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科學實驗室 / 地球科學
地球科學實驗

對流與海陸風

從底部加熱一槽空氣:暖空氣上升、冷空氣下沉,自己組成對流環流。切換成不均勻加熱(陸地 vs 海洋),看海陸風如何日夜反轉。
t = 0.00 s

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後,按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

加熱模式
加熱強度
對流胞數(均勻模式)

即時觀測

流型
最大上升速度
相對
地面風向
粒子數

畫面符號圖例

  • 受熱地面/海洋/陸地:地表分區
  • 箭頭:對流環流(受熱空氣上升、冷空氣下沉,形成海陸風)

實驗任務

  1. 對流胞:均勻模式下加熱強度開大,觀察暖空氣(紅)上升、冷空氣(藍)下沉, 組成一圈圈環流。為什麼煮開水、太陽曬地面都會出現這種對流?
  2. 加熱越強:把加熱強度從 0.2 調到 2.0,對流速度如何變化? 強烈日照的午後為什麼容易有旺盛對流(雷陣雨)?
  3. 海風(白天):切到「海陸・白天」。陸地比海洋熱得快,空氣在陸上升、海上沉。 地面的風從海吹向陸(海風)——為什麼海邊白天常吹涼爽的海風?
  4. 陸風(夜晚):切到「海陸・夜晚」。陸地冷得快,環流反轉,風從陸吹向海。 比較白天與夜晚,理解海陸風一天反轉一次的成因。

模型與假設

模型:以流函數 ψ=A·sin(nπx/W)·sin(πy/H) 描述對流環流(A∝加熱強度), 粒子沿速度場 u=∂ψ/∂y、v=−∂ψ/∂x 流動,顏色表示垂直速度(紅=上升暖、藍=下沉冷)。 海陸模式以單一不對稱環流呈現海風/陸風。
性質:這是對流環流的運動學示意(非求解 Navier–Stokes),用以呈現「暖升冷沉」的循環結構與海陸風的反轉。