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科學實驗室 / 地球科學
地球科學實驗

聖嬰現象與沃克環流

信風把溫暖的海水堆向西太平洋——把信風調弱,看暖水盪回東邊、秘魯外海湧升流熄火、降雨帶整個搬家:聖嬰現象就這樣翻轉全球天氣。
t = 0.00 s

東、西太平洋海溫變化

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

信風強度(東風)
調整後海洋需要幾個月慢慢回應——盯著 SST 曲線看暖水「盪」過去。

赤道太平洋觀測

東太平洋 SST(秘魯外海)
°C
西太平洋 SST(暖池)
°C
狀態判定
東岸湧升流

畫面符號圖例

  • 信風(東風):赤道吹向西的風;信風幾乎停止=聖嬰
  • 湧升流:深層冷水上湧;斜溫層:暖/冷海水交界
  • ☀ 對流雨區、🐟 漁場

實驗任務

  1. 正常年的格局:信風把表層暖水推向西太平洋,暖池上空對流旺盛多雨; 東邊冷水湧升、天氣乾燥。觀察斜溫層(白線)的傾斜方向——西深東淺。
  2. 製造一次聖嬰:把信風調到 1.5 m/s 左右,等幾個月。暖水盪回東邊、 斜溫層變平、降雨帶搬到東太平洋——秘魯豪雨、印尼澳洲乾旱。記錄東太平洋 SST 升了幾度。
  3. 漁場為什麼消失:聖嬰年湧升流減弱,深層營養鹽上不來, 秘魯鯷魚漁獲崩盤(畫面上的魚群變化)。理解「海溫變化 → 生態 → 經濟」的連鎖。
  4. 反聖嬰:把信風調到 9 m/s。東西溫差變得比正常年更大, 對台灣而言反聖嬰年的冬天通常偏冷、聖嬰年偏暖——氣候系統的蹺蹺板。

模型與假設

沃克環流:赤道太平洋的東西向大氣環流——暖池(西)上升多雨、冷舌(東)下沉乾燥, 地面吹東風(信風)把暖水持續堆向西邊,使斜溫層西深東淺。
聖嬰(El Niño):信風減弱 → 暖水東移、東岸湧升流停擺 → 東太平洋增溫、 對流與降雨帶東移;反聖嬰(La Niña)則是信風增強的相反版本。實際上海溫與信風會互相增強 (Bjerknes 正回饋),本模擬將信風作為你直接控制的旋鈕。
簡化:海溫以一階鬆弛(時間常數約 2 個月)趨近平衡值,未含季節循環與海洋波動 (Kelvin/Rossby 波)的時間延遲——真實聖嬰約 2–7 年不規則發生。