大气物理学：第三章 大气热力学基础.ppt

习题 * 习题 * §5 绝热等压混合过程 绝热等压混合:相当于大气中不同湿度、温度的水平混合。因为假设气块是绝热等压混合，且没有发生凝结，故等压绝热过程就是等焓过程，可以采用态函数焓来计算。 * 绝热等压混合过程 绝热等压混合过后，位温高的气块混合时位温下降，即放出热量；位温低的气块混合时位温上升，即吸收热量。若两空气块位温相等，达到热量平衡。 有关大气现象： 冬季水面上的蒸汽雾。 喷气式飞机尾迹。 开水壶口喷出的雾气。 * 当温、湿不同的两块接近饱和的空气发生混合时，混合后可能达到饱和或过饱和 。 1、混合前两气块的温度和水汽压(T1，e1)和 (T2，e2) , 2、假设这两团空气的质量相等 ，混合后(T3，e3）。 绝热等压混合过程 * 7 温湿参量 1.相当温度和湿球温度 相当温度(Te)：在绝热等压过程中，水汽全部凝结并释放潜热使空气升温的温度。空气在绝热等压过程中可能发生的最高温度。 湿球温度(Tw) ：假设系统由等压绝热蒸发过程达到饱和，此时液态水尚未蒸发完，温度已不再下降。这个温度称为湿球温度。是在等压绝热蒸发过程中，系统内的液态水蒸发使空气降温而达到饱和时空气所具有的温度。 * 7 温湿参量 3.假相当位温和假相当温度 假相当位温(θse)：未饱和湿空气块上升，直到气块内水汽全部凝结降落后，再按干绝热下沉到1000百帕处，此时气块所具有的温度称为该气块的假相当位温，通常以θse表示。 假相当温度(Tse)：空气由原来的状态A沿干绝热线上升，到达抬升凝结高度C后按假绝热线上升，直到所有水汽耗尽，再沿干绝热线下降到原来气压处所具有的温度。 * 静力稳定度判据 * 静力稳定度判据 * 习题1 * 习题1 * 习题2 * 习题2 * 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、绝对不稳定型 2、绝对稳定型 3、潜在不稳定型 利用T-lnp图估计不稳定能量 * 潜在不稳定 图6.19a 潜在不稳定 自由对流高度（ LFC ）：点F，在条件性不稳定气层中，受外力抬升的空气在绝热过程中由稳定状态转为不稳定状态的高度。 对流有效势能（ CAPE ）：F-D之间的正面积，潜在的不稳定能量。 对流抑制能量（ CIN ）：LFC以下的负面积，底部气块要能到达自由对流高度，至少需要从其他途径获得的能量下限。 平衡高度（对流上限）：点D，越过对流上限，气块进入负面积区并减速。 * 习题2 * 习题3 * 假相当位温θse 定义：未饱和湿空气块上升，直到气块内水汽全部凝结降落后，再按干绝热下沉到1000百帕处，此时气块所具有的温度称为该气块的假相当位温，通常以θse表示。假相当位温在干、湿绝热过程中均是保守量。天气学上常用它来分析气团和锋面。 其中θd是位温。 * 焚风是指气流过山以后形成的干而暖的地方性风，最初专指阿尔卑斯山区的焚风。从地中海吹来的湿润气流到达阿尔卑斯山南坡，受到山脉的阻挡而逐渐爬升，水汽凝结且部分降落，气流过山后下沉增温，形成焚风。山脉北麓的气温比南麓同高度处平均约高10~12℃，相对湿度平均下降40~50%。焚风干而暖的气流在寒冷季节能促使冰雪溶化，在温暖季节能促使作物早熟。但是若焚风过强，也可使植物干枯而死，并且容易引发森林火灾。我国天山南麓乌鲁木齐等地、大兴安岭和太行山的东麓都有明显的焚风。 焚风 * §4 大气热力学图解 温度—对数压力图（T—lnP） 温度一对数压力（T—lnP、埃玛图）图是我国气象台站普遍使用的一种热力学图表。它能反映探空站及其附近上空各种气象要素的垂直分布情况。因此在天气分析和预报中有着非常广泛的应用。 温度—对数压力图的构造 温度—对数压力图的纵、横坐标，分别表示气压的对数（LnP）及温度（T）。温度以摄氏度为单位，每隔10度标出度数（另列小字表示绝对温度）。气压以hPa为单位，在图的右部从1050hpa起，自下向上递减到200hPa，每隔100hPa标上百帕数。在图的左边，从250hPa起自下向上递减至50hPa，每隔50hPa标百帕数，每小格表示2.5hPa，纵坐标上气压最低值为50hPa。因为当气压愈低时，lhPa气压差的垂直距离便愈大，由于图面大小的限制，纵坐标的气压最低值不能设计得太低。 * 等温线 平行于纵轴的黄色直线(℃或K）,每隔1℃画一条，小字为开氏温度。 * 等压线 平行于横轴的黄色直线（hPa)。 * 等饱和比