍雨便是當過冷水碰到地表的物體後迅速結冰,讓地面被一層又薄又滑的冰所包覆,往往造成道路路面濕滑難以行走,或是因重量導致電線斷裂;而部分結冰的水降至地表後便成為霰。
 
天機難測

不過,要準確預測這些挾帶大量冰雪的暴風究竟會帶來什麼影響,仍然有相當大的挑戰。目前的預報技術已經可以在一周之前便預測冷氣團的形成與移動,並在冷氣團報到前三天有更為精確的溫度以及降水預測。

然而要進行準確的預報,其中最大的挑戰在於取得良好品質的氣候觀測數據。目前美國已經將夏季用來蒐集颶風資料的探測機使用在冬季冷氣團的觀測中,希望能取得更為詳細的溫度與大氣數據。
 
即便觀測數據再豐富,預報始終都會有不確定性存在,目前我們已經能掌握冷氣團大致的威力與移動方向,但是我們或許永遠無法完全摸透艾莎玄妙莫測的內心。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)
 
責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所
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