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大氣邊界層物理機制與大氣導管高度分布之研究

為了解決探空氣球高度的問題，作者楊朝淵 這樣論述：

超折射及大氣導管效應是電磁波可進行遠距離傳播的主因，不論是發生在海洋上之蒸發導管或發生在高空之超折射或空中導管，均可能使電磁波以較小能量損耗的路徑傳播到更遠之距離。然而大氣導管效應受大氣邊界層參數影響甚鉅，如何有效掌握及預測大氣邊界層環境，對於電磁波傳播距離之評估至關重要。為了解邊界層參數對大氣導管現象之影響，本研究利用冬季宜蘭聯合觀測實驗之探空資料、夏季苗栗松柏漁港及宜蘭壯圍海岸繫留氣球所收集近海面之氣象參數，進行修正折射率剖面繪製及導管判讀。首先利用實際浮標資料、日累積雨量與WRF模式模擬結果進行比對，以驗證所使用之邊界層參數設定是否合適。同時調整Paulus-Jeske蒸發導管模式（P

-J模式）參數，以WRF輸出之近地面氣象參數導入未修正及修正過後之蒸發導管模式，比對模式預測導管高度與現地觀測蒐集資料所得之導管高度兩者間差異。另於2015年期間，左營港船舶自動辨識系統(Automatic Identification System, AIS)訊號天線所接收之船位資料顯示，在其有效通訊距離外（60公里以上）約有389萬筆資料，約佔該年度總資料數的7%，推測其原因可能為當時之大氣環境有超折射或大氣導管的現象存在，導致訊號傳遞距離的增加。為進一步驗證AIS訊號有效通訊距離增加之原因，本研究選取台灣東部海域及海峽北部地區距離接收天線60公里以上船位資料數較多的日期，利用該日期鄰近之

探空資料及海面浮標資料匯入P-J模式，獲得大氣折射率剖面，進行電磁波射線軌跡模擬，並針對該日期之綜觀天氣系統進行分析，研判是否有超折射或大氣導管效應影響。研究結果發現，選取之日期大多存在超折射、蒸發導管或空中導管之現象，且電磁波射線軌跡亦有陷捕現象發生，顯示AIS訊號傳播的距離與超折射或大氣導管發生現象有顯著的關聯性。

雙管型吉爾定電容器之地表導電率量測

為了解決探空氣球高度的問題，作者姜劭辰 這樣論述：

地球大氣受到宇宙射線、太陽輻射、X-ray等高能輻射照射與放射性物質對空氣的游離，產生正離子、負離子，使大氣中含有少量的電荷可以流動形成大氣導電率。而大氣導電率會隨著不同高度、時間、溫濕度、氣溶膠濃度等有所變化，現今也有許多研究指出地震發生的前後可能導致地表大氣導電率的改變。且透過大氣導電率與大氣電場的量測，便可推導出大氣垂直電流密度，此參數對於全球大域電路中電荷流動的機制是不可或缺的。因此大氣導電率的量測是非常重要的。本論文將針對傳統的吉爾定電容器(Gerdien condenser)進行改良，發展雙管型吉爾定電容器作為大氣導電率量測儀器。本儀器採用不同的同軸管供電方式避免靜電透鏡(Ele

ctrostatic lens)的產生，並且透過兩個同軸管進行同時量測，排除冷次定律所造成的量測誤差。並經由負離子產生器與不同空氣密度下的定性測試後，本儀器可有效量測於不同離子濃度下之導電率變化。最後將儀器移至戶外進行長時間的現地量測，發現大氣導電率在晴朗天氣下會隨著日夜有所化，而在陰天時有明顯上升的趨勢。且在本次量測過程中經歷了一場地震，也量測到了較高的大氣導電率。