大气物理学：第三章 大气热力学基础3.ppt

第三章 大气热力学基础 §1 热力学定律在大气过程中的应用 §2 干绝热过程 §3 湿绝热过程和假绝热过程 §4 绝热混合过程 §5 等压冷却过程 §6 大气热力学图解 §7 温湿参量 §8 §9 §10 静力稳定度问题 第三章 大气热力学基础 §1 热力学定律在大气过程中的应用 §2 干绝热过程 §3 湿绝热过程和假绝热过程 §4 绝热混合过程 §5 等压冷却过程 §6 大气热力学图解 §7 温湿参量 §8 §9 §10 静力稳定度问题 流经湿球的空气提供热量=水分继续蒸发维持饱和耗热量若知干湿球温度差和湿球温度，利用“空气相对湿度查算表”可得相对湿度。 四、各温湿参量关系（1） 四、各温湿参量关系（2） 稳定度问题 第三章 大气热力学基础 §8 大气的静力稳定度 §9 厚气层静力稳定度 §10 整层气层升降时稳定度的变化 §8 大气的静力稳定度 思路： 首先引入静力稳定度的概念， 利用稳定度的判别方法—气块法，通过气块运动方程，导出薄层大气中稳定度的三种判据： 1、用气块与环境大气的温度差来作判据； 2、用气块与环境大气的垂直减温率来作判据； 3、用位湿、假相当位温随高度的变化作判据。 §8 大气的静力稳定度 一、定义及判别方法 1、静力稳定度：层结大气所具有的影响空气团块垂直运动的特性。 2、稳定度判别法 §8 大气的静力稳定度 2、稳定度判别法—气块法 以在静止大气中受到垂直方向冲击力的一气块，在不同大气层结的影响下所产生的不同运动状态来判断大气层结的稳定情况的方法。 §8 大气的静力稳定度 假设某一块空气块在某一平衡位置处于平衡状态，它的温度、压力和密度与周围大气相同，当它受到某种扰动而偏离其平衡位置作一微小的位移时, ? 气块不和环境混合； ? 气块运动不对环境大气造成扰动； ? 过程为绝热的； ?在任意高度，气块和环境气压相同； ?环境大气满足静力平衡条件。 §8 大气的静力稳定度 通过分析空气块作垂直位移后，其加速度与其位移方向的关系，以决定大气稳定度。 （1）若周围大气温、湿垂直分布，使气块有回到原来位置的趋势,则称大气是稳定的; （2）若促使气块继续运动，偏离原来位置的趋势,则称大气是不稳定的; （3）若受扰气块既无回到原来位置又无远离原来位置的趋势，则称大气为中性的。 气块垂直运动方程 第三章 大气热力学基础 §8 大气的静力稳定度 §9 厚气层静力稳定度 §10 整层气层升降时稳定度的变化 三、条件性不稳定的类型 在利用埃玛图分析厚气层静力稳定度时，首先根据探空资料点绘大气层结温、湿曲线，然后根据需要在某一高度取一空气块，绘制其垂直上升的路径曲线，根据层结曲线和路径曲线配置，分析不稳定能量大小，判断该厚气层的稳定状况。 通常可把大气分为三种类型： 1、潜在不稳定型 2、绝对稳定型 3、绝对不稳定型 四、热雷雨的预测 08时层结曲线：黑色实线 气块路径曲线：红色虚线 起始位置温度为T0 露点为Td 比湿为q0（假定比湿不变） 四、热雷雨的预测 08时层结曲线：黑色实线 气块路径曲线：红色虚线 起始位置温度为T0 露点为Td 比湿为q0 则zc为抬升凝结高度 大气属真潜不稳定型 四、热雷雨的预测 日出后地面增温很快并通过湍流输送加热贴地空气层，使其变成超绝热层，这种超绝热层与其它气层湍流混合，变为干绝热层，随着地面温度逐渐升高，这个干绝热层不断向上扩展，层结曲线发生变化。 四、热雷雨的预测 当地面温度从T0上升到Tr时，图中下部不稳定能量的负面积区消失。只需一点冲击力，对流即可发展。 C点为对流凝结高度CCL(Convective Condensation Level)，它兼有凝结高度和自由对流高度的性质。 四、热雷雨的预测 C点高度可用来估计气团内部局地热对流产生的对流云云底高度。 四、热雷雨的预测 热雷雨预报方法： 绘制了08时层结曲线 找出其与过地面露点的等饱和比湿线的交点C 四、热雷雨的预测 热雷雨预报方法： 绘制了08时层结曲线 找出其与过地面露点的等饱和比湿线的交点C 过C点作干绝热线与地面气压线交点对应温度为Tr。 四、热雷雨的预测 热雷雨预报方法： 根据预报当天最高气温可达到或超过Tr值，则可估计午后有对流产生，并根据地面气温达到Tr的时刻，估计对流形成时刻。 第三章 大气热力学基础 §8 大气的静力稳定度 §