邱静怡 大气物理 全套课件-6chapter-4.pptVIP

第六章 内容 第一节 基本概念和基本定律 第二节 干绝热过程 第三节 湿绝热过程 第四节 热力学图解 第五节 绝热混合过程 第六节 等压冷却过程 第七节 热力学过程及其温湿度参量 热力学图解的要求 坐标是能实测得到的气象要素的简单函数，纵坐标最好大致和高度呈正比 图解上的线条最好是直线或近似直线 图的设计使得各线条之间夹角尽可能大，以便区分各种热力学过程 为便于计算大气运动的能量，图解上的面积最好和能量呈正比，即能量图解 热力学图解的用途 a) 在热力学图表上绘制气块的状态曲线（也叫路径曲线，表示气块温度随高度变化的曲线），分析大气中的热力学过程时，方便快捷 b) 绘制大气层结曲线，看温度、湿度随高度的分布（图） 温度层结与露点层结配合，判断云的高度、厚度 c) 层结曲线与状态曲线配合，可以判断大气稳定度，云的发展，判断是否有发生强对流的可能性 一、温度对数压力图（埃玛图） 如果用公式算: Stüve Diagram 二、热力学图解的用途 a) 绘制大气层结曲线，看温度、湿度随高度的分布（图） 温度层结与露点层结配合，判断云的高度、厚度 b) 在热力学图表上绘制气块的状态曲线（也叫路径曲线，表示气块温度随高度变化的曲线），分析大气中的热力学过程时，方便快捷 c) 层结曲线与状态曲线配合，可以判断大气稳定度，云的发展，判断是否有发生强对流的可能性 给定一个气块的初始态（气压、温度、湿度），假定它以后在垂直方向上做绝热运动，那么可以判断它在任何高度（压强）处的状态。 用方程, 复杂 用热力学图, 简单 Equivalent Potential Temperature Equivalent Potential Temperature 四、温熵图 950hPa q=6g/kg 3、湿绝热线 （如图） 湿绝热过程中假相当位温守恒 等假相当位温线即湿绝热线 由 T、P、 值可以确定 由 T、P 值可以确定 目前是根据假绝热过程简化方程画出的,繁琐 热力学图解上湿绝热线的绘制？ 湿绝热线 湿绝热线是一组什么曲线？ （如图） isotherms isobars Dry adiabatic lapse rate moist adiabatic lapse rate Saturation mixing ratio a) 绘制大气层结曲线，看温度、湿度随高度的分布 一个地区上空大气温度和湿度的垂直分布称为大气层结. 大气温度层结? 有逆温层,温度递减率 湿度层结? 干层,湿层. 高度(单位:10米) b) 在热力学图表上绘制气块的状态曲线 在热力学图表上绘制气块的状态曲线: 在600mb处，气块温度为260K, 试问它的位温是多少？若气块绝热上升到 400mb处，温度将是多少？位温是多少？ 例题1 解：干绝热上升时位温守恒,所以干绝热过程中, 从初始态出发沿等位温线上升(下降) (干绝热过程) (过(T,P)的等位温线的数值) 通过守恒量判断绝热过程 初始温度 及比湿为 的一个气块，在1000mb 高度被绝热地抬升。求它在抬升凝结高度上的温度。若气块在抬升凝结高度上进一步抬升200mb，求它的最终温度为多少？在这个抬升过程中凝结出多少液态水？ (这个过程比较复杂) 例2 (湿绝热过程) 抬升凝结高度（820mb）上的温度 最终温度为 凝结出液态水 (4.4-2)=2.4(g/kg) 解:抬升凝结高度: 820mb 热力学图解上抬升凝结高度的确定: 过(P,T)的干绝热线和过以实际比湿q (g/kg)为值的等饱和比湿线的交点对应的压强(或高度) 干绝热上升过程是温度和露点逐渐接近的过程. 抬升凝结高度 通过守恒量判断绝热过程: 从初始态沿干绝热线(等位温线)上升, 到抬升凝结高度, 过了抬升凝结高度以后沿湿绝热线(等假相当位温线)上升 上升过程中的压强(P)\温度(T)\位温( ) \假相当位温( )\比湿 \饱和比湿 \露点温度 ( )的数值可以从图上直接确定. 注意： 初始温度 及露点为 的一个气块，在1000mb 高度被绝热地抬升。求它在抬升凝结高度上的温度。若气块在抬升凝结高度上进一步抬升200mb，求它的最终温度为多少？在这个抬升过程中凝结出多少液态水？ 结果同上题. 抬升凝结高度的确定: 过(P,T)的干绝热线和过露点温度Td的等饱和比湿线的交点对应的压强(或高度) 例3 Altitude (km) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 5 10