三版序

自1930年代工業革命以來，由於人類不當活動造成全球暖化及氣候變遷，聯合國甚至於2023年7月27日宣告，全球開始步入全球沸騰時代（global boiling），人類面臨極端天氣與災難事件將更加嚴峻。作者於2015年6月2日搭機抵達紐西蘭北島奧克蘭國際機場時，正逢雷雨交加，飛機嘗試降落兩次失敗拉起重飛，在劇烈亂流中持續低空盤旋超過一小時後放棄，改降紐西蘭南島之基督城國際機場，致旅程延誤約五小時，親身感受大氣威力影響人類生活，包括飛安。

大氣科學是研究大氣本身及大氣現象的科學，需運用物理、數學及化學等基礎科學知識，以了解、詮釋曾經被歸諸於宗教神奇力量的大氣。大氣科學也是一座知識的橋樑，一端是基礎科學，另一端連結人類社會與天下蒼生；我們觀測大氣、嘗試了解大氣甚至預測未來，這中間環環相扣，我們將這些知識內化成獨一無二的大氣科學，最終目的無非是充分掌握大氣的瞬息萬變，預測大氣的趨勢，再善加利用這些資訊，希望可以趨吉避凶，更期待能讓地球環境永續發展；本書利用圖解方式，讓讀者能迅速理解並掌握先機。

我們所居住的地球表層主要由大氣圈、水圈、岩石圈、冰雪圈及生物圈等5大部分，共同組成一個綜合系統。大氣圈圍繞著地球，不但提供我們所需的空氣，並且影響陽光和氣溫、濕氣以及空氣流動，從而決定天氣。由於大氣圈中發生的各種現象不僅種類繁多，而且在時間和空間尺度上不受限制，其複雜性和不確定性是自然界最為突出的；大氣科學的研究必須擁有觀測點分散全球，觀測方法具高度協調統一以利比較，觀測資料能迅速交換集中，而國際間任何一個地區、一個國家都無法孤軍作戰；相反的，世界氣象工作也少不了任何一個地區或一個國家的合作。

大氣科學在它的發展進程中已逐漸形成許多分支，如大氣探測學、大氣化學、數值天氣預報學、氣候學及太空大氣學等，像一棵百年大樹，它的根深入基礎科學的土壤，吸取養分；從大氣科學主幹長出的枝葉，競相朝無窮的蒼穹伸展，象徵無限的應用層面與發展潛勢。

應用大氣科學是將大氣科學的原理、方法和成果應用於農業、水文、航海、航空、軍事及太空等方面，也著重開發利用氣候資源。了解大氣科學的特性後，即可發現它的多樣性，每個人依照興趣，都可以在大氣科學中找到適合自己才能的研究方向，讓自己在這個充滿挑戰的領域中發光發熱。

解決全球沸騰與極端氣候議題，更需利用大氣科學知識，協助各領域節能減碳開發綠能，為讓國人能體認氣候劇烈變遷的嚴峻課題，建議政府與社會各界儘速從小培養國人認識大氣科學與全球暖化甚至全球沸騰議題，進而養成減碳愛地球觀念，尤其大學各學科如何將地球永續觀念融入課程，以成為大學生必備的基本素養，培養拯救地球菁英，實踐社會責任之人才。

本書於2015年出版第一版，隨即於2016年更新第二版，均獲各界讀者愛用，因此每年再加印 1刷，但因近年全球氣候災難更加嚴峻，五南圖書與作者咸認第二版需加以修訂以饗讀者，作者剛好於2022年7月完成《圖解全球暖化之危機與轉機》一書，因此構思探討全球暖化原因與大氣科學基本理念相結合，並迅速完成修訂本書第三版作業；感謝五南圖書堅強工作團隊，克服困難協助完成本書第三版的出版事宜。

最後作者更期盼讀者閱讀本書後，對所從事之工作、研究與日常生活都能獲得實質助益，尤盼讀者能於日常生活中，融入大氣科學知識，並實踐地球永續發展之觀念。

張泉湧

2023年8月於新北市新店

三版序

自1930年代工業革命以來，由於人類不當活動造成全球暖化及氣候變遷，聯合國甚至於2023年7月27日宣告，全球開始步入全球沸騰時代（global boiling），人類面臨極端天氣與災難事件將更加嚴峻。作者於2015年6月2日搭機抵達紐西蘭北島奧克蘭國際機場時，正逢雷雨交加，飛機嘗試降落兩次失敗拉起重飛，在劇烈亂流中持續低空盤旋超過一小時後放棄，改降紐西蘭南島之基督城國際機場，致旅程延誤約五小時，親身感受大氣威力影響人類生活，包括飛安。

大氣科學是研究大氣本身及大氣現象的科學，需運用物理、數學及化學等基礎科學知識，以了...

