基础气象学第4章温度解剖.ppt

绝热与非绝热变化 绝热变化：空气内能变化过程中，未与外界进行热量交换。 非绝热变化：空气内能变化过程中，与外界进行热量交换。 近地层气温的日变化 极值温度出现的时间 影响气温日较差的因子 纬度：随纬度增加而减小。 季节：夏季＞冬季，一年中春季气温日较差最大。 04～05h 13～14h 冬季 05～06h 14～15h 夏季 最低气温 最高气温 季节 天气状况： 下垫面性质： 陆地＞海洋 覆盖地＞裸地 沙土、深色土、干松土＞粘土、浅色土、潮湿土 晴天＞阴天 近地层气温的年变化 最冷、最热月出现的时间 2月 8月 海洋性气候区 1月 7月 大陆性气候区 季风气候区 最冷月 最热月 地形：凹地＞平地＞ 凸地 气温年较差的影响因子 纬度：随纬度增加而增大。 距海远近：远海区＞近海区 地形及天气状况：同与 日较差 近地层气温的非周期变化 三、气温的空间变化 近地层气温的水平分布 等温线大部分（尤其是南半球）趋向于接近东西向排列， 气温从赤道向两极逐渐降低。 冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大 致凸向极地，而夏季则相反。 最高温度不位于赤道，冬季在5～10°N，夏季在20 ° N 。 赤道附近的气温年变化很小，随着纬度的增加，年变化幅 度也增加。 世界冷极在南极，为－90 ℃ （乔治峰），热极在索马里 境内，为63 ℃。 近地层气温的垂直分布 近地气层温度的垂直分布 日射型： 图中12时 辐射型： 图中0时 上午转变型： 图中06时 傍晚转变型： 图中18时 对流层气温的垂直变化 气温直减率 定义：气温随高度变化的程度。 表达式： ………… （4-10） ΔZ：两高度高度差，ΔT两高度相应的气温差； 负号表示气温垂直分布的方向。 γ＞0，气温随高度的增加而降低； γ＜0，气温随高度的增高而升高。 γ的绝对值越大，气温随高度变化差异越大。 各个层次上的气温直减率 整个对流层平均气温直减率：0.65℃/hm 对流层上层：0.65~0.75 ℃/hm 对流层中层：0.5~0.6 ℃/hm 对流层下层：0.3~0.4 ℃/hm 空气干绝热变化 热力学第一定律 任一孤立系统由状态Ⅰ微小变化至状态Ⅱ时，从外界吸收的热量dＱ，等于该系统内能的变化dＵ和对外作功dＷ之和。 ………… （4-11） 四、空气绝热变化 干绝热过程的几个概念 干绝热过程 空气是干空气或未饱和的湿空气（没有水汽凝结），与外界之间无热量交换时（dQ=0）的状态变化过程。 绝热增温 当空气块下降过程中，因外界气压增大，外界对气块作功，在绝热的条件下，所作的功只能用于增加气块的内能，因而气块温度升高。这种因气块下沉而使温度上升的现象，称为绝热增温。 绝热冷却 当空气块上升过程中，因外界气压减小，气块体积膨胀，对外作功，在绝热的条件下，作功所需的能量，只能由其本身内能来负担，因而气块温度下降。这种因气块绝热上升而使温度下降的现象，称为绝热冷却。 干绝热直减率（γd ） 在大气静力平衡的条件下，干空气和未饱和的湿空气因作干绝热升降运动而引起气块温度随高度的变化率，称之为干绝热直减率。 ………… （4-12） 概念 湿绝热过程 饱和湿空气在上升或下降的绝热变化过程中，会产生水的相变，从而释放或吸收热量使空气块的内能发生变化，称此过程为湿绝热过程。 湿绝热过程中的温度变化率。 对γm变化的解释 γm不是常数，它是气压和温度的函数，随着气压的减小、温度的升高而减小。 空气湿绝热变化 湿绝热直减率（γm ） 五、大气静力稳定度 大气静力稳定度的概念 处在静力平衡状态中的大气，空气因受外力因子的扰动后，大气层结（温度和湿度的垂直分布）有使其返回或远离原来平衡位置的趋势或程度，称之为大气静力稳定度。 定义 分类 稳定 假如有一块空气在外力的作用下，产生垂直运动，但外力除去后： 若气块逐渐减速，趋于回到原位，这时气块所处的气层，对于该气块而言是稳定的。 * * 第四章 温度 本 章 内 容 热量收支 地面和土壤的温度 水体的温度 空气的温度 第一节 热量收支 热量平衡过程 地球表面吸收太阳辐射能后，会通过各种热量收支方式，产生能量的转换和输送而达到平衡，这样的物理过程称为热量平衡过程。 一、物质的热属性 热容量 定义： 在一定过程中，物体温度