第1章 藍色地球與地球大氣的誕生
1-1　 宇宙的誕生
1-2　 太陽星雲假說
1-3　 太陽系的誕生
1-4　 太陽系行星的誕生
1-5　 地球的形成與地球結構
1-6　 地球內部層圈的形成
1-7　 地球形成旋轉橢圓體
1-8　 地球的運轉
1-9　 地球進動與歲差運動
1-10　海洋的形成
1-11　海洋分布與海底地形
1-12　地球大氣的形成
1-13　原始大氣及氧氣濃度的增加
1-14　臭氧層的形成與大氣的進化
1-15　火山活動與次生大氣的形成
1-16　藍色地球是宇宙中唯一的綠洲
第2章 地球大氣概述
2-1　 地球大氣的組成
2-2　 大氣的垂直結構--對流層與平流層
2-3　 大氣的垂直結構--中氣層與增溫層
2-4　 高層大氣與磁層
2-5　 臭氧層與紫外線的吸收
2-6　 地球大氣能量來源
2-7　 大氣及地表能量收支
2-8　 入射太陽輻射緯度分布
2-9　 大氣及地球輻射
2-10　溫室氣體與溫室效應
2-11　輻射平衡溫度
第3章 大氣運動
3-1　 氣壓與等壓線
3-2　 等壓面
3-3　 氣壓場
3-4　 低壓槽
3-5　 大氣運動
3-6　 氣壓梯度
3-7　 科氏力及摩擦力
3-8　 地轉風及近地面風
3-9　 離心力與向心力
3-10　大氣環流系統
3-11　三胞環流/三圈熱力環流
3-12　行星風系
3-13　大氣環流的季節變化
3-14　區域環流
3-15　焚風
3-16　綜觀尺度大氣運動
3-17　東風波/熱帶波
第4章 大氣現象
4-1　 霧的形成與分類（一）
4-2　 霧的形成與分類（二）
4-3　 雲的形成與分類
4-4　 雲的種類（一）
4-5　 雲的種類（二）
4-6　 雲的種類（三）
4-7　 雲的種類（四）
4-8　 雲的種類（五）
4-9　 雨的形成與種類
4-10　地形雨
4-11　雷暴
4-12　多胞型雷暴
4-13　氣旋雨
4-14　熱帶風暴結構與強度
4-15　熱帶風暴的移動
4-16　熱帶風暴命名
4-17　溫帶低壓與鋒面降水
4-18　冷鋒及暖鋒
4-19　囚錮鋒
4-20　龍捲風
4-21　沙塵暴
第5章 海洋氣象
5-1　 海洋與大氣的關係
5-2　 大氣與海洋交互作用
5-3　 熱塔效應
5-4　 海洋沿岸的風與流
5-5　 潮汐
5-6　 暴潮
5-7　 洋流系統
5-8　 溫鹽環流
5-9　 聖嬰及反聖嬰現象
5-10　聖嬰現象的效應和影響
5-11　冰山與航運安全
第6章 大氣現象觀測
6-1　 全球對地觀測綜合系統
6-2　 氣象觀測網分類
6-3　 氣象觀測系統地面氣象觀測
6-4　 氣壓及風向風速觀測
6-5　 降水量及溫濕度觀測
6-6　 雲的觀測
6-7　 雲量和雲高觀測
6-8　 農業氣象觀測
6-9　 海洋氣象觀測
6-10　航空氣象觀測
6-11　航空氣象觀測設備
6-12　微爆氣流與陣風鋒面影響飛安與觀測
6-13　高層氣象觀測
6-14　氣象雷達觀測
6-15　氣象飛機觀測
6-16　下投式探空儀
6-17　氣象衛星觀測
6-18　繞極氣象衛星
6-19　紅外線衛星雲圖
第7章 天氣分析與預測
7-1　 天氣學的演進
7-2　 天氣現象的尺度與壽命
7-3　 天氣圖分析
7-4　 高空天氣圖與厚度圖
7-5　 天氣分析輔助圖
7-6　 天氣預報
7-7　 數值天氣預報
7-8　 短期天氣預報
7-9　 降雨機率預報
7-10　長期預報
7-11　颱風預報
7-12　影響侵臺颱風因素
7-13　藤原效應
7-14　颱風路徑預報
7-15　颱風強度預報
7-16　颱風降雨預報
7-17　數值模擬
第8章 大氣化學
8-1　 大氣的化學組成
8-2　 大氣化學研究對象
8-3　 懸浮微粒或氣膠
8-4　 氣膠化學
8-5　 衛星觀測氣膠
8-6　 環境破壞與大氣汙染
8-7　 主要空氣汙染物
8-8　 化學煙霧
8-9　 酸雨
8-10　酸雨的採樣與監控
8-11　平流層化學
8-12　臭氧層減弱的傷害
8-13　大氣放射性物質化學
8-14　電離輻射的危害
8-15　公眾年曝露劑量
8-16　放射性物質的輻射性汙染
第9章 氣候學
9-1　 地球的氣候系統
9-2　 氣候學研究領域
9-3　 氣候形成因素
9-4　 氣候分類法
9-5　 地球能量的收支平衡
9-6　 輻射平衡溫度與溫室效應
9-7　 影響氣候變化的自然因素
9-8　 歲差
9-9　 太陽黑子
9-10　板塊漂移與地形變化
9-11　火山噴發
9-12　火山噴出物
9-13　大氣氣體成分的變化
9-14　地表狀態的變化
9-15　海洋與氣候
9-16　聖嬰/南方震盪
9-17　雲與氣候
9-18　大氣內部動力與氣候
第10章 氣候異常與氣候災害
10-1　 我們所居住的地球發出哀嚎
10-2　 全球暖化跡證－北極冰床逐漸消失
10-3　 全球暖化跡證－南極大陸異常改變
10-4　 全球暖化跡證－各地山脈冰河後退
10-5　 全球暖化跡證－北極永凍土逐漸融化
10-6　 全球各地熱浪益發頻繁
10-7　 侵襲各地風災增強
10-8　 噴射氣流與極地渦旋異常
10-9　 氣候災難
10-10　氣候變遷與糧食危機
10-11　中國沙漠化與沙塵暴更趨惡化
10-12　低海拔珊瑚環礁國家恐被海面上昇淹沒
10-13　喪失生物多樣性物種
10-14　全球氣候異常對人類健康狀態造成負面影響
第11章 大氣科學的應用
11-1　 大氣科學與地球系統科學
11-2　 地球系統能量收支平衡
11-3　 地球系統的水文循環
11-4　 水文循環與洪水
11-5　 航空運輸運用－飛航安全與氣象因素
11-6　 航空運輸運用－影響飛安之低空風切
11-7　 航空運輸運用－影響飛安之亂流
11-8　 低雲與濃霧
11-9　 農業氣象應用
11-10　水文氣象學應用
11-11　引發洪水常見原因
11-12　水災監測與預警
11-13　森林氣象學
11-14　太空科學的應用
11-15　軍事氣象之應用
11-16　氣象戰

第1章 藍色地球與地球大氣的誕生
1-1　 宇宙的誕生
1-2　 太陽星雲假說
1-3　 太陽系的誕生
1-4　 太陽系行星的誕生
1-5　 地球的形成與地球結構
1-6　 地球內部層圈的形成
1-7　 地球形成旋轉橢圓體
1-8　 地球的運轉
1-9　 地球進動與歲差運動
1-10　海洋的形成
1-11　海洋分布與海底地形
1-12　地球大氣的形成
1-13　原始大氣及氧氣濃度的增加
1-14　臭氧層的形成與大氣的進化
1-15　火山活動與次生大氣的形成
1-16　藍色地球是宇宙中唯一的綠洲
第2章 地球大氣概述
2-1　 地球大氣的組成
2-2　 大氣的垂直結構--對...